DEFORM軟件在大批量鍛壓生產(chǎn)中的模具壽命分析
隨著國(guó)內(nèi)自動(dòng)化生產(chǎn)程度的不斷提高，大批量生產(chǎn)鍛件時(shí)，模具的壽命問(wèn)題不僅僅關(guān)系到生產(chǎn)成本問(wèn)題，模具工作部分的精度保持性還會(huì)影響到產(chǎn)品質(zhì)量、設(shè)備損耗，后續(xù)加工成本等問(wèn)題。
目前我國(guó)的模具壽命提高主要從模具材料、模具加工工藝等方面進(jìn)行提高。隨著有限元仿真軟件的出現(xiàn)，從鍛壓工藝、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面進(jìn)行分析優(yōu)化變的更加容易，但都僅僅只實(shí)現(xiàn)了當(dāng)前一個(gè)生產(chǎn)工序的模擬，與大批量連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)際結(jié)果相差較大。
DEFORM軟件做為全球最知名的工藝仿真軟件，在金屬加工模擬仿真不斷追求與實(shí)際更加貼近的模擬計(jì)算方法，最早開(kāi)發(fā)了模具應(yīng)力分析的耦合法和插值法。v11.0版本后，率先推出了MO多工序模擬技術(shù)，將整個(gè)加工工藝過(guò)程聯(lián)合模擬，考慮了前后工序的影響，模擬結(jié)果與實(shí)際生產(chǎn)結(jié)果相符度更高。
使用DEFORM軟件通過(guò)一個(gè)鍛件生產(chǎn)過(guò)程的有限次循環(huán)模擬，可以觀察到模具的溫度分布差異性較大，研究分析模具的多次循環(huán)鍛打有利于提高批量生產(chǎn)過(guò)程中的鍛件質(zhì)量穩(wěn)定性和模具壽命。
模擬一個(gè)、數(shù)個(gè)鍛件的連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程容易了，但大批量自動(dòng)生產(chǎn)時(shí)，一百件件、甚至幾萬(wàn)件過(guò)后，模具狀態(tài)變量分布如何預(yù)測(cè)？如果完全的上百次鍛壓過(guò)程循環(huán)模擬，計(jì)算量大，計(jì)算時(shí)間太長(zhǎng)也不可接受。因此，經(jīng)過(guò)開(kāi)發(fā)人員大量研究和試驗(yàn)比對(duì)，DEFORM v12.1推出了全新的分析模塊——too llife模具壽命分析向?qū)K，在批量生產(chǎn)過(guò)程中，從模具的溫度、磨損、應(yīng)力、壽命等四個(gè)方面進(jìn)行分析，短時(shí)間內(nèi)完成模擬計(jì)算，為優(yōu)化鍛造工藝和模具設(shè)計(jì)提供可靠的理論依據(jù)。
批量鍛造生產(chǎn)下模具溫度模擬原理如下圖所示，工藝研究人員先模擬設(shè)置一個(gè)循環(huán)周期的前處理設(shè)置，包括了模具鍛前、鍛中、鍛后的傳熱、噴霧冷卻等模擬，形成一個(gè)完整生產(chǎn)周期的模擬，再對(duì)整個(gè)工序N次循環(huán)模擬，之后對(duì)每次循環(huán)模擬的熱流結(jié)果提取，通過(guò)數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)后期的熱流變化，將熱流重新施加到模具表面，得到M此循環(huán)周期后的溫度分布，這里N的值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于M。同樣的方法也適用于模具磨損預(yù)測(cè)。
模擬計(jì)算原理
循環(huán)設(shè)置
整個(gè)設(shè)置過(guò)程向?qū)Щ僮?，自?dòng)化程度高，分為研究物體選擇、數(shù)據(jù)提取、曲線擬合、模擬控制、DB文件生成五個(gè)過(guò)程。
設(shè)置流程
后處理結(jié)果的展示方面，DEFORM軟件同時(shí)開(kāi)發(fā)了新的顯示功能，包括了多次循環(huán)后的模具溫度、磨損率、磨損深度、幾何變化等結(jié)果分布，用戶只需輸入循環(huán)次數(shù)，即可自動(dòng)顯示相關(guān)變量的分布。
600次循環(huán)模擬結(jié)果
圖中模具幾何根據(jù)磨損情況的更新也是一大亮點(diǎn)，軟件根據(jù)Archard磨損準(zhǔn)則，對(duì)磨損率進(jìn)行平滑處理，以提供更規(guī)則的幾何形狀更新。
2D模具幾何磨損更新
3D幾何磨損更新疲勞是影響模具壽命的重要因素，疲勞分析需要批量生產(chǎn)中模具應(yīng)力的循環(huán)加載歷史（應(yīng)力/應(yīng)變變化），而傳統(tǒng)的耦合法模具應(yīng)力分析計(jì)算量大，插值法應(yīng)力分析只能同時(shí)計(jì)算某一個(gè)時(shí)刻的應(yīng)力分析，DEFORM軟件在新的版本中對(duì)計(jì)算效率高的插值法設(shè)置進(jìn)行更新，允許選擇多個(gè)時(shí)刻的受力狀態(tài)，同時(shí)進(jìn)行插值法模具應(yīng)力分析，快速提取模具的應(yīng)力/應(yīng)變加載過(guò)程。
多步插值法模具應(yīng)力法分析
再結(jié)合DEFORM工序循環(huán)設(shè)置，得到循環(huán)鍛打過(guò)程中的模具應(yīng)力變化，如下圖所示，十個(gè)循環(huán)鍛打過(guò)程中模具不同位置的應(yīng)力變化曲線。
最后可通過(guò)Basquin方程，對(duì)模具疲勞分析。DEFORM在未來(lái)的版本開(kāi)發(fā)中將進(jìn)一步完善相關(guān)設(shè)置，推出更多更先進(jìn)的模擬計(jì)算功能。
深圳市有限元科技有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)元王）是一家計(jì)算機(jī)輔助工程CAE為主業(yè)，以工程仿真軟件開(kāi)發(fā)為核心，集CAE仿真軟件銷(xiāo)售、CAE仿真咨詢、CAE培訓(xùn)、CAE軟件二次開(kāi)發(fā)為一體的國(guó)家高新企業(yè)。
公司成立于2007年，不僅是Deform、Abaqus、Flotherm、Hyperworks、Moldex3D等世界知名CAE軟件的代理商，還是國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的CAE仿真應(yīng)用綜合解決方案提供商。深耕CAE領(lǐng)域十三載，依托深厚的CAE技術(shù)背景和豐富的工程經(jīng)驗(yàn)，為中興、三一重工、一汽、格力、大族激光等1200多家客戶提供高水平的CAE工程咨詢服務(wù)，獲得客戶的高度認(rèn)可。真正為客戶提供全維度CAE解決方案，構(gòu)筑企業(yè)仿真體系，提升仿真應(yīng)用能力，解決實(shí)際工程問(wèn)題，助力卓越產(chǎn)品創(chuàng)新研發(fā)！
來(lái)源：安世工坊
