冲压仿真技术介绍及在工程中的导入.ppt

沖壓仿真技術介紹及在工程中的導入,一.前言二.技術介紹1.新软体使用的背景2.主流软体的技术介绍3.冲压仿真专业术语介绍4.仿真分析所需要的信息三.功能和運用1.組織架構2.功能和方向3.流程分析四.結束語,一.前言,任何一項新技術在單位的引入,發展,深植都離不開高層高度重視,中層的竭力扶持和執行層貫徹實施.有著將CAD/CAM成功推廣經驗的MPM,沖壓仿真CAE技術同樣可以在沖模廠這片技術肥沃的土壤迅速成長.,一.新软体使用的背景,二.技術介紹,塑胶产品仿真软体Moldflow，C-flow在产品开发阶段得到了各方认可，冲件产品有没有这样的软体呢？冲件产品缺陷表现为材料缩颈，破裂，拉痕，残余应力变形(回弹)造成的形位精度的丢失，仿真软体可不可以真实再现这些现象？汽車行業大量使用CAE工具，3C行業運用如何?,世界各大公司都广泛采用CAE技术来提高产品设计与制造能力，冲压仿真技术100%覆盖了汽车制造行业！,灵活性与可加工性,尝试新的材料和工艺,缩短开发周期,消除/减少试验模,目的:在可控的成本范围内，准时完成模具开发,使用低吨位的冲床,降低模具成本,改善产品寿命,周期,质量,成本,可以简单给这种新软体一个概念：冲压工程分析软体就好象一台冲床，输入各种外界条件，最终就可以得到一个数值显示的“产品”。从成形过程和结果的数值可以显示各种缺陷的生成，以判断工艺的优劣。,静态,“准”静态,动态,结构问题,金属成形,碰撞问题,SF=0,SF0,SF=ma,隐式方法,显式方法,二.主流软体的技术基础介绍,冲压过程是个瞬态过程，所以从数值计算的角度来说，即可以使用隐式算法求解，也可以使用显式算法求解。Implicit隐式算法：要求矩阵转置与对角化，所以能处理的模型较小，同时求解过程中必须进行收敛叠代。Explicit显式算法：不必进行矩阵转置与对角化，也不需进行收敛叠代与检查。主流的解决方法比较完美的结合了两者的优点：使用显式时间积分来仿真成形过程（forming），使用隐式时间积分来仿真回弹过程（springback）。,隐式时间积分算法:时间t+Dt时计算平均加速度位移:,显式时间积分算法：用中心差分法在时间t求加速度:其中Ftext为施加外力和体力矢量,Ftint为下式决定的内力矢量:新的几何构形由初始构形xo加上位移增量获得,板成形分析软体：Dynaform:美国求解器为LS-DYNA兼具显式隐式算法Pamstamp2G:法国兼具显式隐式算法Autoform:德国隐式算法Fastform，Superform等等,體積成形分析软体：LS-DYNA:兼具显式隐式算法Superform:求解器為MRC兼具显式隐式算法Superforge:有限體積法Deform:專業體成形軟體,三.冲压仿真专业术语介绍,CAE:ComputerAidedEngineering计算机辅助工程FEA:FiniteElementAnalysis有限元分析TensileTesting:拉伸实验,Stress(s)：sENG=F/Ao工程应力=受力/面积Strain(e)：eENG=(llo)/lo工程应变=（最终长度-初始长度）/初始长度YoungsModulusofElasticity(E)杨氏模量s=Ee（弹性阶段）YieldStress(sY)屈服应力UltimateTensileStress(UTS)抗拉强度materialstrengthcoefficient（K）材料的硬化系数（塑性阶段）workhardeningexponent（n）材料的硬化指数（塑性阶段）,弹性,塑性,s=Ee,sY,UTS,s=Ken,各向同性材料,各向异性材料,HILL90模型,各向异性系数Lankfordratio:,IsotropicNormalAnisotropicPlanarAnisotropic/Orthothrpic,R0=R45=R90=1R0=R45=R901R0R45R90,FormingLimitDiagram(FLD)：FLD是一种非常有用的工具，它可以通过工件上任意一点位置上主应变和次应变的数值在FLD上投影一点，通过在FLD上投影点的位置来判断工件上这个位置的变形状况。,Maj,Min,主应变是变形后，椭圆长轴的方向，恒为正。次应变是变形后，椭圆短轴的方向，可正可负。,回弹SPRINGBACK,应力释放過程,有限元的回彈解釋：在成形的下死点，模具完全闭合时，工件内的残余应力和工件与模具的接触力平衡。当工件脱离模具时候，这种平衡被打破，工件会达到一个新的平衡状态。实际上，这个过程是部分释放在工件内的残余应力，并达到一个新的平衡状态的过程，工件形状也发生了变化。,回弹计算有两种方法:=Staticco-processor隐式求解-使用隐式求解器能够取得比较好的求解精度，但是由于需要矩阵转置与对角化，对于大模型可能内存的需求非常大，无法完成运算。=Dynamicrelaxationmethod显式求解-使用显式求解器-不需要矩阵转置与对角化，所以处理大的模型会比较容易，对内存需求小，对CPU需求高。,四.进行仿真分析所需要的信息,下面列表是完成一个仿真过程所必须的信息：1.表达模具3D外形的IGS文件，或其他可表达3D信息的文件2.下料尺寸的2D图档，以及在模具上定位关系尺寸。3.模具部件在成形时候的运动以及位置关系，例如动作的先后顺序，速度等。4.压料的方式和压料力大小，例如是使用气缸或弹簧，优力胶等，使用类型以及数量，预压量等等。5.材料的牌号，厚度。（详细参数见下表）,三.功能和運用,1.組織架構,Prototypeshop,工程分析課,板成形組,體成形組,沖模廠,2.功能和方向,產品設計初期仿真能做什麼?1.對比不同的材質和材料厚度對成形性能的影響，厚度分布圖和應力應變分布圖，供產品設計人員借鑒.2.提供各種工藝方案（拉伸，擠出，鍛造等）仿真結果，為整體方案確定提供有利與產品制造的建議.,產品設計階段仿真能做什麼?1.盡早發現成形問題，利於costdown.2.精確估計成型所需要的噸位，經濟選擇沖床.3.展開產品，評估坯料尺寸，提供報價依據.,展開所需時間:30-120min,預估成形力所需時間:120-480min,快速預估:60-240minByQucikstamp,精確預估:120-480minByAutostamporDynaform,產品最小圓角為0.4,產品最小圓角為0.8,模具設計階段仿真能做什麼?1.優化下料尺寸，在材料成本和成形質量上找到平衡點，並可提供復雜形狀的下料刀口尺寸.2.對比不同的成形參數對產品的影響（壓料力，入口圓角，抽引高度等）.3.預測回彈變形以及回彈補償量.,軟EG料的回彈變形,硬EG料的回彈變形,工站排布,報價,客戶來檔,討論,不適合仿真,復雜零件,早期評估,如果必要,初定工藝，調諧，驗証,專家系統,3.流程分析,接下页,模具設計,模具加工,組立測試,標準接受,模具設計變更,N,批量生產,Y,仿真設變方案,接上页,我們的目標：實現所有金屬成形工藝的計算機數值模擬,我們的方向：輔助工程單位減少或消除金屬成形制造瓶頸的產生,四.結束語,