simufact強(qiáng)力旋壓模擬教程
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simufact軟件可以很方便的進(jìn)行強(qiáng)力旋壓仿真,很多朋友在網(wǎng)上提問,說在強(qiáng)力旋壓的仿真中遇到這樣或者那樣的問題,無論是建模,還是參數(shù)設(shè)置......。我想還是弄一個(gè)教程出來,大家可以按圖索驥。 本例針對三輪強(qiáng)力旋壓進(jìn)行說明,原始的CAD建模我就不詳細(xì)論述了。主要從simufact軟件的建模開始。直到最后計(jì)算。
當(dāng)然,這只是強(qiáng)旋模擬中最基礎(chǔ)的例子,大家通過這個(gè)例子還可以引申出:三輪強(qiáng)力錯(cuò)距分層旋壓、剪切旋壓等,其實(shí)就是在我們CAD建模或者運(yùn)動(dòng)方式的設(shè)置上有些許不同。如果是之前使用過simufact軟件的,對旋壓這個(gè)例子的建模應(yīng)該可以很快完成。當(dāng)然沒有學(xué)過也不要太擔(dān)心自己的實(shí)力,我們都是由不會到會的,慢慢來。可以找之前我發(fā)的簡單的鍛造的案例來做一做。先熟悉一下軟件的界面和操作方式。
CAD模型已經(jīng)建立好了,請大家下載使用,點(diǎn)擊下載
1 創(chuàng)建一個(gè)新的工藝仿真
通過開始菜單或桌面快捷方式打開 simufact.forming軟件。在軟件界面點(diǎn)擊File下拉菜單中的New Project,或者通過快捷鍵Ctrl+N來創(chuàng)建一個(gè)新的工藝仿真。
3 導(dǎo)入幾何模型
選擇Form file導(dǎo)入STL格式文件,在彈出的對話框中選中如下六個(gè)文件: +x+y.stl、dangban.stl、piliao.stl、-x+y.stl、xinzhou.stl、-x-y.stl,點(diǎn)擊“打開”
選擇單位為:mm
在備品區(qū)用鼠標(biāo)左鍵拖動(dòng)+x+y、dangban、piliao、-x+y、xinzhou、-x-y到左側(cè)進(jìn)程樹對應(yīng)模具和坯料中
拖動(dòng)后在右側(cè)圖形區(qū)會出現(xiàn)圖示幾何模型。
4 定義材料
模具材料的定義:如果不定義模具材料,缺省設(shè)置為H13模具鋼,同樣在備品區(qū)點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵,出現(xiàn)如下圖菜單,選擇Material-Library
在材料數(shù)據(jù)庫中選擇Steel—DIN_1.7242_w,點(diǎn)擊Load,所選材料出現(xiàn)在右側(cè)備品區(qū)。
將備品區(qū)所選DIN_1.0312_b材料通過鼠標(biāo)左鍵拖拽到左側(cè)進(jìn)程樹Workpiece下方。
5 定義設(shè)備運(yùn)動(dòng)
右鍵在備品區(qū)單擊,選擇Press — Manual,彈出如下對話框,選擇Tabular motion(Translation & Rotation)(自定義平動(dòng)和旋轉(zhuǎn))并定義相關(guān)參數(shù)如下圖所示:芯軸和推料小車轉(zhuǎn)速為250轉(zhuǎn)/分,沿Z向運(yùn)動(dòng)速度為4mm/s。點(diǎn)擊確定。
將所定義的壓力機(jī)press1在備品區(qū)通過鼠標(biāo)拖拽到進(jìn)程樹中。然后再將xinzhou和dangban拖拽到press1下面
6 定義摩擦
在備品區(qū)點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵,或者通過Insert — Friction — Manual插入摩擦類型,選擇Coulomb Friction,定義摩擦因子為0.2,然后點(diǎn)擊OK。修改摩擦名稱為0.2。
將定義好的摩擦通過鼠標(biāo)拖拽到進(jìn)程樹中的xuanlun、xinzhou、dangban及各旋輪上。如圖
7 定義溫度
在進(jìn)程樹中用鼠標(biāo)左鍵雙擊Ambient Temperature設(shè)定溫度為20℃。
在備品區(qū)點(diǎn)擊右鍵或者點(diǎn)擊菜單Insert — Heat — Die — Manual設(shè)置模具溫度為20℃,相關(guān)參數(shù)設(shè)定如下:
同樣Heat — WorkPiece設(shè)置坯料溫度為20℃,相關(guān)設(shè)置如下:
如果要進(jìn)行熱旋,這里請按照實(shí)際溫度設(shè)置。
8 定義模具的旋轉(zhuǎn)軸
定義三個(gè)旋輪的旋轉(zhuǎn)軸和隨動(dòng),定義芯軸和擋板的旋轉(zhuǎn)軸。三個(gè)旋輪是被動(dòng)旋轉(zhuǎn),與芯軸和擋板的主動(dòng)旋轉(zhuǎn)不同的是,需要定義旋輪的局部坐標(biāo)系,讓其繞自身Z軸自轉(zhuǎn)。以及定義其被動(dòng)旋轉(zhuǎn)的邊界條件
8.1 主動(dòng)旋轉(zhuǎn)設(shè)置
在需要定義旋轉(zhuǎn)軸的模具上點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵,在出現(xiàn)的菜單中選擇Rotation Axis/Local System。
在彈出的如下對話框中,用鼠標(biāo)左鍵在dangban上表面沿其旋轉(zhuǎn)方向依次拾取3個(gè)點(diǎn)。如下圖:dangban在如下視圖中位順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),便依次繞順時(shí)針方向在驅(qū)動(dòng)輥側(cè)表面選取3個(gè)點(diǎn)。這樣便定義了dangban的旋轉(zhuǎn)軸和旋轉(zhuǎn)方向(主動(dòng)旋轉(zhuǎn))。
定義完后在進(jìn)程樹和備品區(qū)的dangban會變成帶有旋轉(zhuǎn)符號的圖標(biāo)。
同理定義芯軸的旋轉(zhuǎn)軸和旋轉(zhuǎn)方向。
8.2 被動(dòng)旋轉(zhuǎn)設(shè)置(局部坐標(biāo)系)
3個(gè)旋輪因與坯料接觸而發(fā)生被動(dòng)旋轉(zhuǎn)。我們需要定義每個(gè)旋輪的局部坐標(biāo)系及邊界條件。
定義被動(dòng)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸和旋轉(zhuǎn)方向時(shí)需要在其表面選擇4個(gè)點(diǎn)。
如定義+x+y旋輪的被動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸和旋轉(zhuǎn)方向時(shí),依照前面定義dangban旋轉(zhuǎn)方向按照其旋轉(zhuǎn)方向依次選取3個(gè)點(diǎn),最后再其表面再選取一點(diǎn)確定局部坐標(biāo)系中X軸。這樣便實(shí)現(xiàn)了局部坐標(biāo)系的定義。
同理定義其余兩個(gè)旋輪的旋轉(zhuǎn)軸和旋轉(zhuǎn)方向。
下面在來定義邊界條件,3個(gè)旋輪的沒有平移運(yùn)動(dòng),由于摩擦而發(fā)生繞自身軸的轉(zhuǎn)動(dòng),在備品區(qū)單擊鼠標(biāo)右鍵,在彈出的菜單中選擇DieType-DieInsert-Manual
在彈出的對話框設(shè)置如下,意為:固定旋輪在x、y、z向的平動(dòng)和繞自身X、Y軸的轉(zhuǎn)動(dòng),使其能夠在外力作用下繞自身Z軸旋轉(zhuǎn)。
將模具條件更名為Z,并將其拖到3個(gè)旋輪的進(jìn)程樹下面。
9 網(wǎng)格劃分
雙擊進(jìn)程樹上WorkPiece下方的Mesh小圖標(biāo),如下圖所示。
彈出如上網(wǎng)格劃分對話框。在右側(cè)下拉菜單選擇Ringmesh(管件網(wǎng)格劃分),點(diǎn)擊左側(cè)Advanced(高級菜單)。彈出如下菜單,設(shè)置網(wǎng)格在X、Y及半徑方向的大小如下。然后點(diǎn)擊ok返回,點(diǎn)擊上方網(wǎng)格劃分圖標(biāo) 開始網(wǎng)格自動(dòng)劃分。
然后點(diǎn)擊下方OK健確認(rèn)。彈出“是否采用初始網(wǎng)格劃分參數(shù)定義網(wǎng)格重劃分”,點(diǎn)擊“是”劃分好的網(wǎng)格如圖所示。
10 定義接觸表
在進(jìn)程樹Process上點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵,在彈出的菜單中選擇Insert-FE contact table插入接觸表。
設(shè)置坯料和dangban粘合起來,設(shè)置坯料和芯軸、3個(gè)旋輪的接觸如下所示。點(diǎn)擊ok確認(rèn)。
11其它控制參數(shù)設(shè)置
在進(jìn)程樹中左鍵雙擊Forming,出現(xiàn)如下工藝過程相關(guān)參數(shù)定義對話框。在左側(cè)選擇Output Divisions。定義將結(jié)果保存241份。
點(diǎn)擊上方菜單欄Tools-Define Point。
彈出定義點(diǎn)對話框,用鼠標(biāo)左鍵在芯軸上選取一點(diǎn)。點(diǎn)擊 add ,然后點(diǎn)擊 close 退出。
在進(jìn)程樹中左鍵雙擊 Forming ,出現(xiàn)如下工藝過程相關(guān)參數(shù)定義對話框。在左側(cè)選擇 Step control 。點(diǎn)擊 … 圖標(biāo),在彈出的對話框中,選擇之前定義的點(diǎn) P1 。點(diǎn)擊 ok ,程序會自動(dòng)計(jì)算出合適的步長。彈出對話框,點(diǎn)擊確定。
再點(diǎn)擊確定。保存之后,便可以開始計(jì)算了。
12 提交運(yùn)行
點(diǎn)擊確定。返回主頁面。點(diǎn)擊下方運(yùn)行工具欄運(yùn)行圖標(biāo)
彈出工作提交對話框,點(diǎn)擊yes即可開始計(jì)算。
最后給出我已經(jīng)建立好的模型供大家參考使用
當(dāng)然,這只是強(qiáng)旋模擬中最基礎(chǔ)的例子,大家通過這個(gè)例子還可以引申出:三輪強(qiáng)力錯(cuò)距分層旋壓、剪切旋壓等,其實(shí)就是在我們CAD建模或者運(yùn)動(dòng)方式的設(shè)置上有些許不同。如果是之前使用過simufact軟件的,對旋壓這個(gè)例子的建模應(yīng)該可以很快完成。當(dāng)然沒有學(xué)過也不要太擔(dān)心自己的實(shí)力,我們都是由不會到會的,慢慢來。可以找之前我發(fā)的簡單的鍛造的案例來做一做。先熟悉一下軟件的界面和操作方式。
CAD模型已經(jīng)建立好了,請大家下載使用,點(diǎn)擊下載
1 創(chuàng)建一個(gè)新的工藝仿真
通過開始菜單或桌面快捷方式打開 simufact.forming軟件。在軟件界面點(diǎn)擊File下拉菜單中的New Project,或者通過快捷鍵Ctrl+N來創(chuàng)建一個(gè)新的工藝仿真。
或者通過點(diǎn)擊新建圖標(biāo)來創(chuàng)建一個(gè)新的工藝仿真。
點(diǎn)擊后會彈出如下Process Properties對話框:
設(shè)置仿真相關(guān)參數(shù):選擇旋壓(熱/冷)、仿真類型(2D/3D)、和求解器(有限元/有限體積)。當(dāng)選擇完工藝類型后,系統(tǒng)將自動(dòng)定義相關(guān)參數(shù)。下面可以選擇模具數(shù)量,預(yù)定義為:3個(gè)上模(3個(gè)旋輪),2個(gè)下模(1個(gè)芯軸和1個(gè)推料小車)。
操作步驟:
左側(cè)選擇工藝類型為Rolling(旋壓成形)
保留缺省設(shè)置(Cold、3D和FE)
點(diǎn)擊ok確認(rèn)
2 修改仿真、模具、坯料名稱確認(rèn)后,你可以看到simufact.forming軟件已經(jīng)自動(dòng)設(shè)置好了仿真所需要的相關(guān)參數(shù)。在左側(cè)可以看到仿真所需要的進(jìn)程樹,右側(cè)為預(yù)覽窗口。鼠標(biāo)左鍵緩慢雙擊要修改名稱的進(jìn)程樹,或者通過右鍵單擊選擇Rename可以修改名稱。分別修改3個(gè)旋輪、芯軸和推料小車名稱為:+x+y(在總體坐標(biāo)軸第一象限的旋輪)、-x+y、-x-y、xinzhou、dangban。
選擇Form file導(dǎo)入STL格式文件,在彈出的對話框中選中如下六個(gè)文件: +x+y.stl、dangban.stl、piliao.stl、-x+y.stl、xinzhou.stl、-x-y.stl,點(diǎn)擊“打開”
選擇單位為:mm
在備品區(qū)用鼠標(biāo)左鍵拖動(dòng)+x+y、dangban、piliao、-x+y、xinzhou、-x-y到左側(cè)進(jìn)程樹對應(yīng)模具和坯料中
拖動(dòng)后在右側(cè)圖形區(qū)會出現(xiàn)圖示幾何模型。
4 定義材料
模具材料的定義:如果不定義模具材料,缺省設(shè)置為H13模具鋼,同樣在備品區(qū)點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵,出現(xiàn)如下圖菜單,選擇Material-Library
在材料數(shù)據(jù)庫中選擇Steel—DIN_1.7242_w,點(diǎn)擊Load,所選材料出現(xiàn)在右側(cè)備品區(qū)。
將備品區(qū)所選DIN_1.0312_b材料通過鼠標(biāo)左鍵拖拽到左側(cè)進(jìn)程樹Workpiece下方。
5 定義設(shè)備運(yùn)動(dòng)
右鍵在備品區(qū)單擊,選擇Press — Manual,彈出如下對話框,選擇Tabular motion(Translation & Rotation)(自定義平動(dòng)和旋轉(zhuǎn))并定義相關(guān)參數(shù)如下圖所示:芯軸和推料小車轉(zhuǎn)速為250轉(zhuǎn)/分,沿Z向運(yùn)動(dòng)速度為4mm/s。點(diǎn)擊確定。
將所定義的壓力機(jī)press1在備品區(qū)通過鼠標(biāo)拖拽到進(jìn)程樹中。然后再將xinzhou和dangban拖拽到press1下面
6 定義摩擦
在備品區(qū)點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵,或者通過Insert — Friction — Manual插入摩擦類型,選擇Coulomb Friction,定義摩擦因子為0.2,然后點(diǎn)擊OK。修改摩擦名稱為0.2。
將定義好的摩擦通過鼠標(biāo)拖拽到進(jìn)程樹中的xuanlun、xinzhou、dangban及各旋輪上。如圖
7 定義溫度
在進(jìn)程樹中用鼠標(biāo)左鍵雙擊Ambient Temperature設(shè)定溫度為20℃。
在備品區(qū)點(diǎn)擊右鍵或者點(diǎn)擊菜單Insert — Heat — Die — Manual設(shè)置模具溫度為20℃,相關(guān)參數(shù)設(shè)定如下:
同樣Heat — WorkPiece設(shè)置坯料溫度為20℃,相關(guān)設(shè)置如下:
如果要進(jìn)行熱旋,這里請按照實(shí)際溫度設(shè)置。
8 定義模具的旋轉(zhuǎn)軸
定義三個(gè)旋輪的旋轉(zhuǎn)軸和隨動(dòng),定義芯軸和擋板的旋轉(zhuǎn)軸。三個(gè)旋輪是被動(dòng)旋轉(zhuǎn),與芯軸和擋板的主動(dòng)旋轉(zhuǎn)不同的是,需要定義旋輪的局部坐標(biāo)系,讓其繞自身Z軸自轉(zhuǎn)。以及定義其被動(dòng)旋轉(zhuǎn)的邊界條件
8.1 主動(dòng)旋轉(zhuǎn)設(shè)置
在需要定義旋轉(zhuǎn)軸的模具上點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵,在出現(xiàn)的菜單中選擇Rotation Axis/Local System。
在彈出的如下對話框中,用鼠標(biāo)左鍵在dangban上表面沿其旋轉(zhuǎn)方向依次拾取3個(gè)點(diǎn)。如下圖:dangban在如下視圖中位順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),便依次繞順時(shí)針方向在驅(qū)動(dòng)輥側(cè)表面選取3個(gè)點(diǎn)。這樣便定義了dangban的旋轉(zhuǎn)軸和旋轉(zhuǎn)方向(主動(dòng)旋轉(zhuǎn))。
定義完后在進(jìn)程樹和備品區(qū)的dangban會變成帶有旋轉(zhuǎn)符號的圖標(biāo)。
同理定義芯軸的旋轉(zhuǎn)軸和旋轉(zhuǎn)方向。
8.2 被動(dòng)旋轉(zhuǎn)設(shè)置(局部坐標(biāo)系)
3個(gè)旋輪因與坯料接觸而發(fā)生被動(dòng)旋轉(zhuǎn)。我們需要定義每個(gè)旋輪的局部坐標(biāo)系及邊界條件。
定義被動(dòng)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸和旋轉(zhuǎn)方向時(shí)需要在其表面選擇4個(gè)點(diǎn)。
如定義+x+y旋輪的被動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸和旋轉(zhuǎn)方向時(shí),依照前面定義dangban旋轉(zhuǎn)方向按照其旋轉(zhuǎn)方向依次選取3個(gè)點(diǎn),最后再其表面再選取一點(diǎn)確定局部坐標(biāo)系中X軸。這樣便實(shí)現(xiàn)了局部坐標(biāo)系的定義。
同理定義其余兩個(gè)旋輪的旋轉(zhuǎn)軸和旋轉(zhuǎn)方向。
下面在來定義邊界條件,3個(gè)旋輪的沒有平移運(yùn)動(dòng),由于摩擦而發(fā)生繞自身軸的轉(zhuǎn)動(dòng),在備品區(qū)單擊鼠標(biāo)右鍵,在彈出的菜單中選擇DieType-DieInsert-Manual
在彈出的對話框設(shè)置如下,意為:固定旋輪在x、y、z向的平動(dòng)和繞自身X、Y軸的轉(zhuǎn)動(dòng),使其能夠在外力作用下繞自身Z軸旋轉(zhuǎn)。
將模具條件更名為Z,并將其拖到3個(gè)旋輪的進(jìn)程樹下面。
9 網(wǎng)格劃分
雙擊進(jìn)程樹上WorkPiece下方的Mesh小圖標(biāo),如下圖所示。
彈出如上網(wǎng)格劃分對話框。在右側(cè)下拉菜單選擇Ringmesh(管件網(wǎng)格劃分),點(diǎn)擊左側(cè)Advanced(高級菜單)。彈出如下菜單,設(shè)置網(wǎng)格在X、Y及半徑方向的大小如下。然后點(diǎn)擊ok返回,點(diǎn)擊上方網(wǎng)格劃分圖標(biāo) 開始網(wǎng)格自動(dòng)劃分。
然后點(diǎn)擊下方OK健確認(rèn)。彈出“是否采用初始網(wǎng)格劃分參數(shù)定義網(wǎng)格重劃分”,點(diǎn)擊“是”劃分好的網(wǎng)格如圖所示。
10 定義接觸表
在進(jìn)程樹Process上點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵,在彈出的菜單中選擇Insert-FE contact table插入接觸表。
設(shè)置坯料和dangban粘合起來,設(shè)置坯料和芯軸、3個(gè)旋輪的接觸如下所示。點(diǎn)擊ok確認(rèn)。
11其它控制參數(shù)設(shè)置
在進(jìn)程樹中左鍵雙擊Forming,出現(xiàn)如下工藝過程相關(guān)參數(shù)定義對話框。在左側(cè)選擇Output Divisions。定義將結(jié)果保存241份。
點(diǎn)擊上方菜單欄Tools-Define Point。
彈出定義點(diǎn)對話框,用鼠標(biāo)左鍵在芯軸上選取一點(diǎn)。點(diǎn)擊 add ,然后點(diǎn)擊 close 退出。
在進(jìn)程樹中左鍵雙擊 Forming ,出現(xiàn)如下工藝過程相關(guān)參數(shù)定義對話框。在左側(cè)選擇 Step control 。點(diǎn)擊 … 圖標(biāo),在彈出的對話框中,選擇之前定義的點(diǎn) P1 。點(diǎn)擊 ok ,程序會自動(dòng)計(jì)算出合適的步長。彈出對話框,點(diǎn)擊確定。
再點(diǎn)擊確定。保存之后,便可以開始計(jì)算了。
12 提交運(yùn)行
點(diǎn)擊確定。返回主頁面。點(diǎn)擊下方運(yùn)行工具欄運(yùn)行圖標(biāo)
彈出工作提交對話框,點(diǎn)擊yes即可開始計(jì)算。
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