一直以來想做一個方面的專題，以解決大家平時模擬中的一些疑惑，也起到一個拋磚迎玉的作用，讓大家多多參與討論，今天給大家介紹管材加工的模擬，主要是采用 simufact.forming軟件。對于軟件的基本操作這里就不詳細敘述了，可以參考我以前的帖子.
大家都知道，常見的管材加工方式有連鑄連軋、穿孔斜軋及芯棒拔長。高性能管材的精加工一般通過減徑減壁軋制，兩輥的三輥的都有。方式各不相同。本次講座主要結(jié)合simufact.forming軟件對穿孔斜軋、三輥軋管及芯棒拔長等三種工藝的模擬仿真需要注意事項進行講述。
首先給出這三個案例的cad模型，大家有興趣的可以自己動手做一做。

一、穿孔斜軋模擬注意事項

鋼管的穿孔斜軋示意圖如圖所示，原始坯料為圓柱體鋼棒，上下兩個傾斜軋輥主動旋轉(zhuǎn)，后方推料板推動坯料前進，咬入后靠軋輥旋轉(zhuǎn)帶動坯料進給，坯料前端有一個子彈頭似穿孔芯模，一般芯模中要通冷卻水，如果模型做的精確一些，可以把子彈頭芯模也劃分網(wǎng)格，考慮為變形體，中間設(shè)置一個物體，模擬冷卻水的作用，進行換熱，這樣可以分析子彈頭芯模的應(yīng)力。這里為了模型的簡化，就直接考慮成剛體了。左右兩邊還有兩個擋板，起到支撐坯料的作用。
運動分析：推板推動坯料往前進的平動（設(shè)置彈簧實現(xiàn)），上下兩個軋輥的主動旋轉(zhuǎn)（定義旋轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)速），中間子彈頭芯模的被動旋轉(zhuǎn)（定義被動旋轉(zhuǎn)邊界條件）這里對于如何設(shè)置這些運動和旋轉(zhuǎn)就不做詳細講解了?？梢詤⒖家郧拔业奶樱簊imufact強力旋壓模擬教程 http://forums.caenet.cn/showtopic-507999.aspx
我們主要對穿孔斜軋仿真建模時需要注意的地方，或者說與其它工藝模擬，設(shè)置不同的地方。
需要注意的有一下幾個地方：
1、中間子彈頭芯模的被動旋轉(zhuǎn)邊界條件設(shè)定，定義局部坐標系后，始終是局部坐標系的Z軸。關(guān)于如何定義主動旋轉(zhuǎn)軸和局部坐標系可以參考以前的帖子：simufact強力旋壓模擬教程、simufact徑軸向環(huán)軋模擬教程
2、采用ringmesh劃分坯料網(wǎng)格，工件初始為圓柱體，后期變形后變成管材。采用ringmesh劃分回轉(zhuǎn)體網(wǎng)格比較簡便，有網(wǎng)友反映，采用ringmesh劃分網(wǎng)格，得到的結(jié)果不太精確，最好采用overlay hex劃分網(wǎng)格，這里提醒大家的是，雖然采用overlay hey劃分出來的網(wǎng)格計算結(jié)果較好，但是網(wǎng)格劃分的參數(shù)一定要設(shè)置好，如圖所示，假設(shè)原來厚度方向的網(wǎng)格尺寸為4mm。但是最終的管材壁厚只有8mm，那么很明顯，厚度方向只有兩層網(wǎng)格了，最好將初始厚度方向的網(wǎng)格尺寸定義為2~3mm。這樣保證管材厚度方向有三層網(wǎng)格。

建議大家采用overlay hey網(wǎng)格里面高級菜單。如圖所示兩個參數(shù)，設(shè)置恰當，可以劃分出較好的網(wǎng)格。平衡計算效率和結(jié)果精確度。

3、本案例中推料板的驅(qū)動為彈簧，施加一定的力來推動，常見的還可以定義一定的速度。圖示為彈簧設(shè)置，彈簧的設(shè)置可以參考阿毅的2012阿毅鍛壓仿真系列講座-SimuFact.Forming_dieSpring設(shè)置說明 http://forums.caenet.cn/showtopic-523871.aspx
4、另外就是關(guān)于時間步長的定義，simufact里面提供了計算工具，所以我們只需要在主動旋轉(zhuǎn)的模具上拾取點，軟件會自動計算，關(guān)于這點在旋壓的教程中有介紹。




如果有其它問題，可以跟帖留言
二、三輥軋管

管材的精加工一般用軋制，這里舉的案例為三輥軋管，關(guān)于這個案例的詳細教程在Simufact 在材料成型與控制工程中的應(yīng)用一書中有詳細講解，有興趣的可以購買本書了進行學(xué)習(xí)。
推板推動坯料往前運動。
本案例復(fù)雜的地方在于三個軋輥的運動定義，每個軋輥的運動均是多段曲線復(fù)合而成，且往復(fù)運動，我們可以結(jié)合excel來編輯運動軌跡，然后導(dǎo)入simufact中。文件中已經(jīng)包含定義好的軌跡文件。有興趣的可以下載了看看。
三、芯棒拔長

芯棒拔長屬于自由鍛的一種，主要用于大型管材粗加工。在芯棒拔長的模擬中難點主要在為一個多道次的往復(fù)過程。但是simufact軟件提供了芯棒拔長的設(shè)備，做起來很較為容易，但是有幾個需要注意的地方。
1、設(shè)備定義，參數(shù)主要都是和實際工藝相關(guān)的，如果是做這種工藝的，大家一看應(yīng)該就能明白，如果看不懂，可以把軟件切換成繁體中文。意思也能明白的差不多了，如果還不明白，請參考simufact軟件安裝目錄下的Program Files\simufact\forming\11.0\doc文件夾下的simufact.forming_kinematics_11.0_en.pdf文件，里面對設(shè)備的參數(shù)含義做了詳細的說明，我這里就不一一解釋了。

2、需要在坯料中間插入一點，因為芯模帶動坯料旋轉(zhuǎn)需要這一點做基準點參考。

3、需要對芯模設(shè)定一個彈簧，芯模每次隨坯料下壓后，在彈簧的支撐下帶動坯料彈起。

4、注意采用kinematics里面的設(shè)備時，模型的中心點一般都有要求，芯棒拔長需要模型的幾何中心與芯棒的幾何中心重合。請大家在建模的時候注意。
如果大家有其它不明白的地方，歡迎留言討論哦。