設計仿真 | Simufact助力鈑金沖壓成形工藝缺陷分析
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導語
當前制造業市場的競爭愈演愈烈, 消費者在選擇產品時不僅限于一個合適的價格, 而且更加注重產品的質量和品質。鈑金沖壓成形工藝在汽車、航空航天、重工、電子等行業中擔任著重要成形工藝角色,沖壓件的質量問題不僅影響產品美觀,還會降低制件的結構性能以及產品使用壽命,因此對沖壓件的質量缺陷控制至關重要。
鈑金沖壓件成形過程中常見的質量問題主要有起皺、開裂、回彈、塌陷等缺陷。以上問題占沖壓件質量整改的85%以上,模具的反復修改、維修造成模具使用壽命降低,停機時間劇增,產品的返工甚至報廢導致的生產成本增加、生產周期增加。因此在鈑金沖壓工藝設計階段利用沖壓工藝仿真軟件可以對設計的工藝方案進行虛擬試錯,從而減少或避免沖壓缺陷問題,有效的減少試錯次數、模具修模次數,減少試制時間周期,提升工藝開發效率。而且利用專業的鈑金沖壓工藝仿真可以對已經存在沖壓缺陷問題的工藝進行分析軟件虛擬試錯。
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鈑金沖壓成形工藝解決方案
Simufact forming金屬塑性成形及熱處理工藝仿真軟件中,針對不同的工藝類型具有不同的向導。針對鈑金成形工藝Simufact forming具有專業的功能模塊,可以實現對冷熱沖壓、深沖、壓印成形、折彎、翻邊、精沖、沖裁、旋壓等工藝過程進行模擬。在單一軟件界面可進行多個工位多個道次的深沖分析。被動旋轉、主動旋轉、平動以及其它輔助運動可以綜合作用,且易于實現。Simufact forming針對鈑金結構可以使用鈑金六面體網格、鈑金實體-殼單元,在鈑金成形過程中可以考慮板料厚度方向的流動、厚度方向上的溫度傳遞。可對鈑金成形過程中的應力、應變、壁厚減薄、壁厚增厚、回彈、沖壓力、起皺、開裂、塌角、過渡減薄等結果進行分析。幫助客戶進行物理試錯,加快工藝開發,降低修模次數、開發成本。
Simufact forming具有多種成形極限(FLD)模型,如基勒(Keeler)、阿布斯波爾&肖爾廷(Abspoel&Scholting)等,便于用戶選擇設置。如下圖所展示的案例,為基于成形極限(FLD)模型對起皺缺陷的預測,并且與實際沖壓結果進行了對比,仿真結果與實際結果非常接近,沖壓仿真結果中不僅可以從云圖指示結果缺陷,而且可以從材料實際流動變化來查看結果,更與實際接近。
如下圖所展示的案例,為基于成形極限(FLD)模型對起皺開裂的預測,且與實際沖壓結果進行對比,仿真預測開裂位置與實際開裂位置相對應。通過基于成形極限模型的沖壓仿真可以精確預測開裂缺陷。
另外,Simufact forming還可以基于斷裂模型,進行沖壓過程中開裂演變進行仿真分析。軟件中帶有的斷裂模型非常豐富,有Lemaitre、Johnson-Cook、Oyane、Gurson、Bonora等斷裂模型。
如下圖所示,為基于斷裂模型MMC(Modifed Mohr Coulomb)進行的沖壓成形分析,而且研究了板料方向(0°/45°)對開裂的影響。0°沖壓開裂位置與45°沖壓開裂位置明顯不同,充分證明了板料各向異性,不同的擺放產生的開裂缺陷不同。通過仿真與試驗的對比,Simufact forming沖壓噸位與實測噸位結果非常貼近。
而且開裂位置也和實際沖壓試驗相同,如下圖所示。
Source: Li, Y., Luo, M., Gerlach, J., & Wierzbicki, T. (2010).
Prediction of shear-induced fracture in sheet metal forming.
Journal of Materials Processing Technology, 210(14), 1858-1869.
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