好久沒有上網發帖了，小亮出品，必屬精品！！！:victory::victory::victory: 不知道大家有沒有關注車輪旋壓的呢？之前對于車輪方面的仿真作了一些案例，一直沒有時間整理，今天整理一下了奉獻給大家吧！希望大家多多交流，共同進步！加油！

我們都知道車輪的生產工藝根據材料不同采用的工藝也不同，常見的鋼制分體車輪一般采用沖壓加焊接的方式生產，好一點的還有整體輥壓成形及旋壓成形；現如今隨著汽車輕量化的發展，鋁合金車輪也日益常見，低端的采用鑄造和鍛造的方式加工，高端的還有先鑄造或鍛造出毛坯，然后再旋壓；那么我們今天所討論的案例就是關于高端車輪的輥壓、旋壓成形仿真。因為這些工藝不僅是實際加工中的難點，也是仿真模擬的難點。

說到仿真，不得不說到相關軟件，俺就一些使用經驗大概說一下吧！旋壓工藝仿真這種非穩態的仿真為了得到較為精確的計算結果，一般需要采用隱式非線性求解器、六面體單元及彈塑性材料模型進行仿真建模計算。而目前常用的金屬成形仿真軟件中，ANSYS主要用為線性求解器，主要為非線性求解，所以求解功能不足以解應對旋壓成形的復雜計算。用得比較廣泛的DEFORM呢？又無法進行六面體網格的劃分及重劃分，而且其彈塑性求解功能不夠精確，彈塑性材料模型也很少。MARC和ABAQUS似乎同時滿足以上兩個要求，但作為通用有限元仿真軟件，其操作的復雜性導致旋壓仿真建模較為不易，因為車輪的旋壓中，旋輪路徑都是復雜的曲線，且芯模與頂料機構是主動旋轉，旋輪在進給的同時，由于受到摩擦力的作用，發生被動旋轉。這里，我還是比較推薦大家用simufact軟件，因為simufact軟件的求解器基于MARC求解器開發，具有旋壓仿真所需的六面體和實體殼單元以及相關的網格劃分功能，而且可以方便的定義旋輪的復雜運動路徑和主/被動旋輪旋轉的邊界條件（方法有很多，我這里采用的方法后面會降，最關鍵的是得到軌跡離散出來的坐標點數據，存為csv文件，然后導入simufact），相對于MARC與ABAQUS等通用仿真軟件來說，更加方便！好了，廢話不多說了！

1、先看看這個較為簡單的車輪輥形，原始坯料為板材。這里面主動輥往里進給，被動旋轉，芯輥主動旋轉，外側中間的導向輥原地被動旋轉，兩個端面軋輥也是被動旋轉。這里面要注意網格劃分要細一些，我這里用的5mm，旋轉sheetmesh網格劃分器，厚度方向3層網格，一共3萬多單元

這是算完之后的結果

動畫

對應模型文件lunguspinning-ndz.rar，注：用simufact.forming12.0.1及以上版本打開

2、另外就是鋼制車輪的旋壓，一般重型卡車的車輪就是這樣生產出來的，這里面的坯料為帶中心孔板材，這個模型的復雜點就在旋輪不同，且軸向錯距，一道次成形。 7.5mm網格尺寸，約1.5萬左右網格

這是算完之后的結果

回彈對比，圖中實體狀態為理想零件，網格顯示的為回彈后的 結果

動畫

后來將芯模也劃分了網格，對其加工中的應力進行分析

這是計算結果

對應模型文件為steel-spinning.rar，請使用simufact.forming11.0.1及以上版本打開。

3、鋁合金車輪的旋壓，兩個不同案例，一個案例計算中途發生折疊，計算不收斂，另一個案例，沒有任何問題，計算完成，實際工藝生產中也表現出同樣的問題。這里面要注意網格控制，不要太多，也不要太少，同時加上網格細化自動控制，比如下圖所示，這樣軟件在網格重劃分的時候，可以自動加密曲率較大的地方

這是計算完成的結果，出現折疊的

工藝合理的。

這里再詳細講一下我是如何導入旋輪復雜的運動軌跡的，如果大家還有好的辦法記得發上來分享哦！:hand:

如下圖所示，實際的運動軌跡我們已經在CAD軟件中創建了。

主要步驟如下： 1、將軌跡曲線另存為IGES格式

2、導入Hypermesh進行線網格劃分

3、導出為Marc格式文件

4、用記事本打開Marc網格文件，將節點坐標值復制另存為txt文檔。

5、打開Excel，選擇自文本導入數據。

6、按照如下格式建立對應旋輪的軌跡文件，另存為CSV格式文件。

7、在Simufact.forming軟件中新建設備，選擇自定義設備，選擇時間-行程表，通過讀取之前保存的CSV文件導入軌跡運動。

注意： a、軌跡文件為時間-行程表，起點為第一個節點坐標，因此所有數據需要減去第一個節點坐標值 b、時間根據進給速度計算出來。