汽車行業(yè)的成型仿真技術(shù)打造高性價比的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品

最優(yōu)的加工工藝對于汽車零部件的制造，尤其是高性價比的優(yōu)質(zhì)零部件的制造至關(guān)重要。這也是在量產(chǎn)之前使用仿真工具的主要原因。借助仿真技術(shù)，可以實現(xiàn)工藝流程和工藝參數(shù)的詳細設(shè)計，從而節(jié)約材料成本的投入或延長機器的正常運行時間。

簡介

Neumayer Tekfor Holding GmbH 位于德國科隆的工廠為汽車行業(yè)開發(fā)、生產(chǎn)零部件和總成。生產(chǎn)線分為變速箱、發(fā)動機、傳動系、緊固件及底盤。Neumayer Tekfor 開發(fā)及生產(chǎn)的產(chǎn)品采用不同的成型方法，主要包括熱成型/冷成型以及環(huán)形軋制/楔形軋制。工程部門負責(zé)規(guī)劃并開發(fā)零部件的整個開發(fā)及生產(chǎn)工藝，從成本計算和 投標方案、制造方法的決策、模具結(jié)構(gòu)、供應(yīng)商和原材料的選擇、仿真和工藝設(shè)計，直到開始生產(chǎn)。

虛擬工藝設(shè)計

為滿足這些要求，Neumayer Tekfor 采用最新的仿真技術(shù)對成型工藝進行虛擬設(shè)計和優(yōu)化。該 公司與位于德國漢堡的 Simufact Engineering GmbH 強強聯(lián)合，專注于環(huán)形軋制及楔形軋制的仿真。除工程服務(wù)外，軟件供應(yīng)商和開發(fā)合作伙伴還為Neumayer Tekfor提供了仿真工具 Simufact.forming 進行成型工藝方案的初步分析、評估及優(yōu)化。使用Simufact.forming幫助Neumayer Tekfor避免在真實設(shè)備上進行測試時產(chǎn)生的高昂成本及偏差。

工藝研發(fā)——從詢問到產(chǎn)品

“正常”的工藝研發(fā)、設(shè)計通常始于客戶的詢問和待加工零部件的相應(yīng)詳圖。基于此，一張毛坯件的圖紙將被繪制。并指定測量值、邊界條件及材料。在 這一階段完成首次概念評審，從而明確能否根據(jù)要求將零部件成型。在完成毛坯件圖紙之后開始計算成本。其中包括計算所需的材料、選用的設(shè)備并計算相應(yīng)的機器 （運轉(zhuǎn)）小時率。對于標準問題，企業(yè)通常擁有充足的經(jīng)驗，無需或者只需極少的仿真即可進行估算。但對于存在實際制造難題的情況而言，會有所不同。在此情況 下，將使用仿真來獲得關(guān)于軋制力等的詳細信息，并評估所選定的成型工藝是否可行。工藝仿真用于相關(guān)計算的初期，甚至是在鍛造第一個樣件之前。由此可以顯著 提高對工藝的了解，甚至無需啟動設(shè)備或者使用材料。

“如果無法在開始生產(chǎn)前深入了解成型工藝，會相當(dāng)危險，因此成型仿真對我們至關(guān)重要。只有合作伙伴理解客戶的需求、并愿意且有能力在最短時間內(nèi)幫助改進設(shè)計方案，對我們的復(fù)雜工藝進行分析、優(yōu)化才成為可能。而 Simufact 就是我們要尋找的這樣一個合作伙伴，它以客戶為關(guān)注點。能讓用戶感到滿意的產(chǎn)品就是好產(chǎn)品。”

 Jürgen Schüler，Neumayer Tekfor Holding GmbH 工程總管

楔橫軋制模具概念模型 CAD

虛擬與實際測試的對比

如 果將采用和未采用工藝仿真的工藝設(shè)計成本進行對比，可發(fā)現(xiàn)其比率為 1:10。通過實際物理測試來確定最優(yōu)工藝時，需要多名工作人員參與、花費高昂的機器運轉(zhuǎn)時間，還可能需要進行多次測試，直至可以確定完美的工藝方案。此 外，在測試期間，機器不能用于生產(chǎn)。而將仿真工作站的初始成本與運行成本進行比較后顯示，在大多數(shù)情況下，僅僅在一個項目之后，對虛擬工具的投資成本就可 以收回。仿真還會影響 Neumayer Tekfor 的產(chǎn)品質(zhì)量。多年來，該公司一直為汽車行業(yè)開發(fā)并提供高端零部件。借助于仿真，該公司能夠設(shè)計并生產(chǎn)比以往更加復(fù)雜的零部件。五、六年前，很多問題由于接 近設(shè)計制造能力極限而無法做到，如今有了仿真就能以最低的風(fēng)險進行系統(tǒng)化設(shè)計并將其實現(xiàn)。

新款 6 級齒輪變速箱輸出軸仿真模型

感應(yīng)加熱至 1240 度之后，在楔橫軋制上將零部件成型

技術(shù)層面 — Tekfor 與 Simufact 之間的開發(fā)合作關(guān)系

如 果問題零部件出現(xiàn)任何難以解決的問題，特別是在進行量產(chǎn)時，Neumayer Tekfor 還可以向 Simufact工程師尋求技術(shù)上的幫助。這一服務(wù)包括完整的計算外包。利用所獲取的知識可排除量產(chǎn)中的問題，并避免在未來的項目中再次出現(xiàn)。這種技術(shù)合 作關(guān)系已開展多年，雙方均在相關(guān)知識上收獲頗豐。

展望

在 未來， Neumayer Tekfor 將會增加其環(huán)形軋制及楔形軋制仿真工作。由于項目通常極其復(fù)雜，而這些應(yīng)用能夠最大程度地降低公司的成本投入。將各個成型階段聯(lián)系在一起尤為困難，工藝鏈 仿真有助于以更好的工藝、更高的成本效益完成這些項目。此外，還可以對 Neumayer Tekfor 的所有其他成型工藝在設(shè)計初期就進行改進。這體現(xiàn)為新方法既簡化了工藝編排，又提高了工藝的經(jīng)濟性及可預(yù)測性。

結(jié)束語

總 之可以說，如果沒有成型仿真技術(shù)，要想完成此類工程項目是難以想象的。借助 Simufact，無需真實樣件試制就可以進行可行性研究，不僅如此，還能降低生產(chǎn)成本。通過與軟件合作伙伴及技術(shù)合作伙伴 Simufact Engineering GmbH 合作，Neumayer Tekfor 不僅提高了仿真技術(shù)水平，而且為實際應(yīng)用做好了準備。