模具仿真
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2022-07-18
模具仿真的視頻教程
catia借助專用設(shè)計和仿真指導(dǎo)助手，通過加快注塑模具設(shè)計，降低準(zhǔn)確生產(chǎn)零件的成本
CATIA Mold and Tooling Designer 可幫助設(shè)計人員實現(xiàn)設(shè)計任務(wù)自動化，并協(xié)助用戶作出關(guān)于復(fù)雜模具的決策： 1、評估創(chuàng)新工具概念的成本，包括準(zhǔn)確拔模方向、壁厚分析，以及噴射器和冷卻系統(tǒng)的預(yù)留位 2、預(yù)測并檢查制造是否符合模具設(shè)計人員環(huán)境中集成的塑料注塑模擬 3、提取專用特征中的分離線和分型面，從而實現(xiàn)生產(chǎn)性設(shè)計變更自動化 4、評估復(fù)雜的模具運動機構(gòu) 5、重復(fù)利用智能零部件中捕獲的公司專業(yè)技術(shù)
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模具仿真的實例教程
車身鋁型材多以中大型、復(fù)雜的分流模寬展模為主，前期的產(chǎn)品截面和擠壓模具結(jié)構(gòu)設(shè)計將直接影響擠出型材模具的壽命、型材表面質(zhì)量和尺寸精度。傳統(tǒng)的鋁擠壓模具以工程師經(jīng)驗為主導(dǎo)進行設(shè)計，并未經(jīng)仿真分析而直接進行開模，后期在生產(chǎn)線上進行多輪試錯調(diào)試，其中不可避免地耗費大量的調(diào)試時間和成本[2,3]。
近些年在鋁擠壓行業(yè)和汽車研發(fā)單位開始逐漸引入擠壓仿真分析軟件對型材產(chǎn)品進行出口流速、應(yīng)力應(yīng)變情況及擠出產(chǎn)品形狀和模具壽命進行模擬，從而使產(chǎn)品、工藝及模具設(shè)計在最優(yōu)狀態(tài)下進行制作生產(chǎn)，縮短開發(fā)周期、降低開發(fā)成本和提升產(chǎn)品質(zhì)量[4]。
本文將以廣汽傳祺某電動車型的中大型復(fù)雜多腔體截面門檻梁型材為例， 采用基于任意拉格朗日-歐拉（ALE）有限元法[5-7]的 Inspire Extrude 擠壓仿真分析軟件，對初始模具結(jié)構(gòu)進行擠出過程中分流體和型材出口流速、截面各區(qū)域相對出口速度差異百分比、型材擠出變形位移云圖進行仿真模擬和分析。初步分析結(jié)果顯示型材擠出流速嚴(yán)重不均衡，模具和工藝若不優(yōu)化，將使后期的調(diào)試周期和成本大幅增加。為了在產(chǎn)品開發(fā)階段將模具結(jié)構(gòu)調(diào)整至最優(yōu)狀態(tài)，本文中基于鋁擠壓熱狀態(tài)下的金屬流動分配的最小阻力定律原則，通過分流孔優(yōu)化、供流槽體大小及工作帶長度等的優(yōu)化，再次導(dǎo)入優(yōu)化后的模具進行仿真分析，直至獲取型材截面各區(qū)域出口流速趨于均勻的新的優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)。隨后，優(yōu)化后的模具結(jié)構(gòu)進行生產(chǎn)驗證，結(jié)果表明仿真分析結(jié)果與實際生產(chǎn)匹配度基本一致，獲得了良好的擠出產(chǎn)品，大大縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期，降低了模具調(diào)試開發(fā)成本。
2 產(chǎn)品、模具設(shè)計與有限元模型的建立
2.1 產(chǎn)品及其初步模具結(jié)構(gòu)設(shè)計
圖 1 所示為某電動車型用門檻梁鋁型材產(chǎn)品信息。圖 1(a)為型材三維視圖，圖 1(b)為型材截面尺寸。
展開 02
緊固件模具壽命研究
在本研究中，通過使用Simufact Forming模具壽命模塊對兩種不同緊固件（分別稱為產(chǎn)品A和產(chǎn)品B）的模具壽命進行計算，并與實際數(shù)據(jù)進行比較。產(chǎn)品A使用單個成形模具，而產(chǎn)品B則使用由多個部件組成的成形模具。采用Simufact Forming模擬了多工位冷鍛成形，將前序工位結(jié)果傳遞到后續(xù)工位，并對實際模具壽命較低的工位進行了模具壽命計算對比。
產(chǎn)品A仿真結(jié)果
在實際生產(chǎn)過程中，通常會在規(guī)定的區(qū)域出現(xiàn)模具失效的情況，且一般是在完成約600次鍛壓后才會發(fā)生。根據(jù)Simufact Forming模具疲勞分析結(jié)果，產(chǎn)品A鍛打次數(shù)計算為 667次，在指定位置出現(xiàn)了低周失效。
產(chǎn)品B仿真結(jié)果
在實際生產(chǎn)過程中，模具通常在1800次鍛打后會在指定位置出現(xiàn)模具開裂失效。根據(jù)Simufact Forming模具疲勞分析結(jié)果，產(chǎn)品B鍛打次數(shù)計算為2021次，在指定位置出現(xiàn)了低周失效。
如下圖所示，通過Simufact Forming模具壽命模塊進行的工具壽命分析結(jié)果與實際生產(chǎn)結(jié)果一致。本研究中所使用的工具材料的疲勞壽命數(shù)據(jù)取自 Simufact Forming的材料庫。疲勞壽命曲線是利用該功能自動創(chuàng)建的，由于材料數(shù)據(jù)存在差異，實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)與分析結(jié)果之間存在微小的偏差。
這項研究表明，Simufact Forming模具疲勞壽命分析結(jié)果對于工業(yè)研究而言是精確可靠的。通過對可能出現(xiàn)早期模具故障的成形工序的檢測，我們能夠基于模具使用壽命數(shù)據(jù)進行設(shè)計優(yōu)化和改進研究，并在報價階段準(zhǔn)確確定模具成本。
展開 發(fā)現(xiàn)旅居房車的額頭模具垂直部分的位置存在尖角，如圖2所示。說明此處車廂與額頭位置的連接位置的設(shè)計不合理，需要對其車廂與額頭位置的連接位置進行重新設(shè)計，這也是為什么車廂有兩個部分應(yīng)力集中的原因。
圖2 房車公司的調(diào)研與額頭模具
為了避免車廂與額頭連接處受力過大產(chǎn)生撕裂現(xiàn)象，本次設(shè)計對額頭垂直部分的應(yīng)力集中位置采用消除尖角、優(yōu)化構(gòu)件外形的方法，擬采用加肋板與添加過渡圓角操作，使碰撞帶來的慣性力平滑過渡，均勻施加載荷，如圖3所示。
圖3 優(yōu)化車廂建模圖
優(yōu)化車廂碰撞仿真驗證
為了驗證本次設(shè)計的合理性，對優(yōu)化后的車廂重新裝配到同一底盤有限元模型上，并且保持相同的連接關(guān)系進行碰撞仿真驗證，控制變量的唯一。Ls-Dyna仿真中定義旅居房車的X-Velocity為13889mm/s。仿真過程取100ms與160ms時刻與未優(yōu)化的車廂碰撞仿真應(yīng)力圖進行對比分析
(a)100ms
(b)160ms
圖4 旅居房車車廂時刻應(yīng)力圖
為了更好的體現(xiàn)優(yōu)化后的車廂能夠提高旅居房車車廂的碰撞可靠性，使結(jié)果更具可視性，本次設(shè)計在旅居房車的車廂上選取三個應(yīng)力較大位置的點進行應(yīng)力曲線的輸出，如圖5所示，為旅居房車車廂時刻應(yīng)力曲線。由圖5可以發(fā)現(xiàn)，優(yōu)化后該三個點的時刻應(yīng)力曲線數(shù)值均低于未優(yōu)化后的車廂應(yīng)力，優(yōu)化后微旅居房車車廂有限元模型在發(fā)生碰撞時在額頭連接處受力的最大值為183.9 N，相對于原方案的在額頭連接處受力最大值302.5N 減少了118.6N，提高了車廂的碰撞安全性，說明本次設(shè)計的優(yōu)化方案能夠更好地防止旅居房車車廂材料在超過塑性應(yīng)變產(chǎn)生的撕裂現(xiàn)象。
展開 問題描述
1、水蒸汽180℃，用20s將模具由40℃加熱至140℃；
2、工作過程：
蒸汽以0.9MPa壓力從紅色端入進模具，此時藍(lán)色端開啟，蒸汽通過模體后從藍(lán)色端流出，此過程持續(xù)6s；
6s后關(guān)閉藍(lán)色端閥門，此時蒸汽繼續(xù)以0.9MPa壓力往模具里面泵，直至模體內(nèi)部達(dá)到壓力平衡。此時模具繼續(xù)被加熱，直至表面某處溫度達(dá)到140 ℃，這一過程持續(xù)約14s。然后打開藍(lán)色端閥門放空蒸汽。
3、計算這一過程共需消耗多少蒸汽。
仿真思路
1、在藍(lán)色端閥門打開的第一階段，采用既有進口又有出口的計算模型，采用瞬態(tài)的計算方式，計算在6秒內(nèi)通過出口流出的蒸汽量Q1，同時計算模具被加熱后的溫度。
2、在藍(lán)色端閥門關(guān)閉的第二階段，在計算模型中關(guān)閉出口邊界，同時改用可壓縮模型的計算模型，持續(xù)計算14s，至模具表面溫度達(dá)到140 ℃。此過程的蒸汽量，可簡單計算得出：計算模具空腔的內(nèi)部體積，再根據(jù)蒸汽的狀態(tài)求出其密度，進而可以求出蒸汽量Q2。
3、總蒸汽量 Q = Q1 + Q2。
模型簡化
網(wǎng)格劃分
大約1150萬網(wǎng)格數(shù)量
仿真設(shè)置
仿真結(jié)果
出口速度
模具內(nèi)管蒸汽流動過程
展開 模具名鎮(zhèn)東莞橫瀝鎮(zhèn)
作為“廣東省模具制造專業(yè)鎮(zhèn)”“中國模具制造名鎮(zhèn)”橫瀝鎮(zhèn)模具產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速成為拉動全鎮(zhèn)經(jīng)濟增長的主要動力，全鎮(zhèn)工商登記模具企業(yè)約2400家規(guī)模以上。近年來，橫瀝鎮(zhèn)緊緊抓住粵港澳大灣區(qū)和廣深港澳科技創(chuàng)新走廊建設(shè)機遇，舉全鎮(zhèn)之力建設(shè)模具強鎮(zhèn)，模具產(chǎn)值已連續(xù)七年保持兩位數(shù)增長2019年全鎮(zhèn)實現(xiàn)模具產(chǎn)值173.6億元，增長15.1%。
數(shù)巧科技
上海數(shù)巧信息科技有限公司（數(shù)巧科技）致力于開發(fā)國產(chǎn)自主的云端CAE仿真軟件和協(xié)同仿真平臺。通過數(shù)值仿真技術(shù)、最優(yōu)化算法和基于云的協(xié)同系統(tǒng)，為企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計研發(fā)賦能，提升產(chǎn)品性能、縮短研發(fā)周期。數(shù)巧科技的核心團隊來自Altair、Autodesk等知名CAD/CAE軟件公司。公司自成立以來一直聚焦于云端CAE軟件方向。經(jīng)過幾年的發(fā)展，已形成了多項擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的云端CAE核心技術(shù)。私有云CAE產(chǎn)品和技術(shù)已獲得包括中國商飛、上海電氣、中國一汽、ICT行業(yè)某世界500強企業(yè)等重量級用戶的采購。公有云SaaS化CAE平臺simright.com注冊用戶已過萬，其中40%來自海外。
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模具仿真的最新內(nèi)容
CAE仿真近二十年，精通LS-DYNA與Ansys Forming使用，在大規(guī)模并行計算，多軟件聯(lián)合仿真，高精度回彈計算與補償，合邊仿真等應(yīng)用場景有豐富的經(jīng)驗。
在射出成型領(lǐng)域中，冷卻系統(tǒng)至關(guān)重要。塑件必須冷卻固化至特定溫度，脫模頂出時才能具備足夠的剛性，以避免塑件因外力產(chǎn)生變形，并可保持尺寸穩(wěn)定性。此外，冷卻時間占整個成型周期70%-80%的時間，因此良好的冷卻系統(tǒng)可以大幅縮減成型周期、提升產(chǎn)能。
然而對許多大型產(chǎn)品的模具而言，水路數(shù)量多且復(fù)雜，這導(dǎo)致在分析之前，須耗費大量時間整理模具中各群水路的進出途徑。Moldex3D Studio的冷卻水路回路精靈提供可整理
前 言
汽車車身覆蓋件沖壓模具、航空航天發(fā)動機緊固件模具、風(fēng)電錨栓冷鐓模具、電力電機硅鋼片沖裁模具、檢測設(shè)備沖壓模具等對模具疲勞壽命要求較高。例如，有些模具要求設(shè)計壽命達(dá)20年以上，或者有些模具要求達(dá)到50萬次以上的沖壓。然而，頻繁修磨降低精度，模具開裂等問題頻發(fā)，給制造企業(yè)帶來較大困擾。
突破模具壽命瓶頸，僅靠試驗并不能得到顯著提升。目前國內(nèi)外眾多先進制造企業(yè)已經(jīng)選用海克斯康工業(yè)軟件旗下的
FTI 助力車身鈑金件沖壓工藝
設(shè)計及模具成本預(yù)估
汽車行業(yè)的競爭越來越激烈，成本、質(zhì)量、周期成為汽車廠商核心的競爭因素。 其中沖壓工序設(shè)計對設(shè)計質(zhì)量和成本的重要性：
市場對新產(chǎn)品上市時間要求越來越短，整車價格越來越低，對設(shè)計的成熟度要求越來越高。
沖壓工藝難題都是由于產(chǎn)品早期設(shè)計的合理性決定的。
產(chǎn)品設(shè)計一般只占產(chǎn)品成本的5%~15%，但是卻決定了75%的制造成本和
一、緒論
在高壓鑄造中模具常會以一模多腔的方式來生產(chǎn)鑄件，可以讓整體的產(chǎn)能提高，所以流道的設(shè)計一直是壓鑄的關(guān)鍵因素，需根據(jù)模腔的體積來調(diào)整每個分流道的截面面積，確保每個模腔能夠同時填充并且具有相同的填充時間，用戶可通過計算機輔助仿真進行模具設(shè)計的評估，讓設(shè)計者能夠依據(jù)分析結(jié)果進行修改設(shè)計來提高鑄件的質(zhì)量。
以下內(nèi)容轉(zhuǎn)載自ETA公眾號
Dynaform 7.1 全新發(fā)布
eta/Dynaform 7.1 提供了完善的模具系統(tǒng)仿真解決方案，其流線型工藝流程設(shè)計提供了友好和直觀的用戶界面。沖壓仿真過程完全基于實際的沖壓過程，對用戶的 CAE 知識及幾何和網(wǎng)格操作要求較少。默認(rèn)的模板參數(shù)和向?qū)降慕缑妫^大程度的提高了沖壓仿真分析的效率。
直播內(nèi)容聚焦
成形工藝仿真：對材料成形過程進行精確仿真
預(yù)測成形過程中材料流動所致的折疊、填充不滿等問題
熱處理工藝仿真：熱處理所致的零部件變形、應(yīng)力集中、相變等關(guān)鍵結(jié)果仿真
預(yù)測零部件熱處理過程中變形、應(yīng)力及相變的演化過程，為優(yōu)化工藝及模具提供參考
新功能簡介：全新升級的模具壽命仿真模塊
表1 巖土力學(xué)試驗中巖土材料樣件對應(yīng)有限元模型的技術(shù)參數(shù)
研究過程中，進行建立帶模板與不帶模具的仿真結(jié)構(gòu)模型，將兩個模型標(biāo)注為(1)、(2)，對樣件的底部節(jié)點施加全約束，將其頂部與豎向垂直方向發(fā)生耦合，在頂部的中心節(jié)點位置，施加一個垂直向下的作用力，將其作為主應(yīng)力，構(gòu)件的主應(yīng)力分布如圖2所示。
階段三：模具結(jié)構(gòu)設(shè)計階段
仿真1：模具結(jié)構(gòu)變形仿真 隨著沖壓高強鋼大量的使用、且客戶對研合率、研合效率的要求越來越高、模具結(jié)構(gòu)變形仿真的意義就不言而喻了。
作用1： 結(jié)構(gòu)強度快速識別、避免由于結(jié)構(gòu)強度不足造成量產(chǎn)時局部鑲塊結(jié)構(gòu)在大的循環(huán)載荷沖擊出現(xiàn)疲勞損傷。
上圖為一個底盤件的案例 ：翻邊與翻孔間距只有9MM 產(chǎn)品料厚3MM 。
模具開模仿真效果圖如圖2所示。
圖2：模具開模仿真效果圖
選擇注射機
利用Pro／E軟件的模型分析功能求出塑件的體積和質(zhì)量，從實際注射量應(yīng)在額定注射量的20％～80％考慮，選擇相應(yīng)的注射成型機。
