模具仿真的案例
基于 Inspire Extrude 的白車(chē)身門(mén)檻梁用鋁型材擠壓仿真模擬與模具結(jié)構(gòu)優(yōu)化
車(chē)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(jì)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(yàn)為主導(dǎo)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并未經(jīng)仿真分析而直接進(jìn)行開(kāi)模，后期在生產(chǎn)線上進(jìn)行多輪試錯(cuò)調(diào)試，其中不可避免地耗費(fèi)大量的調(diào)試時(shí)間和成本[2,3]。
近些年在鋁擠壓行業(yè)和汽車(chē)研發(fā)單位開(kāi)始逐漸引入擠壓仿真分析軟件對(duì)型材產(chǎn)品進(jìn)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(jìn)行模擬，從而使產(chǎn)品、工藝及模具設(shè)計(jì)在最優(yōu)狀態(tài)下進(jìn)行制作生產(chǎn)，縮短開(kāi)發(fā)周期、降低開(kāi)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(dòng)車(chē)型的中大型復(fù)雜多腔體截面門(mén)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(duì)初始模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行擠出過(guò)程中分流體和型材出口流速、截面各區(qū)域相對(duì)出口速度差異百分比、型材擠出變形位移云圖進(jìn)行仿真模擬和分析。初步分析結(jié)果顯示型材擠出流速?lài)?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(kāi)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(dòng)分配的最小阻力定律原則，通過(guò)分流孔優(yōu)化、供流槽體大小及工作帶長(zhǎng)度等的優(yōu)化，再次導(dǎo)入優(yōu)化后的模具進(jìn)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(jìn)行生產(chǎn)驗(yàn)證，結(jié)果表明仿真分析結(jié)果與實(shí)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(kāi)發(fā)周期，降低了模具調(diào)試開(kāi)發(fā)成本。
2 產(chǎn)品、模具設(shè)計(jì)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(jì)
圖 1 所示為某電動(dòng)車(chē)型用門(mén)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(kāi) 設(shè)計(jì)仿真 | Simufact Forming模具疲勞分析助力預(yù)測(cè)模具壽命
02
緊固件模具壽命研究
在本研究中，通過(guò)使用Simufact Forming模具壽命模塊對(duì)兩種不同緊固件（分別稱(chēng)為產(chǎn)品A和產(chǎn)品B）的模具壽命進(jìn)行計(jì)算，并與實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。產(chǎn)品A使用單個(gè)成形模具，而產(chǎn)品B則使用由多個(gè)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(duì)實(shí)際模具壽命較低的工位進(jìn)行了模具壽命計(jì)算對(duì)比。
產(chǎn)品A仿真結(jié)果
在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，通常會(huì)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(huì)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(jì)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(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，模具通常在1800次鍛打后會(huì)在指定位置出現(xiàn)模具開(kāi)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(jì)算為2021次，在指定位置出現(xiàn)了低周失效。
如下圖所示，通過(guò)Simufact Forming模具壽命模塊進(jìn)行的工具壽命分析結(jié)果與實(shí)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(kù)。疲勞壽命曲線是利用該功能自動(dòng)創(chuàng)建的，由于材料數(shù)據(jù)存在差異，實(shí)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(xiàng)研究表明，Simufact Forming模具疲勞壽命分析結(jié)果對(duì)于工業(yè)研究而言是精確可靠的。通過(guò)對(duì)可能出現(xiàn)早期模具故障的成形工序的檢測(cè)，我們能夠基于模具使用壽命數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化和改進(jìn)研究，并在報(bào)價(jià)階段準(zhǔn)確確定模具成本。
展開(kāi) 房車(chē)優(yōu)化額頭模具碰撞仿真
發(fā)現(xiàn)旅居房車(chē)的額頭模具垂直部分的位置存在尖角，如圖2所示。說(shuō)明此處車(chē)廂與額頭位置的連接位置的設(shè)計(jì)不合理，需要對(duì)其車(chē)廂與額頭位置的連接位置進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，這也是為什么車(chē)廂有兩個(gè)部分應(yīng)力集中的原因。
圖2 房車(chē)公司的調(diào)研與額頭模具
為了避免車(chē)廂與額頭連接處受力過(guò)大產(chǎn)生撕裂現(xiàn)象，本次設(shè)計(jì)對(duì)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(guò)渡圓角操作，使碰撞帶來(lái)的慣性力平滑過(guò)渡，均勻施加載荷，如圖3所示。
圖3 優(yōu)化車(chē)廂建模圖
優(yōu)化車(chē)廂碰撞仿真驗(yàn)證
為了驗(yàn)證本次設(shè)計(jì)的合理性，對(duì)優(yōu)化后的車(chē)廂重新裝配到同一底盤(pán)有限元模型上，并且保持相同的連接關(guān)系進(jìn)行碰撞仿真驗(yàn)證，控制變量的唯一。Ls-Dyna仿真中定義旅居房車(chē)的X-Velocity為13889mm/s。仿真過(guò)程取100ms與160ms時(shí)刻與未優(yōu)化的車(chē)廂碰撞仿真應(yīng)力圖進(jìn)行對(duì)比分析
(a)100ms
(b)160ms
圖4 旅居房車(chē)車(chē)廂時(shí)刻應(yīng)力圖
為了更好的體現(xiàn)優(yōu)化后的車(chē)廂能夠提高旅居房車(chē)車(chē)廂的碰撞可靠性，使結(jié)果更具可視性，本次設(shè)計(jì)在旅居房車(chē)的車(chē)廂上選取三個(gè)應(yīng)力較大位置的點(diǎn)進(jìn)行應(yīng)力曲線的輸出，如圖5所示，為旅居房車(chē)車(chē)廂時(shí)刻應(yīng)力曲線。由圖5可以發(fā)現(xiàn)，優(yōu)化后該三個(gè)點(diǎn)的時(shí)刻應(yīng)力曲線數(shù)值均低于未優(yōu)化后的車(chē)廂應(yīng)力，優(yōu)化后微旅居房車(chē)車(chē)廂有限元模型在發(fā)生碰撞時(shí)在額頭連接處受力的最大值為183.9 N，相對(duì)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(chē)廂的碰撞安全性，說(shuō)明本次設(shè)計(jì)的優(yōu)化方案能夠更好地防止旅居房車(chē)車(chē)廂材料在超過(guò)塑性應(yīng)變產(chǎn)生的撕裂現(xiàn)象。
展開(kāi) 模具蒸汽加熱過(guò)程仿真計(jì)算
問(wèn)題描述
1、水蒸汽180℃，用20s將模具由40℃加熱至140℃；
2、工作過(guò)程：
蒸汽以0.9MPa壓力從紅色端入進(jìn)模具，此時(shí)藍(lán)色端開(kāi)啟，蒸汽通過(guò)模體后從藍(lán)色端流出，此過(guò)程持續(xù)6s；
6s后關(guān)閉藍(lán)色端閥門(mén)，此時(shí)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(shí)模具繼續(xù)被加熱，直至表面某處溫度達(dá)到140 ℃，這一過(guò)程持續(xù)約14s。然后打開(kāi)藍(lán)色端閥門(mén)放空蒸汽。
3、計(jì)算這一過(guò)程共需消耗多少蒸汽。
仿真思路
1、在藍(lán)色端閥門(mén)打開(kāi)的第一階段，采用既有進(jìn)口又有出口的計(jì)算模型，采用瞬態(tài)的計(jì)算方式，計(jì)算在6秒內(nèi)通過(guò)出口流出的蒸汽量Q1，同時(shí)計(jì)算模具被加熱后的溫度。
2、在藍(lán)色端閥門(mén)關(guān)閉的第二階段，在計(jì)算模型中關(guān)閉出口邊界，同時(shí)改用可壓縮模型的計(jì)算模型，持續(xù)計(jì)算14s，至模具表面溫度達(dá)到140 ℃。此過(guò)程的蒸汽量，可簡(jiǎn)單計(jì)算得出：計(jì)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(jìn)而可以求出蒸汽量Q2。
3、總蒸汽量 Q = Q1 + Q2。
模型簡(jiǎn)化
網(wǎng)格劃分
大約1150萬(wàn)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(dòng)過(guò)程
展開(kāi) 
攜手航天云網(wǎng)|數(shù)巧科技云仿真亮相橫瀝模具城
模具名鎮(zhèn)東莞橫瀝鎮(zhèn)
作為“廣東省模具制造專(zhuān)業(yè)鎮(zhèn)”“中國(guó)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(dòng)全鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的主要?jiǎng)恿Γ?zhèn)工商登記模具企業(yè)約2400家規(guī)模以上。近年來(lái)，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(jī)遇，舉全鎮(zhèn)之力建設(shè)模具強(qiáng)鎮(zhèn)，模具產(chǎn)值已連續(xù)七年保持兩位數(shù)增長(zhǎng)2019年全鎮(zhèn)實(shí)現(xiàn)模具產(chǎn)值173.6億元，增長(zhǎng)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(kāi)發(fā)國(guó)產(chǎn)自主的云端CAE仿真軟件和協(xié)同仿真平臺(tái)。通過(guò)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(jì)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(tuán)隊(duì)來(lái)自Altair、Autodesk等知名CAD/CAE軟件公司。公司自成立以來(lái)一直聚焦于云端CAE軟件方向。經(jīng)過(guò)幾年的發(fā)展，已形成了多項(xiàng)擁有自主知識(shí)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(guó)商飛、上海電氣、中國(guó)一汽、ICT行業(yè)某世界500強(qiáng)企業(yè)等重量級(jí)用戶(hù)的采購(gòu)。公有云SaaS化CAE平臺(tái)simright.com注冊(cè)用戶(hù)已過(guò)萬(wàn)，其中40%來(lái)自海外。
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展開(kāi) 設(shè)計(jì)仿真 | FTI 助力車(chē)身鈑金件沖壓工藝設(shè)計(jì)及模具成本預(yù)估
FTI 工藝設(shè)計(jì)及模具成本解決方案（PROCESSPLANNER）目前被廣泛用于各個(gè)汽車(chē)主機(jī)廠及汽車(chē)鈑金沖壓件的供應(yīng)商，有超過(guò)3000多家汽車(chē)客戶(hù)，該方案主要幫助解決如下問(wèn)題：
01
準(zhǔn)確預(yù)測(cè)模具載荷和模具能量—可幫助用戶(hù)預(yù)測(cè)模具壽命。
02
確定模具噸位、重量、尺寸、閉合高度等最低要求—可幫助用戶(hù)快速選擇沖壓機(jī)臺(tái)噸位，規(guī)劃生產(chǎn)線。
03
使用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化的成本計(jì)算方法，也可定制符合用戶(hù)公司的成本計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)。
04
提升產(chǎn)品設(shè)計(jì)師對(duì)模具結(jié)構(gòu)、機(jī)械設(shè)計(jì)和材料成本的敏感性及經(jīng)驗(yàn)，有利于提升產(chǎn)品設(shè)計(jì)師所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的可制造性和經(jīng)濟(jì)性。
05
可生成詳細(xì)的工藝和成本摘要及報(bào)告。包含模具加工時(shí)間、沖壓成本等信息，也包含沖壓工序的模具布局圖。
展開(kāi) Moldex3D仿真分析之運(yùn)用冷卻水路回路精靈有效建構(gòu)模具冷卻系統(tǒng)
然而對(duì)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(fèi)大量時(shí)間整理模具中各群水路的進(jìn)出途徑。Moldex3D Studio的冷卻水路回路精靈提供可整理、編輯水路線條的便利工具，能有效、快速整理復(fù)雜的水路路線，加速前處理進(jìn)程；并以線條代替3D實(shí)體水路，減少網(wǎng)格生成的失敗率，提升仿真分析速度。
冷卻水路回路精靈能自動(dòng)生成最長(zhǎng)的適當(dāng)水路曲線，并標(biāo)示進(jìn)出口。在擁有實(shí)體3D水路以及水路進(jìn)出口位置的前提下，該功能可協(xié)助用戶(hù)快速建立水路回路曲線。本文將示范使用工具頁(yè)的中心線、連接信道曲線，再透過(guò)冷卻水路回路精靈完成水路回路及進(jìn)出水口設(shè)定*。
*注：本文所介紹的功能僅供演示目的，冷卻水路回路精靈支持更多樣的建立水路曲線功能。
操作流程
步驟1：萃取水路的中心線條
匯入幾何后，在建立水路前，先使用工具欄的中心線來(lái)萃取模型中的3D實(shí)體水路幾何面，擷取所需的水路幾何線條。點(diǎn)選中心線并進(jìn)入建構(gòu)中心線的接口后，框選要萃取中心線的實(shí)體水路曲面群，也可以一次框選多個(gè)實(shí)體水路曲面群，框選好之后點(diǎn)選確認(rèn)，即完成中心線萃取（右下方圖中的黃色中心線條）。
步驟2：整理連接不完整的水路線條
由工具欄點(diǎn)選連接信道曲線，并框選之前產(chǎn)生的中心線條，點(diǎn)選打勾完成，就會(huì)發(fā)現(xiàn)之前未連接的線條已自動(dòng)連接。
步驟3：用冷卻水路回路精靈完成水路回路及進(jìn)出水口設(shè)定
在模型頁(yè)面點(diǎn)選回路精靈中的冷卻水路回路精靈，框選連接好的水路線條，再一次點(diǎn)選抓取完成選取。
接著點(diǎn)選進(jìn)水點(diǎn)抓取按鈕，并點(diǎn)選進(jìn)水口端點(diǎn)，完成后端點(diǎn)會(huì)變成藍(lán)色。接著點(diǎn)選出水點(diǎn)抓取按鈕，并點(diǎn)選出水口端點(diǎn)，完成后端點(diǎn)會(huì)變成綠色，并顯現(xiàn)一條路徑最長(zhǎng)的適當(dāng)水路，并以綠色線條顯示。
展開(kāi) CATIA V5常用模塊簡(jiǎn)介（四）
CATIA V5凹凸模設(shè)計(jì)（CCV：CATIA Core and Cavity Design）
使得設(shè)計(jì)人員快速和經(jīng)濟(jì)地設(shè)計(jì)模具加工和生產(chǎn)中所使用的凹模和凸模。CCV可進(jìn)行模具凹凸模的關(guān)聯(lián)性定義,評(píng)估零件的可成型性、加工可行性、和凹凸模模板的詳細(xì)設(shè)計(jì)。它的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（是否可用模具成型）可以決定零件是否可以被加工，快速分模工具可將曲面或?qū)嶓w零件分割為帶滑塊和活絡(luò)模芯的凹凸模，允許設(shè)計(jì)人員在凹凸模曲面上填補(bǔ)技術(shù)孔、識(shí)別分模線和生成分模曲面。
CATIA V5模具工具設(shè)計(jì)（MTD：CATIA Mold Tooling Design）
通過(guò)調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中已有的部件或自定義的設(shè)計(jì)，提供快捷、低成本的塑料注射模具的設(shè)計(jì)工具。MTD支持包括凸凹模固定板定義、組件實(shí)例化、注射和冷卻特征定義等模具設(shè)計(jì)的所有工作，用于定義和管理模具設(shè)計(jì)。它提供高效的設(shè)計(jì)環(huán)境，如生成分型線和分型面、設(shè)計(jì)新類(lèi)型的模具部件、模具仿真、裝配圖紙生成及模具組裝、加工等。以標(biāo)準(zhǔn)目錄庫(kù)（DME、DME-AMERICA、EOC、FUTABA、HASCO、MISUMI、NATIONAL、RaboURDIN和STRACK等）訪問(wèn)功能為基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)組件及其關(guān)聯(lián)孔的混合實(shí)例化，使得模具零件和裝配的自動(dòng)配置。在的知識(shí)驅(qū)動(dòng)的環(huán)境下，與用該模具制造的零件建立強(qiáng)關(guān)聯(lián)的關(guān)系，快速、經(jīng)濟(jì)地創(chuàng)建復(fù)雜的注塑模具。
CATIA V5高級(jí)加工設(shè)計(jì)（AMG：CATIA Advanced Machining）
可在單一平臺(tái)下很方便地進(jìn)行NC編程，在加工那些復(fù)雜的3D零件（例如：轎車(chē)車(chē)身覆蓋件模具、液力變矩器葉片模具等）時(shí)，可以提供的加工操作涵蓋了銑削加工中包括固定軸加工在內(nèi)的從2軸半到5軸的所有加工流程。CATIA V5系列數(shù)控加工設(shè)計(jì)模塊已經(jīng)為設(shè)計(jì)人員提供了一整套加工編程方法。
展開(kāi) 多CPU / Core并行能力, 解決精密五金模具設(shè)計(jì)的仿真模擬工具Stamp-Engineer
開(kāi)發(fā)周期非常短，從模具設(shè)計(jì)到生產(chǎn)出樣件通常只有2周的時(shí)間，而分配到模具設(shè)計(jì)的時(shí)間只有3天左右，如果在單CPU中進(jìn)行計(jì)算，并對(duì)比幾種工業(yè)條件或者是設(shè)計(jì)方案，所花的時(shí)間往往超過(guò)3天。這樣的時(shí)間然設(shè)計(jì)工程師無(wú)法接受也讓精密五金制造業(yè)無(wú)法接受。
為了解決以上計(jì)算時(shí)間所帶來(lái)的問(wèn)題，同時(shí)達(dá)到很高的模擬精度，多CPU/Core并行計(jì)算技術(shù)是最有效的解決方案，而在這個(gè)解決方案的背后，用戶(hù)付出的是更多的金錢(qián)，例如PAM-STAMP、Dynaform，4 CPU的價(jià)格幾乎在12萬(wàn)美元以上（是單CPU價(jià)格的2~3倍）。這樣的價(jià)格對(duì)于五金模具企業(yè)是難以接受的。而Stamp-Engineer professional 版本，可提供最多4CPU / Core的并行計(jì)算，價(jià)格遠(yuǎn)低于以上兩種產(chǎn)品，特別適合中國(guó)五金模具行業(yè)的采購(gòu)能力。
隨著現(xiàn)在硬件的發(fā)展，2 Core / 4 Core CPU已經(jīng)在非常合理的價(jià)格，在Dell裝配一臺(tái)4 Core （4核）的機(jī)器不到2萬(wàn)元人民幣。Stamp-Engineer在4核機(jī)器上測(cè)試能獲得3.2~3.6倍的速度提升（也就是在單CPU中計(jì)算需要6小時(shí)的項(xiàng)目改用4核并行計(jì)算只需要不到2小時(shí)就可以計(jì)算出來(lái)）
展開(kāi) 鑄造模具方案優(yōu)化-用核心氣體模型檢測(cè)孔隙度（鑄造仿真分析-FLOW3D）
「射速」「壓射速度」
「FLOW3D鑄造仿真」材料
壓鑄鋁合金中各元素的作用和影響「高壓鑄造」「壓力鑄造」「壓鑄工藝」
「FLOW3D鑄造仿真」壓鑄模具
如何優(yōu)化設(shè)計(jì)壓鑄模具設(shè)計(jì)（鑄造模具）？模具結(jié)構(gòu)考慮因素湯餅，湯道，澆道，澆口，產(chǎn)品，真空澆道頭，鑄孔，渣包，優(yōu)化模具設(shè)計(jì)。「FLOW3D鑄造仿真」「壓鑄模具」「鑄造模具」「鑄造模具設(shè)計(jì)優(yōu)化」
「FLOW3D鑄造仿真」鑄造方案
優(yōu)化鑄造方案，提前發(fā)現(xiàn)鑄造缺陷，優(yōu)化澆道設(shè)計(jì)（進(jìn)澆截面積、型腔內(nèi)部速度）、排氣設(shè)計(jì)、渣包設(shè)計(jì)、冷卻設(shè)計(jì)（防止產(chǎn)品變型）、滑塊方案。「鑄造方案」「排氣」「渣包」「冷卻」
如何從鑄造原理出發(fā)，通過(guò)仿真分析優(yōu)化鑄造方案？工藝因素帕斯卡原理、伯努利定理、壓鑄機(jī)結(jié)構(gòu)、壓鑄機(jī)、壓鑄的射出過(guò)程、高速低速、充填時(shí)間、鑄造壓力、射出波形。「鑄造原理」「壓鑄機(jī)」「充填時(shí)間」「射出波形」
展開(kāi) 飛機(jī)翼身接頭模具設(shè)計(jì)及等溫鍛造工藝模擬
圖3 仿真成形結(jié)果
1.3 鍛件模具三維實(shí)體造型
采用QForm軟件進(jìn)行模擬仿真前需設(shè)計(jì)模具型腔，即設(shè)計(jì)鍛件的凸凹模。利用Pro/E三維造型軟件自動(dòng)生成模具功能模塊。Pro/E模具模塊的模具設(shè)計(jì)流程如下：第一，進(jìn)行零件設(shè)計(jì)以及裝配；第二，開(kāi)始模具組件設(shè)計(jì)；第三，參照零件拔模角度以及厚度分析，設(shè)定收縮率，并定義分型面；第四，建立模具體積塊；第五，繪制模具工程圖。在模具設(shè)計(jì)中，分模面位置的選擇關(guān)系到鍛件精度、內(nèi)部流線走向以及模具生產(chǎn)周期成本。合理的分模面位置應(yīng)滿足以下兩點(diǎn)要求；首先，與變形力方向相垂直的鍛件投影面積最大，外廓形狀最簡(jiǎn)單，使模具型槽淺，金屬容易充滿，鍛件容易出模；其次，流線要保持完整，模鍛成型應(yīng)使流線方向與取件方向一致，避免鍛件內(nèi)產(chǎn)生渦流或穿流，導(dǎo)致模件疲勞強(qiáng)度降低。
2 鍛壓成形工藝數(shù)值仿真
2.1 工藝方案與仿真參數(shù)
材料為高強(qiáng)韌7085鋁合金，材料模型需通過(guò)熱模擬實(shí)驗(yàn)建立本構(gòu)方程。在鍛壓成形模擬中，不考慮模具變形問(wèn)題，模具材料屬性設(shè)為剛體。等溫鍛造的工件與模具溫度均為450℃。
2.2 工藝參數(shù)對(duì)鍛件成形的影響規(guī)律
以鍛出合理流線分布、晶粒大小分布均勻的鍛件為目的，對(duì)成形工藝展開(kāi)研究。利用QForm軟件進(jìn)行鍛件塑性成形有限元仿真，綜合分析工藝參數(shù)對(duì)鍛件整體質(zhì)量的影響，確定成形工藝。等溫鍛造成形模擬有三個(gè)主要工藝參數(shù)：第一，液壓機(jī)下壓速度；第二。工件摩擦系數(shù)；第三，鍛造溫度。
為了得到等溫鍛造下最優(yōu)鍛造參數(shù)，對(duì)比兩組仿真試驗(yàn)，并在摩擦系數(shù)一定情況下，改變液壓機(jī)下壓速度和鍛造溫度。
2.2.1 鍛造溫度對(duì)終鍛件成形工藝的影響
在選擇溫度時(shí)，要考慮金屬流動(dòng)應(yīng)力、塑性指標(biāo)、相變點(diǎn)以及超塑性等因素。
展開(kāi) 
關(guān)于雀巢，你不知道的科學(xué)秘密
烘焙威化的器具
工程師們利用仿真來(lái)分析烤盤(pán)下方和周?chē)臒峥諝饬鲃?dòng)，優(yōu)化烤盤(pán)設(shè)計(jì)，以保證在烤盤(pán)表面的溫度是均勻分布的。
他們通過(guò)修正燃燒器的功率和方向，希望能在烘焙出最佳威化的同時(shí)，減少所消耗的燃料量。
烤盤(pán)周?chē)臍饬鳎▓D片由雀巢提供）
最后借助試驗(yàn)中用到的烤盤(pán)來(lái)驗(yàn)證模型，發(fā)現(xiàn)它與仿真結(jié)果是一致的。
并且還發(fā)現(xiàn)，在用于將烤盤(pán)連在一起的螺栓附近，由于螺栓增加了熱傳導(dǎo)，因此出現(xiàn)了更熱的點(diǎn)。
左：烤盤(pán)支架中的溫度分布。
右：上方烤盤(pán)表面的溫度剖面，可以在螺栓位置處（白圈）看到更熱的點(diǎn)。
谷物食品的擠壓烘焙
雀巢的脆谷樂(lè)、巧伴伴等這些谷物食品是通過(guò)高溫?cái)D壓，將生面團(tuán)擠出模具制作而成的。
為了保證面團(tuán)質(zhì)量能夠按照可預(yù)計(jì)的方式來(lái)烘焙，工程師們需要設(shè)計(jì)粘度計(jì)的外殼能夠承受設(shè)備內(nèi)的高壓。
通過(guò)仿真檢查擠壓機(jī)的位移是否一致，因?yàn)槿绻O(shè)備位移存在差異，生產(chǎn)出的谷物食品將會(huì)有不均勻的外形和尺寸。
粘度計(jì)外殼和模具仿真模擬結(jié)果
結(jié)論：
雀巢旨在能夠持續(xù)為消費(fèi)者生產(chǎn)出更美味、更健康的產(chǎn)品，而利用多物理仿真分析工具不僅能達(dá)到這一目標(biāo)，還能節(jié)省成本，加快生產(chǎn)時(shí)間，達(dá)到了錦上添花的效果。
所以，火候恰當(dāng)，溫度均勻，用料一致，是廚藝精進(jìn)的科學(xué)秘訣。
展開(kāi) 教育部高教司公布教育部-ANSYS產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目入圍學(xué)校名單
ANSYS長(zhǎng)期以來(lái)將仿真人才建設(shè)作為工作重點(diǎn)之一，為此，自2017年起ANSYS中國(guó)積極響應(yīng)教育部號(hào)召，已經(jīng)連續(xù)三屆參與協(xié)同育人項(xiàng)目，在與廣大高校的合作中取得廣泛好評(píng)。2019年ANSYS還將進(jìn)一步加深教育部協(xié)同育人項(xiàng)目的參與力度，敬請(qǐng)留意ANSYS官方通告。
關(guān)于 ANSYS創(chuàng)新工程師技術(shù)水平認(rèn)證項(xiàng)目
計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAE）作為工業(yè)設(shè)計(jì)制造中必不可少的首要環(huán)節(jié)，已經(jīng)被世界上眾多企業(yè)廣泛地應(yīng)用到工業(yè)各個(gè)領(lǐng)域中。作為CAE行業(yè)領(lǐng)軍人物的ANSYS公司，為進(jìn)一步促進(jìn)廣大工科院校學(xué)生以及制造行業(yè)工程師仿真水平的提升，增強(qiáng)就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，與教育部下屬萬(wàn)企千校平臺(tái)聯(lián)合推出ANSYS仿真創(chuàng)新工程師認(rèn)證項(xiàng)目（簡(jiǎn)稱(chēng)ANSYS認(rèn)證），同學(xué)們?cè)谕ㄟ^(guò)此項(xiàng)考試后將獲得由教育部頒發(fā)的認(rèn)證證書(shū)并可以在全國(guó)計(jì)算機(jī)等級(jí)認(rèn)證官網(wǎng)上獲得校驗(yàn)，詳情請(qǐng)見(jiàn)全國(guó)計(jì)算機(jī)輔助認(rèn)證官網(wǎng)介紹http://www.caxc.org.cn/notice/notice-show.php?id=172。
展開(kāi) “精算”那些事 第五篇： 沖壓有限元仿真知多少
翻孔凹模
這時(shí)通過(guò)結(jié)構(gòu)變形仿真、很快就會(huì)告訴我們答案：我們進(jìn)行體單元（模具彈塑體單元、彈塑板料體單元）的全耦合成形分析
翻孔凹模等效塑性應(yīng)變
翻孔凹模法向位移
通過(guò)仿真我們可以直觀的確定模具強(qiáng)度肯定無(wú)法滿足量產(chǎn)、預(yù)估連50件都用不了（注：關(guān)于壽命問(wèn)題當(dāng)然通過(guò)疲勞仿真可以解決 ）
作用2： 縮短模具研合時(shí)間、減輕鉗工工作量。
考慮機(jī)床撓度、模具重量 模具到底狀體受力仿真
凸模Z向變形云圖
壓邊圈Z向變形云圖
凹模Z向變形云圖
下工作臺(tái)面Z向撓度變形云圖
通過(guò)仿真我們很快可以確定為什么模具研合時(shí)出現(xiàn)著色四周硬、中間空的“空心”現(xiàn)象了，模面數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)時(shí)提供合理的參考數(shù)值。
當(dāng)然沖壓成形仿真 屬于接觸非線性、受產(chǎn)品接觸位置位移的變化、其成形接觸力始終為非線性變化的，我們還要考慮沖壓過(guò)程中模具體所受載荷狀態(tài)、當(dāng)工具體作為彈塑體與作為剛體時(shí)，仿真回彈的結(jié)果也是不同的。
材質(zhì)：DP980 T=1.6MM 凹模Z值位移
凸模的Z值位移云圖
基于板材成形仿真及模具結(jié)構(gòu)變形仿真可以構(gòu)建一套模面細(xì)化數(shù)據(jù)流程了。
對(duì)于內(nèi)高壓成形來(lái)說(shuō)，個(gè)人認(rèn)為結(jié)構(gòu)變形是必不可少的，模具在較大內(nèi)壓及合模力雙重載荷下，其結(jié)構(gòu)勢(shì)必存在變形風(fēng)險(xiǎn)，特別是存在側(cè)向力時(shí)，產(chǎn)品出現(xiàn)分模痕很難消除。
內(nèi)高壓結(jié)構(gòu)受力分析
小節(jié)：模具結(jié)構(gòu)變形受力仿真、個(gè)人認(rèn)為其作用在沖壓模具領(lǐng)域應(yīng)該是除成形仿真之外最為重要的一項(xiàng)仿真了，把傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)評(píng)判轉(zhuǎn)變到數(shù)據(jù)量化支持。擺脫“3、4、5”“4、5、6”標(biāo)準(zhǔn)束縛，并結(jié)合拓?fù)鋬?yōu)化仿真、疲勞仿真把“好鋼用刃上”在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中可以完美呈現(xiàn)。
展開(kāi) 射出模具數(shù)字化設(shè)計(jì)與智能制造技術(shù)研究
抽取模具元件，采用合適的澆注系統(tǒng)命令完成相機(jī)面殼的模具設(shè)計(jì)。模具開(kāi)模仿真效果圖如圖2所示。
圖2：模具開(kāi)模仿真效果圖
選擇注射機(jī)
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(shí)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(jī)。
模架及其他零件設(shè)計(jì)
運(yùn)用EMX4.1（模架設(shè)計(jì)專(zhuān)家），結(jié)合射出模型芯、射出模型腔，設(shè)計(jì)相機(jī)面殼模具模架及其他零件，相機(jī)面殼模具效果圖如圖3所示。
圖3：相機(jī)面殼模具效果圖
模具裝配圖
利用Pro／E中的繪圖模塊和AutoCAD軟件生成模具裝配圖，相機(jī)面殼模具（主視圖）如圖4所示。
圖4：相機(jī)面殼模具（主視圖）（單位：mm）
模具智造技術(shù)的應(yīng)用
隨著分析軟件的逐漸完善、加工設(shè)備和檢測(cè)設(shè)備的快速技術(shù)進(jìn)步，軟件可以提前分析并模擬整個(gè)制造過(guò)程。先進(jìn)制造設(shè)備能夠保證加工制造精度，而傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)在模具設(shè)計(jì)、制造方面越來(lái)越不能滿足需求。現(xiàn)代模具技術(shù)具有系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析能力，并能夠從分析結(jié)果中找出規(guī)律形成標(biāo)準(zhǔn)。知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，就要用知識(shí)改變模具制造模式。未來(lái)模具制造將被淘汰，模具智造才是模具技術(shù)發(fā)展的未來(lái)。
重視前期分析
隨著分析軟件的發(fā)展，前期分析軟件逐漸受到重視。
產(chǎn)品設(shè)計(jì)完成后可以進(jìn)行強(qiáng)度分析，包括仿真分析和各種使用工況下的軟件模擬分析，用分析數(shù)據(jù)指導(dǎo)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，避免產(chǎn)品制造過(guò)程的浪費(fèi)，縮短產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程，提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。
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