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ABAQUS(案例源自企業):真實齒輪零件損傷斷裂與有限元分析
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機械零件可靠性分析的參數靈敏度分析
參數靈敏度分析
機械強度 2003年 06期-機械零件可靠性分析的參數靈敏度分析.pdf
Abaqus拓撲優化(類扳手零件)仿真案例講解
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軸套類零件折疊缺陷分析及解決方法
作者:吳華春 上海安世亞太結構應用工程師
文章發布:上海安世亞太官方訂閱號(搜索:PeraShanghai)
聯系我們:021-58403100
本文共計1121字,閱讀時間預計4分鐘
導語
軸套是汽車傳動件上的一個關鍵零件,由于在工作時受較大的沖擊載荷,其強度、韌性、表面硬度及耐疲勞性能要求較高。
折疊作為體積成形金屬件在成形過程中產生的缺陷,容易成為疲勞的裂紋源或者沖擊斷裂的源頭。因此,在軸套冷擠壓成形時必須預防折疊缺陷的出現。
下面以某一軸套出現的折疊缺陷為例說明此類缺陷的形成以及如何預防
01.軸套原冷擠壓成形工藝
▲ 圖-1 軸套零件圖
該類零件為軸對稱零件(如圖1所示),形狀較為復雜,其內部為一圓柱孔和一半球孔,上端外側為2階凸緣臺階。
▲ 圖-2 軸套實體造型圖
▲ 圖-3 擠壓件圖
由于底部內部圓錐部分,使用切削工藝滿足不了零件形狀尺寸的要求,因此,采用冷擠壓工藝作為其成形工藝,設計的擠壓件圖如圖3所示。
其擠壓工藝為:
■ 步驟一:鐓擠成形內孔及凸緣部分;
■ 步驟二:反擠壓成形內孔;
■ 步驟三:整形凸緣部分和保證零件的其他尺寸。
▲ 圖-4 軸套折疊缺陷
但是在進行產品試模后,檢測產品,發現在完成第三道工序后(即整形),發現產品存在折疊缺陷,如圖4所示。
02.折疊缺陷原因分析
從圖4中觀測,此處折疊是由于2股金屬在此處匯流形成。
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MoldFlow多孔或柵格類零件模流等效分析指南
<p class="ql-align-center"><br></p><p>塑膠零部件產品在需要散熱、通風或者多信號接入時,局部會有很多小孔或者柵格,如下圖所示,此時如果進行模流分析,網格的數目會急劇上升,分析時間較長;</p><p><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202503/22b5a7665afbdfbdc820ad801e1b8c47.png"></p><p>針對這種情況,MoldFlow2023新增了專門針對多孔或者多柵格類零件的等效分析模式,以前此功能只能應用于中性面,產品應用范圍有限,現在可以應用在3D網格分析(理論所有產品都適用),使用此功能后可以有效的減少網格數目和分析時間!
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ANSYS|渦輪增壓器零件結構分析
基于Inspire Form的沖壓零件成型分析
5:查看結果:
分析速度很快,因為不需要人工干預網格劃分,也不用干預或者選擇時間步長之類的專業參數,完全軟件自行判斷,運行求解器使用的是radioss,分析速度很快;分析結果可選項如下:
5.1 厚度分布 3.33mm-3.74mm
5.2 沖壓力預測;約200Ton
5.3可成型性預測
總結:
通過分析可以知道此零件成型工藝沒有重大風險,成型設備需要200Ton以上設備,成型零件厚度在設計允許范圍內,工藝可行性高;
軸類零件選材及熱處理工藝分析
1 軸類零件的作用
軸類零件的主要作用是支承傳動零件、傳遞運動和動力。
2 工作條件
(1)承受較大的交變彎曲應力、扭轉應力。
(2)軸頸和花鍵部位承受較大的摩擦。
(3)一定的沖擊載荷。
3 失效形式
常見的時效形式有疲勞斷裂、過量的彎曲變形和扭轉變形、過量磨損。
4 力學性能要求
(1)良好的綜合力學性能。
(2)軸頸等部位應具有高的硬度和良好的耐磨性。
(3)高的疲勞強度
5 軸類零件常用材料及熱處理
(1)中碳鋼和中碳合金鋼。考慮到軸類零件的綜合力學性能要求,主要選用經過軋制或鍛造的35、40、45、50、40Cr、40CrNi、40MnB鋼等,一般應進行正火或調質;若軸頸處耐磨性要求高,可對軸頸處進行表面淬火。具體的鋼種應根據載荷的類型、零件的尺寸和淬透性的大小決定。承受彎曲載荷和扭轉載荷的軸類,應力的分布是由表面向中心遞減的,對淬透性要求不高;承受拉、壓載荷的軸類,應力沿軸的截面均勻分布,應選用淬透性較高的鋼。
(2)對承受沖擊載荷較大,對強韌性要求高時或要求進一步提高軸頸的耐磨性時,可選用20Cr、20CrMnTi等合金滲碳鋼并進行滲碳、淬火、低溫回火處理。
(3)對于受力小、不重要的軸可選用Q235~Q275等普通質量碳鋼。
(4)球墨鑄鐵和高強度灰鑄鐵可用來制作形狀復雜、難以鍛造成形的軸類零件,如曲軸等。
6 軸類零件選材舉例
(1)機床主軸。下圖是C6132臥式車床主軸,工作時主要承受交變彎曲應力、扭轉應力作用和一定的沖擊載荷,運轉較平穩。要求具有良好的綜合力學性能,錐孔、外圓錐面、花鍵表面要求耐磨。 現選用45鋼制造,其工藝路線如下:
下料→鍛造→正火→粗加工→調質→半精加工(花鍵除外)→局部淬火(內外圓錐面)+低溫回火→粗磨→銑花鍵→花鍵感應淬火+低溫回火→精磨。
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ANSYS18.0扳手零件的疲勞壽命分析 ¥8.88
?疲勞破壞是工程中常見的破壞形式,尤其是運動零件和承受交變荷載的零件。本教程先用ANSYS Mechanical對內六角扳手進行受力分析。基于靜力分析的結果,并且用Mechanical自帶的Fatigue疲勞工具,對扳手零件的疲勞壽命進行了分析。 ANSYS Mechanical自帶的Fatigue疲勞工具,使用方便,操作簡單,適合不復雜的載荷工況和數據處理,可以對一些零部件進行快速的疲勞壽命測算。
分享在家用AutoFORM分析公司加密零件的經驗
最近在上班較忙,我是利用下班時間在家學AF的,想把公司零件CAD模型帶回家,看看分析效果與實際效果對比如何,但公司里所有的零件都加密,在家里根本打不開,怎么辦呢?我試著在公司的UG軟件中以igs格式導出零件,再導入到DF軟件中,抽取零件中間層后再以igs格式導出,零件加密就失效了,回家后可以導入AF中,大家試試看,哈哈~~

Moldex3D模流分析之汽車車頂機匣零件翹曲問題
最后再于Moldex3D以相同成型條件進行分析。
圖五 綠色部分為Moldex3D導出之翹曲模型;藍色部分為反變形模型
反變形模型的分析結果如圖六所示,總位移處的翹曲約2.19至12.85毫米,與原模型之翹曲趨勢及量值相似。
圖六 反變形設計總位移(放大兩倍)
最后,藉由模型輸出,將原始與反變形模型之翹曲前后進行迭圖。如圖七所示,黃色為原始零件模型,綠色為仿真之翹曲模型,藍色為利用仿真之反翹曲模型,洋紅色為反翹曲模型仿真后的結果。實際制程亦成功利用了反變形技術解決產品的翹曲問題,將18毫米的翹曲量減少至3毫米,如圖八所示。
此外,圖九為仿真與實際產品的驗證比對,可見實際產品的包封、流動波前等皆與模擬結果有高度相近。
圖七 原始模型與反變形模型之翹曲前后迭圖
圖八 原始設計與反變形技術之翹曲比較
圖九 比對仿真與實際產品的(a)流動波前、(b)包封
結果
Shape利用Moldex3D模擬結果來檢測并減少零件的整體翹曲,以滿足設計標準。透過驗證研究,讓Shape在第一次試驗(T0)即可生產合格的零件,并減少因模具和工具返工而產生的大量時間和成本。
展開 汽車零件注塑成型缺陷分析和解決措施
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Moldex3D模流分析之零件質量解決方案
大綱
為縮短產品的成型周期同時提升零件質量,Objectify Technologies Pvt. Ltd.設計異型冷卻水路作為解決方案。在利用Moldex3D模擬原始設計水路及異型水路的冷卻效率及產品翹曲差異后,決定將隔板式水路換成以DMLS技術制作的異型水路。經實際開模使用,驗證了Moldex3D之分析結果與現場高度相符。
挑戰
? 縮短冷卻時間
? 減少間隙內的翹曲及零件組裝的填隙公差
解決方案
打造全新異型水路設計以改進冷卻效率。新的異型水路設計能有效優化必要的冷卻時間,在短時間內即可達到目標溫度。
效益
? 冷卻時間縮短約 65%
? 翹曲大致上減少為 25%
? 整體產能提升至 50%
案例研究
為追求輕量化與節省能源,汽機車產業使用射出成型的塑料零件取代金屬零件的比例越來越高。在本案例中,產品彎曲的管狀設計造成模具內部冷卻不易。傳統的加工方式僅能制作結構簡單的直通水路,無法讓產品均勻且快速的冷卻。這不僅造成產品成型周期過長,冷卻不均也讓產品變形嚴重、良率降低。因此Objectify Technologies Pvt. Ltd團隊利用Moldex3D分析異型水路與傳統水路差異,利用直接金屬雷射燒結(DMLS)技術,實現異型水路的優勢。結果大幅降低產品成型周期,同時減少變形、提升良率,為客戶提高產能。
傳統水路設計如圖一所示,隔板式水路無法深入彎管內部,導致產品在冷卻階段結束后溫度分布不均,軟管一端已完全冷卻,而另一端卻出現積熱,導致產品公母模溫差高達70℃(圖二)。
圖一 原始隔板式水路設計
圖二 使用隔板式水路時,公母模溫差分布圖
優化方案將隔板式水路改為異型水路(圖三),此時水路可通過整個塑件內,原先積熱問題可獲得解決,使得公母模溫差下降至15℃(圖四)。
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