ansys模擬鍛造的案例
KD鍛造法鍛造工藝參數模擬研究
KD鍛造法是第一重型機器廠創造，采用上下V形寬砧大壓下量鍛造的方法，該鍛造法有利于增加鍛件心部三向壓應力，提高鋼錠內部缺陷的鍛合效果。在實際生產應用過程中，通過實際跟蹤發現，按照以往經驗進行設定工藝參數與實際生產數據存在一定偏差，為進一步提高工序操作一致性，利用計算機對KD鍛造法進行模擬研究分析，研究其金屬流動規律性，制定鍛造過程工藝參數設計原則，從而指導工藝參數的設定，保證工序操作一致性。
研究方案
方案制定
分別模擬90°、60°、45°旋轉角度的拔長過程，壓下量按照20%控制，對比不同旋轉角度時對坯料心部的壓實效果，選取最優方案，進一步研究每趟次的實際展寬系數，從而達到指導工藝參數的設定，保證工序操作一致性的目的。
仿真模擬模型的建立
V形砧工具按照開口角度135°、砧寬800mm（圖1），坯料規格按照φ650mm×1600mm進行建模（圖2）。
圖1 V形砧模型
圖2 坯料模型
研究數據分析
對不同翻轉角度模擬分析
分別按照翻轉角度90°、60°、45°，壓下量20%進行模擬計算，對其模擬結果進行匯總分析，如圖3所示。
圖3 三種方案模擬示意圖
⑴方案一中的拔長過程V砧與坯料每次壓下接觸正常，保證了坯料各部受力均勻，有利于坯料心部質量的改善。方案二、方案三在模擬壓下過程中，均存在V形砧單邊接觸的情況，不利于坯料各部的均勻受力，也增加了操作機鉗臂的橫向負荷，對設備存在一定程度的損害。
⑵通過對比三種方案坯料心部的等效應變情況，方案二拔長過程中心部最大等效應變大于方案一最大等效應變，但從截面的等效應變分布情況來看，方案一效果明顯優于方案二，方案三拔長效果與方案一、方案二相比，心部等效應變效果最差。
展開 鍛造模擬
鍛造模擬
Qform-最容易使用的鍛造模擬軟件
Qform基礎
QForm由俄羅斯Quantor公司專家基于有限元計算方法開發而成Qform專門用于解決鍛造問題多年提供與實際情況相一致的模擬
具有簡單明了友好操作界面，初始化參數準備，具有全自動向導功能
模擬過程自動完成
軟件物美價廉
該軟件的模擬成本低：
硬件為廉價PC 機
數據準備快速
獲得使用版權的成本低
QForm 開發過程
QForm鍛造模擬軟件的開發是基于莫斯科鋼鐵合金學院幾十年的研究成果
在六七十年代首次建立了第一個金屬成形過程中金屬流動的數學模型
八十年代數學模型與有限元結合在一起開始開發金屬模擬軟件研究代碼
八九年Quantor 公司成立開始開發銷售具有商業價值的金屬成形模擬軟件
1989年后的八年來我們開發了基于DOS操作系統的軟件：FORM2D
2000年開始發行基于Windows版的程序代碼
2001年開始發行新一代的Qform3D中文模擬軟件
現在QForm軟件在世界范圍內為大學、科研機構和先進的鍛造工廠廣泛應用
展開 deform徑向鍛造模擬動畫
deform徑向鍛造模擬動畫
有限元模擬技術在從板鍛造過程中的應用
為滿足澳大利亞客戶需求，我公司在鑄造從板的基礎上設計開發了16型、17型車鉤鍛造從板（圖1）。從板是鐵路貨車鉤緩裝置的重要配件，在車輛運行中，起到傳遞沖擊力和牽引力的作用，從板的質量直接影響行車安全。鍛造從板的材質為25MnCrNiMoA，成品重量為34kg。由于16型和17型從板結構及尺寸基本相同，所以本文僅對17型車鉤從板的鍛造工藝進行研究，采用Deform-3D軟件對17型從板的鍛造過程進行仿真模擬，為16型、17型從板的生產提供理論依據和支撐，縮短試制周期。
（a）16型車鉤鍛造從板
（b）17型車鉤鍛造從板
圖1 16型和17型車鉤鍛造從板
模擬方案制定
通過對17型從板進行初步的工藝分析，制定模鍛方案為鐓粗→拍扁→終鍛，如圖2所示。采用中頻感應爐進行加熱，選用尺寸為φ130mm圓鋼作為坯料，坯料加熱溫度為1150℃，模具預熱溫度為150℃，鐓粗至250mm高，拍扁至90mm厚，然后將拍扁后的坯料放置在終鍛模中心，進行終鍛。
（a）鐓粗
（b）拍扁
（c）終鍛
圖2 模鍛方案
鐓粗過程模擬分析
前處理模擬參數設定
坯料尺寸為φ130mm×370mm，坯料網格劃分數量為102546個；上模速度設為500mm/s，每步步進1mm，庫倫摩擦系數設定為0.3；選擇25MnCrNiMoA作為模擬材料，坯料加熱溫度為1150℃，上下模具溫度為150℃，設置模擬過程中環境溫度為20℃，與空氣對流換熱系數為0.02 N/s·mm℃，坯料與模具熱傳導系數為11 N/s·mm℃。
變形過程分析
將坯料鐓粗至250mm高，此時坯料上下表面溫度下降明顯，降低至890℃左右，其他位置只與空氣發生熱交換，且成形時間較短，加之坯料塑性變形對坯料溫度補償，所以除上下表面，其他位置溫度基本沒變或略有升高。
展開 AFDEX 3D鍛造過程模擬軟件
AFDEX 3D鍛造過程模擬軟件技術規格1、特點
1)
基于Windows NT / 2000 / XP / VISTA / 7
2)
包括所有鍛造模擬（前處理器、求解器、后處理器、材料數據庫）
2. 標準規格
2.1 前處理器
a. 可以讀取STL 數據
b. 支持定義“鍛造類型”（冷鍛、熱鍛和復合鍛造）
c. 支持自動生成網格
d. 支持定義來自CAD文件的模具形狀
e. 支持定義各種原始工件類型（實心、管狀、長方形、球形）
f. 支持定義材料特性（來自數據庫和人工輸入）
g. 支持多級鍛造過程的求解
h. 支持定義自動定位（模具和工件）
2.2 求解器
a. 支持執行多重求解
b. 支持應變分析和應力分析（包括有效應力和主應力）
c. 支持進行耦合問題分析（流動+溫度）
d. 支持破損分析
e. 支持分析考慮摩擦條件、壓鍛類型、模具類型等
f. 支持流動分析
2.3 后處理器
a. 可以連續顯示流動模擬結果（充型過程、溫度分布、節點流速、應力、應變、破損、液壓壓力，等等）
b. 可以顯示負荷-沖程（Load vs. Stroke）模擬結果（容積變化、扭矩、能量、XX/YY/ZZ軸視圖）
c. 支持顯示截面圖（用戶可自定義）
d. 支持顯示等高線輪廓
e. 可以將分析結果保存為圖形文件
f. 可以使用各種選項保存為gif動畫文件
g. 支持通過簡單的鼠標（3鍵鼠標）操作設定各種視圖（透視圖、ISO視圖、放大/縮小、旋轉、移動XY、XZ、YZ視圖、等等）
h. 支持動態的放大/縮小
i. 支持通過鼠標進行動態旋轉功能
j. 支持分析過程中的實時結果顯示
k. 支持模擬過程中的動態顯示（旋轉、放大/縮小）
2.4 材料數據庫
l
有多達394種材料可供選擇。
展開 飛機翼身接頭模具設計及等溫鍛造工藝模擬
來源：互聯網 作者：黃湘龍 易幼平
關鍵字：有限元 QForm 等溫鍛造 仿真模擬
本文在QForm 2D/3D仿真平臺上對7085鋁合金翼身接頭進行等溫鍛造過程模擬，對等溫鍛造中流線、應力、應變、最大載荷以及可能產生的折疊進行全方面模擬，提出了相應的等溫鍛造成形方案與工藝參數，為等溫鍛造參數以及鍛造用模具優化設計提供幫助。
輕質高強度鋁合金模鍛件在航天航空領域中應用廣泛，翼身接頭作為連接飛機機翼與機身的重要承力部件，要求必須具有優良的綜合力學性能。傳統的通過焊接工藝加工航空接頭，抗疲勞能力較差；而采用自由鍛或機加工方法會浪費大量材料。等溫模具鍛造技術具有尺寸精確、材料利用率高、鍛造所需液壓機噸位小以及組織均勻等優點。等溫鍛造由于鍛件與模具溫度相同，消除了溫鍛工藝冷模效應，大幅度降低了材料變形抗力，非常適合復雜型面模鍛件的精密成形，受到了國內外學者的普遍關注。同時，等溫鍛造對模具強度和鍛件設計提出了很高的要求，要獲得充填完好的航空接頭鍛件并不容易，其工藝制訂常規做法是采用多次工業試驗方法，調試確定鍛造工序與模具，這個導致了制造成本與生產周期的增加。
隨著計算機和CAE技術發展，數值模擬方法已成為求解復雜成形問題的強有力工具。QForm由俄羅斯Quantor公司專家基于有限元計算方法開發而成，專門用于解決鍛造問題，適合于模擬冷鍛、溫鍛和熱鍛等工藝。同時，QForm也可以模擬粉末鍛造和鐓鍛，適應設備有機械壓力機、鍛錘、螺旋壓力機、液壓機和多錘頭壓機。QForm優點在于不需人工控制網格生成、步距和其他數值模擬特定參數，結果準確度與用戶對有限元技術熟練程度無關。
展開 主推力節鍛造成形過程有限元模擬
近年來，隨著計算機軟硬件的飛速發展，數值模擬技術在減少試模過程，縮短產品開發周期，降低產品成本等方面發揮著越來越重要的作用。將有限元仿真技術應用于先進航空發動機零部件的工藝準備階段，根據分析結果優化工藝方案和工藝參數，避免缺陷的產生，從而提高產品質量。數值模擬技術已成為使塑性加工由“經驗”走向“科學”、由“定性”走向“定量”的橋梁，并逐漸成為塑性加工技術研究和發展的強有力工具。
40CrNiMoА 鋼是一種優良的低合金高強度調質鋼，有良好的室溫強度、塑性以及淬透性，廣泛應用于航空、汽車等領域。航空發動機用40CrNiMoА 主推力節整體結構為有一定彎曲角度的薄壁鍛件，包括多個異面凸臺和與凸臺相連接的筋板，屬于高筋薄壁的復雜零件，在鍛造成形過程中容易出現充不滿、折疊等缺陷。為防止鍛件在成形過程中產生缺陷，我們利用Deform-3D 數值模擬仿真軟件對40CrNiMoА 主推力節鍛造成形過程，進行三維有限元模擬，動態展現鍛件成形過程的金屬流動，分析溫度場和應變場的分布規律，預測鍛件的折疊和充不滿等成形缺陷，從而為工藝設計提供參考和理論依據。
有限元模擬條件
初始條件設定
根據模具設計得到的結果，應用繪圖軟件UG 對模具和坯料進行三維實體造型，將圖形以STL 格式保存，導入Deform-3D 前處理器。主推力節鍛造過程模擬的有限元模型，如圖1 所示。
材料定義
在材料成形過程中，模具一般只發生微小的彈性變形，本文將模具設置為剛體，鍛件的材料設定為40CrNiMoА。
模擬參數的設定
圖1 主推力節鍛件模擬模型
鍛造過程模擬參數包括工/模具材料、模具預熱溫度、鍛造溫度、鍛造速度和摩擦條件等。為了保證幾何模型的離散和計算精度，采用四面體網格進行幾何體的網格劃分。
展開 數值模擬鍛造成形的關鍵技術及應用
數值模擬鍛造成形的關鍵技術及應用<BR><Font color=#FF0000><B>.PS.:</B>該帖附件于2006-10-11 19:30:42被海天之吻評為3星級，為發貼者加分60。</Font><BR><Font color=#FF0000><B>點評:</B></Font>希望樓主以后多多上傳一些類似資料！
數值模擬鍛造成形的關鍵技術及應用.pdf
鍛造模擬平民化定制模版好處
將模擬平民化簡單化，兩部完成模擬設置。
操作簡單，只需劃分網格保存便可。
3.如果材料有所改動，只需更改材料和成型溫度。
4.避免初學者的設置錯誤。
5.避免模擬的枯燥無味。
基于DEFORM-3D 的飛機用平衡機匣的鍛造數值模擬
該鍛件傳統的成形方式為鐓粗-軋環- 模鍛，需多火次、多工步鍛造成形，而該合金對熱加工工藝極為敏感，多火次成形不僅易造成晶粒粗大，也會增加開裂風險，降低產品質量。本文采用DEFORM-3D 軟件對平衡機匣一火模鍛精密成形進行數值模擬，分析成形過程中坯料溫度場、應力應變場分布及變化，并對比數值模擬流線分布與實際鍛件流線分布結果，確定該型號平衡機匣一火模鍛代替傳統鍛造的可行性。
有限元模型的建立及工藝參數
在我公司的3萬噸精密液壓機上進行1Cr11Ni2W2MoV合金平衡機匣鍛件的熱模鍛成形，圖1 為鍛造用模具與坯料裝配圖，使用坯料規格為φ250mm×280mm。將建立的裝配體模型導入到DEFORM-3D 軟件中進行鍛造過程的模擬。根據實際情況，設置上模壓制速度為25mm/s，模具初始溫度為300℃，坯料溫度為1160℃，摩擦系數為0.3，坯料與空氣、坯料與模具的傳熱系數采用軟件默認值。為了提高仿真的效率且保持較好的仿真精度，本文采用了四面體網格劃分，建模模型如圖2 所示。并在坯料中心軸位置選取三個點（如圖1 所示），分析三個不同位置處的溫度、應力應變變化趨勢。
圖1 鍛造裝配圖
圖2 坯料的有限元模型
結果及討論
溫度場
圖3 為鍛件鍛造結束時的溫度場圖。由圖3 可以看出，最高溫度分布在飛邊及鍛件1/2 厚度部位，而最低溫度則分布在與模具接觸的邊緣部位。
展開 
AFDEX 3D鍛造過程模擬軟件技術規格
AFDEX 3D鍛造過程模擬軟件技術規格1、特點
1)
基于Windows NT / 2000 / XP / VISTA / 7
2)
包括所有鍛造模擬（前處理器、求解器、后處理器、材料數據庫）
2. 標準規格
2.1 前處理器
a. 可以讀取STL 數據
b. 支持定義“鍛造類型”（冷鍛、熱鍛和復合鍛造）
c. 支持自動生成網格
d. 支持定義來自CAD文件的模具形狀
e. 支持定義各種原始工件類型（實心、管狀、長方形、球形）
f. 支持定義材料特性（來自數據庫和人工輸入）
g. 支持多級鍛造過程的求解
h. 支持定義自動定位（模具和工件）
2.2 求解器
a. 支持執行多重求解
b. 支持應變分析和應力分析（包括有效應力和主應力）
c. 支持進行耦合問題分析（流動+溫度）
d. 支持破損分析
e. 支持分析考慮摩擦條件、壓鍛類型、模具類型等
f. 支持流動分析
2.3 后處理器
a. 可以連續顯示流動模擬結果（充型過程、溫度分布、節點流速、應力、應變、破損、液壓壓力，等等）
b. 可以顯示負荷-沖程（Load vs. Stroke）模擬結果（容積變化、扭矩、能量、XX/YY/ZZ軸視圖）
c. 支持顯示截面圖（用戶可自定義）
d. 支持顯示等高線輪廓
e. 可以將分析結果保存為圖形文件
f. 可以使用各種選項保存為gif動畫文件
g. 支持通過簡單的鼠標（3鍵鼠標）操作設定各種視圖（透視圖、ISO視圖、放大/縮小、旋轉、移動XY、XZ、YZ視圖、等等）
h. 支持動態的放大/縮小
i. 支持通過鼠標進行動態旋轉功能
j. 支持分析過程中的實時結果顯示
k. 支持模擬過程中的動態顯示（旋轉、放大/縮小）
2.4 材料數據庫
l
有多達394種材料可供選擇。
展開 AFDEX 3D鍛造過程模擬軟件技術規格
AFDEX 3D鍛造過程模擬軟件技術規格1、特點
1)
基于Windows NT / 2000 / XP / VISTA / 7
2)
包括所有鍛造模擬（前處理器、求解器、后處理器、材料數據庫）
2. 標準規格
2.1 前處理器
a. 可以讀取STL 數據
b. 支持定義“鍛造類型”（冷鍛、熱鍛和復合鍛造）
c. 支持自動生成網格
d. 支持定義來自CAD文件的模具形狀
e. 支持定義各種原始工件類型（實心、管狀、長方形、球形）
f. 支持定義材料特性（來自數據庫和人工輸入）
g. 支持多級鍛造過程的求解
h. 支持定義自動定位（模具和工件）
2.2 求解器
a. 支持執行多重求解
b. 支持應變分析和應力分析（包括有效應力和主應力）
c. 支持進行耦合問題分析（流動+溫度）
d. 支持破損分析
e. 支持分析考慮摩擦條件、壓鍛類型、模具類型等
f. 支持流動分析
2.3 后處理器
a. 可以連續顯示流動模擬結果（充型過程、溫度分布、節點流速、應力、應變、破損、液壓壓力，等等）
b. 可以顯示負荷-沖程（Load vs. Stroke）模擬結果（容積變化、扭矩、能量、XX/YY/ZZ軸視圖）
c. 支持顯示截面圖（用戶可自定義）
d. 支持顯示等高線輪廓
e. 可以將分析結果保存為圖形文件
f. 可以使用各種選項保存為gif動畫文件
g. 支持通過簡單的鼠標（3鍵鼠標）操作設定各種視圖（透視圖、ISO視圖、放大/縮小、旋轉、移動XY、XZ、YZ視圖、等等）
h. 支持動態的放大/縮小
i. 支持通過鼠標進行動態旋轉功能
j. 支持分析過程中的實時結果顯示
k. 支持模擬過程中的動態顯示（旋轉、放大/縮小）
2.4 材料數據庫
l
有多達394種材料可供選擇。
展開 三聯齒輪鍛造成形數值模擬及模具結構優化
齒輪形狀復雜，材質、尺寸精度、表面質量及綜合機械性能均要求很高，傳統的加工方法是通過機械加工的方式得到需要的齒輪，為改進齒輪切削加工的缺點，用鍛造工藝快速生產高質量的齒輪已成全球趨勢。
目前，提高齒輪的成形質量主要通過改善鍛造模具的結構、鍛造工藝、齒輪結構等有關變量，實現鍛件使用壽命和性能的提高。齒輪的成形難點是齒形型腔不能完整充滿，隨著工業和生產技術的不斷發展，一次鍛造工藝已經滿足不了齒輪鍛件對齒形的鍛造要求，所以出現了“一火兩鍛”工藝，預鍛工步能改善金屬在終鍛時的充填性，避免終鍛時鍛件出現折疊、裂紋等缺陷，且有利于提高模具壽命。
本文從終鍛件產生的折疊缺陷出發，通過模擬發現產生缺陷的原因在于預鍛件結構設計不合理。根據模擬分析結果，在預鍛件齒頂處增大過渡斜角，且以大R角連接，可提高鍛件的成形質量，保證使用要求。
三聯齒輪鍛造數值模擬
模擬方案
與傳統鍛造流程相比，采用三維設計軟件和有限元分析軟件結合的方式能夠大大提高成形質量和工作效率。應用三維CAD 繪圖軟件在機械產品設計中不僅能用三維圖形象直觀逼真地表達設計思想，而且能很方便地將創建的三維實體模型用作分析模型。圖1所示零件為重卡汽車使用的三聯齒輪，該零件一般采用熱鍛成形，本研究中考慮其鍛件尺寸較大，一次成形變形抗力太大，很難保證三聯齒輪成形質量和模具壽命，且模具結構優化難度大、成本高，故改用“一火兩鍛”工藝成形。通過有限元軟件模擬鍛件成形過程，發現產生成形缺陷的原因，為了保證鍛件的成形質量，根據分析結果采取增大預鍛件過渡斜角，并以大R 角連接的方案。
圖1 三聯齒輪結構
數值模擬結果與分析
零件在鍛造時，終鍛件（圖2）紅色標記處出現折疊缺陷。按傳統方法經過幾次優化預鍛模具都未能消除缺陷，也未曾找到缺陷出現的根本原因。
展開 三聯齒輪鍛造成形數值模擬及模具結構優化
齒輪形狀復雜，材質、尺寸精度、表面質量及綜合機械性能均要求很高，傳統的加工方法是通過機械加工的方式得到需要的齒輪，為改進齒輪切削加工的缺點，用鍛造工藝快速生產高質量的齒輪已成全球趨勢。
目前，提高齒輪的成形質量主要通過改善鍛造模具的結構、鍛造工藝、齒輪結構等有關變量，實現鍛件使用壽命和性能的提高。齒輪的成形難點是齒形型腔不能完整充滿，隨著工業和生產技術的不斷發展，一次鍛造工藝已經滿足不了齒輪鍛件對齒形的鍛造要求，所以出現了“一火兩鍛”工藝，預鍛工步能改善金屬在終鍛時的充填性，避免終鍛時鍛件出現折疊、裂紋等缺陷，且有利于提高模具壽命。
本文從終鍛件產生的折疊缺陷出發，通過模擬發現產生缺陷的原因在于預鍛件結構設計不合理。根據模擬分析結果，在預鍛件齒頂處增大過渡斜角，且以大R角連接，可提高鍛件的成形質量，保證使用要求。
三聯齒輪鍛造數值模擬
模擬方案
與傳統鍛造流程相比，采用三維設計軟件和有限元分析軟件結合的方式能夠大大提高成形質量和工作效率。應用三維CAD 繪圖軟件在機械產品設計中不僅能用三維圖形象直觀逼真地表達設計思想，而且能很方便地將創建的三維實體模型用作分析模型。圖1所示零件為重卡汽車使用的三聯齒輪，該零件一般采用熱鍛成形，本研究中考慮其鍛件尺寸較大，一次成形變形抗力太大，很難保證三聯齒輪成形質量和模具壽命，且模具結構優化難度大、成本高，故改用“一火兩鍛”工藝成形。通過有限元軟件模擬鍛件成形過程，發現產生成形缺陷的原因，為了保證鍛件的成形質量，根據分析結果采取增大預鍛件過渡斜角，并以大R 角連接的方案。
圖1 三聯齒輪結構
數值模擬結果與分析
零件在鍛造時，終鍛件（圖2）紅色標記處出現折疊缺陷。按傳統方法經過幾次優化預鍛模具都未能消除缺陷，也未曾找到缺陷出現的根本原因。
展開 