擠壓成形仿真的案例
Abaqus反向擠壓成形仿真案例講解
Abaqus反向擠壓成形仿真案例講解
Abaqus利用ALE方法進行擠壓成形仿真案例講解
Abaqus利用ALE方法進行擠壓成形仿真案例講解
simufact.forming擠壓成形分析（管材擠壓）
simufact.forming擠壓成形分析（管材擠壓）
simufact.forming在做擠壓成形分析的時候，一般需要在工作區進行網格細化，simufact在2D擠壓分析或管材擠壓分析，比較容易，對網格要求較低，但是在3D擠壓時，要求工作區的網格要細，這就需要使用simufact自帶的網格局部細化工具，進行擠壓成形過程的細化分析，這樣才能保證求解過程的收斂性。
[img]http://img.hoop8.com/attachments/1601/1331960994494.gif[/img]
另外，擠壓成形中，有時候需要考慮，擠壓筒、內襯、中襯之間的過盈配合對模具產生的應力的作用，以及在成形過程中模具所受的應力分析，simufact能夠實現多個變形體，并且將模具看成彈性變形體，精確分析彈性變形產生的應力作用和變形作用對產品精度的影響。
[img]http://img.hoop8.com/attachments/1601/1191960994494.gif[/img]
以下為3D分析采用四分之一模型進行的管材擠壓成形分析，擠壓工作區采取了網格細化。
展開 DEFORM金屬擠壓成形工藝數值模擬技術
1 前言
金屬擠壓成形是用壓力機和模具對放置在模具腔內的金屬坯料施加強大的壓力使金屬坯料產生定向塑性變形，從擠壓模的模孔中擠出而獲得所需斷面形狀、尺寸且具有一定力學性能的零件或半成品的塑性加工方法。擠壓成形的種類很多，例如按照金屬塑變流動方向可分為正擠壓、反擠壓、復合擠壓及徑向擠壓。按照金屬坯料溫度分冷擠壓、溫擠壓和熱擠壓等。
2 擠壓成形工藝優勢及面臨問題
擠壓成形與其它的金屬成形加工方法相比具有明顯的優勢，可以用少量的工序完成復雜零件的成形加工，例如各種形狀復雜的深孔、薄壁和異形截面零。零件尺寸精度高，表面質量好，生產效率高，擠壓零件不需要或僅需要少量的切削加工，大大節約材料。
不過由于擠壓成形工藝特點，在生產過程中也有許多需要克服的難點。對模具的要求較高，要求模具要有較高的強度。對于冷擠壓，坯料一般需要經過軟化處理及表面潤滑處理，擠壓成形后，工件還需消除內應力才能使用；對于被擠壓的金屬材料要求有較高的塑性及低的屈服極限和冷硬性，目前常用于冷擠壓的材料有：有色金屬，低碳鋼，低合金鋼，不銹鋼，鈦和鈦合金等。除此之外在擠壓成形過程中工件經常會出現各種缺陷從而導致零件無法達到實際要求，常見的缺陷有：表面折疊、表面折縫、縮孔和裂紋等。目前國內企業在面臨這些問題時大多采用試錯法，也就是完全憑工程師經驗進行大量的實際試驗，這種方法的弊端在于對工程師經驗依賴性大，經驗又難以快速進行有效地積累和傳承，通過多次的實際試驗使得產品的生產周期長，成本增加，質量不高。因此相關企業需要一種有效地工具來面臨挑戰，專業金屬成形工藝數值模擬工具DEFORM便可以為這些難題提供相應的解決方案。
展開 
一種車用攝像頭殼體冷擠壓成形工藝與模具設計
產品及生產工藝
產品信息
材料使用工業純鋁，牌號1070A，純鋁塑性好，易于冷擠壓成形。產品長寬高尺寸為23mm×23mm×17.5mm，輪廓尺寸公差±0.05mm，體積2038mm3，重量5.5g。因冷擠壓后的產品尺寸和表面粗糙度滿足要求，故鍛后無CNC加工，產品圖如圖1所示。
圖1 產品圖
設備選型
此系列產品冷擠壓成形噸位預估不足60t，雖然成形噸位小，但因設備噸位限制，故只能選用500t油壓機。
成形工藝與模具設計
此系列產品結構可使用型材冷擠壓一次成形，冷擠壓對坯料重量、體積和端面的要求較高，需采用精密鋸切下料。型材鋸切后的坯料形狀、尺寸見圖2；模具結構簡圖如圖3所示。
圖2 坯料形狀與尺寸
圖3 部分模具結構簡圖
上模芯在向下運動過程中，頭部的導向桿穿過坯料中心孔，與下模頂桿接觸發生導向；上模芯再繼續向下運動，中部方形桿與下模芯接觸發生二次導向，故對模具材料和加工精度要求較高，否則極易引起上模芯偏載斷裂。在退料后，下模頂桿依靠重力和下模頂桿彈簧的作用恢復到位。
成形與模具應力模擬分析
模擬參數設定
原材料尺寸：長寬高為22.6mm×22.6mm×5.3mm，重量約5.5g；網格劃分：網格數量為102863個，最小網格尺寸為0.385mm，網格比例2.5；摩擦系數：剪切摩擦系數0.2；運動與步長：上模運動速度1mm/s，步長值0.035mm。
模擬結果分析
模擬成形終步產品填充情況與產品尺寸(386步)，如圖4所示。
圖4 成形終步產品尺寸
等效應變分布云圖如圖5所示，成形過程中，殼體的等效應變分布較為均勻，最大值不大于3.9；最大等效應變出現在成形終步，位于殼體頭部毛刺位置，最大值5.93。
展開 轎車變速器中間軸的冷擠壓成形技術研究
輸入軸冷鍛模具結構
生產中我們采用通用冷鍛模架，預成形和終成形工序的模芯結構簡圖分別如圖9所示。凹模結構均采用組合式凹模，凹模與外套采用過盈配合，以施加預緊力，減少冷鍛時模具開裂。凹模內芯材料一般采用基體鋼YXR3材料涂層（調質HRC58~60），外套采用H13材料（調質HRC43~45），凹模頂桿采用Cr12MoV材料（調質HRC58~60）。組合凹模受力較大的地方采用典型的2層預應力結構，受力不大的地方采用單層預應力結構。
（a）預成形模芯結構 （b）終成形模芯結構
圖9 中間軸冷擠壓模具結構圖
工藝過程及成形情況
汽車中間軸所采用的工藝流程為：下料→軟化處理→噴丸→制坯→潤滑處理→三工步冷鍛成形→清理→探傷→終檢入庫。下料后對棒料進行球化退火，退火后硬度在HB150～160之間。鍛件的晶粒度≥5級，實際檢驗為7級，冷擠壓后鍛件圖及加工圖如圖10所示。
（a）冷擠鍛件 （b）冷擠加工件
圖10 冷擠壓成形鍛件圖
結論
⑴用冷擠壓工藝生產汽車中間軸鍛件工藝可靠，材料利用率高。
⑵采用FORGE模擬軟件分析產品成形情況比較接近實際，擠壓后鍛件尺寸穩定，表面光潔度高。
——本文節選自《鍛造與沖壓》2018年第3期
展開 本田“Freed Spike”的輕量活動地板采用鋁擠壓成形材料
目前使用的活動地板通過使用鋁擠壓材料和樹脂材料，使左右兩塊板分別減輕到了4.7kg和2.7kg。而最初采用木材試制時，每塊板重達10kg左右。后來改為樹脂材料，但重量仍有6kg左右。
最后本田選擇了盡量使用鋁擠壓材料的構造。活動地板大致由兩部分構成，包括薄板部分以及斜面部分，薄板內部與斜面部分均采用了鋁擠壓材料。以4.7kg的薄板為例，薄板部分的上下采用聚丙烯（PP），只在單側鋪設了熱可塑彈性體（TPO）。薄板的內部構造方面，在4根擠壓材料之間，配置了名為PP珠、類似于發泡苯乙烯的材料。以上下的PP片材（單側上面鋪有TPO）夾住該構造物，然后加熱成型，最后將上下材料焊接在一起。在單側鋪設TPO，是為了使質感在座椅折疊起來時與靠背背面配置的TPO一致薄板與斜面之間，則將薄板嵌入斜面部分設置的溝槽中，然后以鉚釘固定。
為了在活動地板升高狀態下，遇到追尾等碰撞導致薄板脫離時不要對后座乘員帶來傷害而改進了活動地板的構造。在薄板內部的鋁擠壓材料上部設置了狹縫。狹縫縫隙中插有鋁板，當行李的載重量較大時，會沿著使夾入縫隙的鋁板壓縮的方向施力，避免致活動地板變形。
另外，發生碰撞時，斜面部分會擠壓薄板，對薄板施加向上的力（沿狹縫打開方向的力）。這樣，會導致鋁擠壓材料斷裂，地板本身則會彎曲成日語平假名的“く”字型，由此防止對乘員造成傷害。活動地板采用了最大可承受100kg重量的設計。
來源：造車網
展開 基于hyperworks+Lsdyna擠壓模擬分析（電池包擠壓仿真可參考）并輸出截面力 ￥25
以一個簡單的擠壓仿真分析為例，介紹如何在hyperworks的lsdyna界面實現整個擠壓仿真的前處理，在lsdyna中提交計算，hyperview中進行后處理。
幾個關鍵點：如何定義彈塑性材料MAT24（材料曲線）、剛性體材料MAT20，如何定義壓頭與箱體的接觸，如何定義箱體與剛性墻的自接觸，如何定義壓頭的約束及加載尤其是創建壓頭的位移加載，如何定義控制輸出等。
還是那句話，我們不玩虛的，玩虛的沒意思！
使用*DATABASE_CROSS_SECTION 和 *DATABASE_SECFORC可以獲得一個橫截面上的內力和內力矩。注意，在使用set選項設置橫截面時，必須提供用于定義橫截面路徑的節點集以及橫截面某一側的至少一個單元集。本案例在這里只講述如何輸出截面力，關于截面如何創建、截面力輸出如何控制、如何輸出截面力具體操作見收費內容部分。至于壓頭擠壓力輸出可學習空間內另一個案例《基于hyperworks+Lsdyna擠壓模擬分析-2》。
擠壓動圖
有限元模型
輸出截面力
本案例僅提供模型文件結果文件及相關指導，凡購買的朋友針對本案例仿真實現上有什么疑問可以私信。
展開 基于hyperworks+Lsdyna擠壓模擬分析（電池包擠壓仿真可參考）并輸出螺栓剪切力及軸向力 ￥20
以一個簡單的擠壓仿真分析為例，介紹如何在hyperworks的lsdyna界面實現整個擠壓仿真的前處理，在lsdyna中提交計算，hypergraph中進行后處理。
幾個關鍵點：如何定義彈塑性材料MAT24（材料曲線）、剛性體材料MAT20，如何定義壓頭與箱體的接觸，如何定義箱體與剛性墻的自接觸，如何定義壓頭的約束及加載尤其是創建壓頭的位移加載，如何定義控制輸出等。
還是那句話，我們不玩虛的，玩虛的沒意思！
Beam單元創建焊點單元或作為螺栓單元，通過控制輸出其受到的軸向力及剪切力。至于壓頭擠壓力輸出可學習空間內另一個案例《基于hyperworks+Lsdyna擠壓模擬分析-2》。
擠壓動圖
有限元模型
軸向力
軸向力（濾波處理）
剪切力
剪切力（濾波處理）
本案例僅提供模型文件及結果文件及其它相關教程，更加詳細的內容見收費部分，針對本案例在實現上有什么疑問可私信。
展開 SolidWorks Simulation橡膠擠壓彈性仿真
建模步驟
1.【拉伸凸臺】直徑：100 ，高度：40 。
2.【拉伸凸臺】直徑：60 ，高度：50 。
3.【新建裝配體】插入兩個零件，添加：輪廓中心配合。（兩個圓柱都固定）
4.【Simulation】-【新算例】-【非線性】靜應力分析。
4-1.【右鍵-屬性】結束時間：0.5 ；解算器：DS解算器 。
5.添加材質，底部圓柱：橡膠。
6.上方圓柱：普通碳鋼——使成剛性。
7.刪除自帶的接觸。
8.連結上右鍵：相觸面組 。
8-1.接觸：自動查找接觸面組；零件部件
基于Hyperworks和LSDYNA的擠壓仿真 附ls-dyna地震仿真下載
利用有限元技術對動力電池包進行仿真分析主要可以做以下方面的工作：
（1）電池組熱管理，可以建立虛擬的電池組和散熱通道的三維模型，在此基礎上分析散熱效果并對不同方案進行對比和優化，取代了試驗方法，大大提高了設計效率；
（2）電池的機械性能分析，仿真模擬沖擊、碰撞，碾壓，針刺對電池的影響；
（3）電池的電性能分析，可研究過充/過放，大電流，充/放，外部短路對電池的影響，也可研究匯流排、動力電纜的大電流發熱和溫升情況；
（4）電池的結構力學分析，可研究電池組的振動、耐久性和疲勞壽命。
在機械性能方面，擠壓仿真是動力電池包必須通過的一項嚴苛的測試。本文就擠壓仿真過程中使用的參數、卡片進行歸納總結。限于計算條件有限，僅以小模型驗證仿真思路。
仿真所采用的模型如圖所示，一剛性輥子以0~1000N的斜坡載荷擠壓兩端固定的簡支梁。
所采用的仿真流程為:
網格劃分—建立材料屬性—殼單元屬性—實體單元屬性—接觸—約束—載荷曲線—擠壓力載荷—計算控制卡片—k文件的導出—導入ANSYS計算—后處理。
仿真效果如圖所示。
該案例只能為電池包的擠壓仿真提供思路，并不能代表真實的擠壓仿真。實際上，輥子對電池包的擠壓速度很緩慢，擠壓的過程中可以看成無數個微小時間間隔的靜態過程，因此電池包的擠壓仿真用Abaqus做準靜態仿真更準確。由于水平有限和硬件不足，僅僅以低速碰撞替代準靜態擠壓，為電池包的擠壓仿真探索思路。
在本案例中用到的卡片和關鍵字總結如下。
展開 
仿真電芯擠壓文檔
參見論文
simufact擠壓工藝仿真
[media=mov,400,300,0]http://player.youku.com/player.php/sid/XMTAwMjgwNDUy/v.swf[/media]
本例的優點在于多個工位多個模具運動，模具多，其它的在實現起來都還比較容易，也發上來，大家互相學習一下國外的先進工藝吧！
simufact分流模擠壓仿真
分流模擠壓中，坯料在焊合室焊合的過程一直沒有軟件能很好的解決，用其它的軟件計算到坯料接觸就算不下去了，只能通過計算坯料的幾分之幾，算完后對稱，這次發現simufact可以很好的解決。手頭只有這個視頻資料。我也是才知道simufact的網格重劃分功能如此強大。趕快給大家分享吧！
[media=mov,400,300,0]http://player.youku.com/player.php/sid/XMTAwMjc4NjQw/v.swf[/media]
超越離合器齒輪冷擠壓工藝的仿真分析與研究
①擠壓零件的改進，為了有利于一次成形，去掉階梯形內孔，即去掉
φ14mm 的中間孔，如圖7 所示，
φ14mm 中間孔通過機加工獲得，這樣可以有效提高成形零件的質量；
圖7 改進的擠壓零件圖
②為了減小擠壓力，有利于零件成形，改善模具的潤滑條件，采用摩擦因子更小的潤滑劑，并在零件的臺階處設置較大圓角，便于金屬流動；
③為了減少渦流，給凸模和凹模采用不同的潤滑劑，凸模的潤滑劑摩擦因子大，凹模的潤滑劑摩擦因子小；
④減小凹模齒輪成形的工作帶高度，把工作帶高度減小到2.5mm，可以大大減小坯料和凹模之間摩擦力。
⑶擠壓工藝改進后的模擬結果。
擠壓工藝改進后，如圖8 改進工藝后最終成形的速度和流動應力圖所示，消除階梯形孔擠壓成形出現的塌陷現象。如圖9 改進后的最終成形的有效應變圖所示，大大減少了擠壓成形由于摩擦因素和金屬流動不均勻造成的縮孔現象，提高了成形零件的質量。如圖10 改進工藝后擠壓過程的行程一載荷曲線所示，明顯降低擠壓力，改進工藝后的最大擠壓力為1120kN，比沒有改進前降低240kN，有效保護模具，降低擠壓時的能耗。
圖8 改進后的最終成形的速度和流動應力圖
圖9 改進后的最終成形的有效應變圖
圖10 改進后的擠壓過程的行程一載荷曲線
結束語
用冷擠壓成形技術來成形復雜內型腔類零件—超越離合器齒輪，具有傳統切削加工工藝所不可比擬的優點：材料利用率高，生產效率高，零件精度高，使用壽命高。目前采用一次性將該超越離合器齒輪的內曲面外齒形擠壓成形是最經濟、最理想、最有效的成形工藝方法。同時通過對型腔內曲面為阿基米德螺線形花瓣的超越離合器齒輪成形過程的數值模擬仿真，利用數值模擬仿真結果。實現了對毛坯的精確化，大大提高了材料利用率，節省了材料。
展開 