環軋工藝
關注創建者：海克斯康設計與仿真 創建時間：2023-10-19
環軋工藝的實例教程
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自由鍛與環軋工藝過程復雜、仿真困難，難以精準還原實際過程，導致仿真精度受到影響。此外，大型坯料的自由鍛與環軋工藝參數驗證工作成本高，周期長。
傳統的工藝仿真軟件難以復現上述如此復雜的成形過程，Simufact Forming軟件為了方便用戶的仿真分析，單獨設立了自由鍛、環軋專業模塊，用戶僅需要按照軟件內置的工藝設備模板進行模型的搭建，即可快速且準確的仿真自由鍛與環軋工藝。
本期直播講堂請到了海克斯康工業軟件技術專家李仁軍，在直播間中講師將重點介紹Simufact Forming自由鍛工藝仿真和環軋工藝仿真功能特點，以及諸多在自由鍛環軋領域內的相關案例，敬請關注！
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李仁軍
海克斯康工業軟件技術專家
主要負責海克斯康Simufact的技術支持與項目實施工作，在鍛造成形仿真、白車身焊接、金屬3D打印等工藝仿真領域具有多年的項目實施與交付經驗。
●工程機械駕駛室ROPS仿真分析與試驗驗證
●汽車車身結構輕量化研究
展開 工藝現狀
環件軋制（下述簡稱環軋，也稱為碾環）工藝是一種常見的回轉塑性成形工藝，該工藝利用碾環機的軋輥對環狀毛坯件進行連續局部輥壓，使毛坯件在回轉運動中逐步產生截面的變形，環直徑逐漸增加（或先減少在增加），從而獲得目標零部件。環軋工藝有著諸多的優點，例如加工精度高、材料利用率高、截面質量好，且相較于傳統的模鍛工藝，該工藝的加工生產成效低，同時，該工藝也是制作軸承內外圈的常見手段。
環軋工藝
雖然環軋工藝本身優勢重重，但想要完成優異的環軋工藝設計，避免環軋過程中貼模不均、軋制失穩等常見問題，也并非易事。在以往，工程師將會對軋件進行開模，并且試制，但對于某些大尺寸零部件，試制周期非常久，且各項試制成本很高，不利于工藝研發的快速迭代。現如今，工程師們往往會想到借助計算機仿真的方式，對早期工藝研發方案進行虛擬仿真分析，從而指導其對工藝參數與模具形體的不斷優化。
仿真工具
Simufact Forming就是這樣一款專業的環軋工藝仿真分析軟件。相比于其他同類型軟件，Simufact Forming的環軋仿真具有高度復現實際、高度模板化、高精度計算的優勢。這得益于開發人員的不懈努力，將這一整套的控制算法集成為通用設備庫RAW和MERW，并集成在Simufact Forming中，為環軋工藝仿真人員提供了極大便利。
Simufact 環軋仿真
行業應用
蒂森克虜伯是德國重工業巨頭，旗下的“羅特艾德”公司，是回轉支承行業的泰斗公司之一，該公司的大型回轉支承軸承技術先進，行業的標桿企業之一。
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環件軋制（下述簡稱環軋，也稱為碾環）工藝是一種常見的回轉塑性成形工藝，該工藝利用碾環機的軋輥對環狀毛坯件進行連續局部輥壓，使毛坯件在回轉運動中逐步產生截面的變形，環直徑逐漸增加（或先減少在增加），從而獲得目標零部件。環軋工藝有著諸多的優點，例如加工精度高、材料利用率高、截面質量好，且相較于傳統的模鍛工藝，該工藝的加工生產成效低，同時，該工藝也是制作軸承內外圈的常見手段。
環軋工藝
雖然環軋工藝本身優勢重重，但想要完成優異的環軋工藝設計，避免環軋過程中貼模不均、軋制失穩等常見問題，也并非易事。在以往，工程師將會對軋件進行開模，并且試制，但對于某些大尺寸零部件，試制周期非常久，且各項試制成本很高，不利于工藝研發的快速迭代。
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自由鍛與環軋工藝過程復雜、仿真困難，難以精準還原實際過程，導致仿真精度受到影響。此外，大型坯料的自由鍛與環軋工藝參數驗證工作成本高，周期長。
傳統的工藝仿真軟件難以復現上述如此復雜的成形過程，Simufact Forming軟件為了方便用戶的仿真分析，單獨設立了自由鍛、環軋專業模塊，用戶僅需要按照軟件內置的工藝設備模板進行模型的搭建，即可快速且準確的仿真自由鍛與環軋工藝。
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李仁軍
海克斯康工業軟件技術專家
主要負責海克斯康Simufact的技術支持與項目實施工作，在鍛造成形仿真、白車身焊接、金屬3D打印等工藝仿真領域具有多年的項目實施與交付經驗。
展開 通過以前的帖子，大家應該能看到simufact軟件在環軋仿真方面的優勢，隨著11.0新版的發布。環軋的功能得到了進一步的提升，這個軟件每一個版本的升級都會有很大的改動，而不像目前市場上的某些軟件，往往升級只是版本號的升級，對于用戶體驗及軟件功能沒有什么改變。所以，這點來說我還是挺佩服德國人的。對于以往的環軋功能介紹這里就不多說了，我們主要來看看在新版本中軟件如何與實際的工藝結合的更緊密，使得有限元模型也更加接近實際，使仿真結果更加精確。
一直以來，對于環軋模擬中幾個復雜的運動定義，抱輥實際中是以一個點位圓心，隨著環件的長大，繞圓心沿著一段圓弧運動。端面軋輥一方面沿環件軸向下壓，隨著環件的長大，還要沿其徑向后退。且環軋工藝一般分為多個階段。對于這兩個運動的設置一直給大家帶來了不便。
通常對于抱輥的運動都做簡化，或者在建模的時候以主動輥為中心，計算出抱輥的運動軌跡，作為邊界條件輸入軟件中來進行計算。由于是曲線運動，所以常見的都是導入abaqus或marc中來進行模擬，deform雖然具備環軋模塊，但是其不能考慮抱輥和端面軋輥的曲線運動，一般應用也很少。
以往定義端面軋輥的運動，我們常見的都是在excel里面，通過勻加速直線運動及等體積這些規律計算出相應的速度，制作出時間—速度/時間—位移數據。然后導入abaqus或者marc中進行定義。這樣來做往往不太精確。因為環軋是一個動態過程，不斷旋轉變形。除非將時間分隔成非常細小的一段段。往往給我們前期的處理帶來了一定的不便。
隨著simufact.forming軟件的上市，針對環軋工藝的特點，開發出環軋設備庫，極大的方便了我們的使用。
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自由鍛與環軋工藝過程復雜、仿真困難，難以精準還原實際過程，導致仿真精度受到影響。此外，大型坯料的自由鍛與環軋工藝參數驗證工作成本高，周期長。
環軋工藝有著諸多的優點，例如加工精度高、材料利用率高、截面質量好，且相較于傳統的模鍛工藝，該工藝的加工生產成效低，同時，該工藝也是制作軸承內外圈的常見手段。
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雖然環軋工藝本身優勢重重，但想要完成優異的環軋工藝設計，避免環軋過程中貼模不均、軋制失穩等常見問題，也并非易事。
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環軋工藝
雖然環軋工藝本身優勢重重，但想要完成優異的環軋工藝設計，避免環軋過程中貼模不均、軋制失穩等常見問題，也并非易事。
環軋工藝向導模塊
型軋工藝向導模塊
旋壓工藝向導模塊
旋鍛工藝向導模塊
在設置便捷性方面除了向導流程輸入參數外，還有以下幾個特點：
參數化建模：典型的幾何模型如板料、棒料、軋輥、錐輥、旋壓輪、機械手等等，可對照界面圖形，輸入參數，自動產生幾何模型，復雜形狀的模具外部導入還可檢查、編輯幾何。
另外，目前采用傳統環軋工藝生產的環形鍛件，存在內應力分布不均、殘余變形大等問題，在后續的零件加工及使用過程中出現變形，影響航空發動機的裝配及使用。本次生產的鍛件采用大錐度精密環件低應力制造技術，對鍛件進行整體精密脹形，鍛件成形時預留約1%的變形量進行脹形，通過脹形使得環件內部的應力重新分布，改善原鍛件應力分布情況，確保了環件的形狀、尺寸精度，保證了環件內應力均勻，減少后續產品機加變形。
RAW2500/1250 ～ 16000/3000 軋環機以其優越的軋制功能給軋環工藝帶來更多可能性，將山東伊萊特的軋制能力提升至世界領先地位。
山東伊萊特將以深厚的軋制技術實力和先進的設備能力，為國內外風電、水電、核電、石油石化、工程機械、軸承齒圈等各行各業的設計者們提供更廣闊的思路，提供更完美的高性能環件制造解決方案。
——本文摘自《鍛造與沖壓》2018年第19期
隨著simufact.forming軟件的上市，針對環軋工藝的特點，開發出環軋設備庫，極大的方便了我們的使用。在以前的老版本中我們只需要定義旋轉中心和旋轉半徑，抱輥的運動便由程序自動控制隨著環件的長大而逐漸運動，關于這些大家可以找找以前我發表的一些資料，在simufact在材料成形及控制工程中的應用一書中也有詳細的案例講解。這里便不多講了。
