旋壓成形仿真的案例
simufact.forming車輪輥形旋壓仿真模擬
:victory::victory::victory: 不知道大家有沒有關注車輪旋壓的呢？之前對于車輪方面的仿真作了一些案例，一直沒有時間整理，今天整理一下了奉獻給大家吧！希望大家多多交流，共同進步！加油！
我們都知道車輪的生產工藝根據材料不同采用的工藝也不同，常見的鋼制分體車輪一般采用沖壓加焊接的方式生產，好一點的還有整體輥壓成形及旋壓成形；現如今隨著汽車輕量化的發展，鋁合金車輪也日益常見，低端的采用鑄造和鍛造的方式加工，高端的還有先鑄造或鍛造出毛坯，然后再旋壓；那么我們今天所討論的案例就是關于高端車輪的輥壓、旋壓成形仿真。因為這些工藝不僅是實際加工中的難點，也是仿真模擬的難點。
說到仿真，不得不說到相關軟件，俺就一些使用經驗大概說一下吧！旋壓工藝仿真這種非穩態的仿真為了得到較為精確的計算結果，一般需要采用隱式非線性求解器、六面體單元及彈塑性材料模型進行仿真建模計算。而目前常用的金屬成形仿真軟件中，ANSYS主要用為線性求解器，主要為非線性求解，所以求解功能不足以解應對旋壓成形的復雜計算。用得比較廣泛的DEFORM呢？又無法進行六面體網格的劃分及重劃分，而且其彈塑性求解功能不夠精確，彈塑性材料模型也很少。MARC和ABAQUS似乎同時滿足以上兩個要求，但作為通用有限元仿真軟件，其操作的復雜性導致旋壓仿真建模較為不易，因為車輪的旋壓中，旋輪路徑都是復雜的曲線，且芯模與頂料機構是主動旋轉，旋輪在進給的同時，由于受到摩擦力的作用，發生被動旋轉。
展開 基于ABAQUS旋壓成形分析 ￥5
旋壓模擬分析：
（1）旋輪和芯模設置為解析剛體，毛坯為可變形體
（2）芯模與坯料固定，旋輪做進給運動且繞坯料旋轉
（3）量綱的確定：kg-m
前處理：
1.幾何模型構建：ABAQUS建模
2.材料參數的定義：
（1）創建材料：結構鋼
質量——>密度：7850
彈性本構：楊氏模量：2.1e11；泊松比：0.3
塑性本構：(來源文獻)
屈服應力/Pa
1.68e8
2.72e8
3.37e8
3.83e8
4.18e8
4.48e8
塑性應變
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
（2）創建截面：solid-steel（截面命名：截面類型-材料名稱）
（3）截面指派：將材料屬性賦予坯料
解析剛體無截面屬性，因此對于運動的物體采用在剛體參考點上定義質量的方式為其賦予質量從而確定轉動慣量。原則是剛體質量和坯料質量保持同一個量級。
展開 MARC模擬模環旋壓成形
模環旋壓成形過程的數值模擬與工藝優化.part1.rar
模環旋壓成形過程的數值模擬與工藝優化.part2.rar
某曲軸多楔輪旋壓成形工藝研究
多楔輪良好的機械性能是機械傳動系統的整體性能及使用壽命的保證，故對其成形制造工藝提出了較高的要求。
當前國內大多數汽車零部件制造商多采用鑄造、鍛造等工藝生產多楔輪的毛坯，再將毛坯放置在車床上進行切削成齒。采用傳統制造工藝成形多楔輪存在諸多不足：產品精度低、機械性能差、材料利用率低、生產成本高等。隨著塑性成形技術的不斷發展，國內部分企業逐漸將旋壓技術應用于多楔輪的制造成形，利用該技術成形多楔輪有著成形精度高、生產效率高、節能節材以及零件平衡性好等優點，因此旋壓技術正逐漸代替傳統工藝而廣泛應用于多楔輪的生產制造。
曲軸多楔輪旋壓成形工藝分析
零件結構特征及成形工藝
曲軸多楔輪零件結構如圖1 所示，零件整體壁厚分布不均勻：上筒直徑較小、高度較低，但厚度較大；下筒直徑較大、高度較大，但厚度較小。下筒輪緣中部帶有高度為7.57mm的法蘭，齒頂距內側壁4.7mm。旋壓成形方案中模具工藝參數設計以及坯料尺寸計算是影響零件整體成形質量的關鍵因素，設計模具工藝參數不匹配將導致法蘭處充填不飽滿，成形高度不滿足要求，法蘭下側出現折疊導致微裂紋，上下端面產生過多飛邊，材料利用率低等缺陷。
圖1 曲軸多楔輪零件結構圖
由于曲軸多楔輪整體結構較為復雜，且齒形區壁厚不均，成形較為困難，因此，通過對零件結構的分析以及查閱文獻，本次曲軸多楔輪旋壓成形采用4 道次成形工藝：第1 道次旋彎工步中，工件外緣在旋輪徑向進給運動下發生變形，完成聚料增厚；第2 道次旋平工步中，工件與下模貼合形成下筒內壁，同時在旋輪凹槽處實現進一步聚料；第3 道次預旋齒工步時，初步成形法蘭以及下筒齒形區；最后，第4 道次終旋齒工步完成法蘭的完整成形并精整齒形。
坯料尺寸的計算
多楔輪旋壓預制坯是板料先鏟旋內筒，隨后沖壓外緣得到的。
展開 
筒形件旋壓成形的有限元數值模擬研究
說明：本人在技術鄰發表的所有論文均為第一作者原創，未經作者允許，不得轉載。。。
TA2純鈦電流輔助旋壓成形質量缺陷分析
本文重點分析了火花放電擊穿、摩擦潤滑和壁厚減薄對旋壓構件成形質量缺陷的影響規律。實驗結果表明二硫化鉬是一種理想的潤滑劑，可以顯著地降低旋壓構件和導電工具頭之間的摩擦力，旋壓構件表面粗糙度明顯降低。同時實驗發現壁厚過度減薄和減薄不足都會影響材料的流動特性，進而影響構件的壁厚分布和表面成形質量。
旋壓技術按照旋壓時成形的溫度可分為冷旋和熱旋，材料經冷旋成形后，斷裂強度、疲勞極限等機械性能增強，成形精度高，而塑性降低，熱旋一般用于常溫塑性差的金屬材料（如鈦、鎢、鉬等金屬及其合金）。鈦及鈦合金因其高強度、高密度比和耐腐蝕性良好等優異性能而被廣泛應用于航空航天、武器裝備等方面。在對鈦及其合金進行加熱旋壓時，加熱方式主要為火焰加熱、電阻加熱等方式，加熱過程中模具會產生循環熱應力導致板料軟化，板料易與模具發生粘連產生成形精度低、工件表面起皺等缺陷，加熱溫度難以控制，部分零件表面損傷或污染嚴重。可以通過控制旋壓溫度范圍，保證變形區溫度的均勻性和合理性以實現旋壓過程的穩定，當厚徑比小于1%時，可以通過減少道次減薄率來防止局部失穩。
電流輔助作用對材料變形具有增塑作用，電流輔助成形能明顯提高工件的成形質量及成形效率。電流輔助自阻加熱會引起板料溫度分布不均勻，進而導致變形不均勻，局部不均勻變形會導致局部電流密度及電阻發生變化，會對成形件質量產生一定影響。目前對于電塑性拔絲、軋制、拉伸及微成形等電流輔助成形先進工藝研究較多，但是對于電流輔助成形旋壓成形研究報道較少。本文主要針對TA2純鈦板電流輔助旋壓成形質量控制因素，重點研究分析了板料與導電工具頭之間的火花放電、不同潤滑方式以及壁厚減薄對旋壓構件的成形質量缺陷的影響規律。
實驗裝置及材料
本次實驗采用的是HXP600HD數控強力旋壓機床，實驗裝置如圖1所示。
展開 LS_DYNA筒形件三旋輪錯距旋壓成形
大塑性變形（SPD）技術通過一系列材料加工方法已成為當今材料科學的一個組成部分，通過產生大應變的塑性變形使金屬的微觀結構得到極大的細化，這在傳統的金屬成形操作中是很難實現的。過去幾十年來，從擠壓、軋制和鍛造等傳統工藝發展起來的各種SPD工藝方法可用于生產塊材、板材和管材，其特點是使最終零件無機械缺陷、裂紋或氣孔等問題。
強力旋壓是制造薄壁長筒形零件最為有效的方法之一 。使用該方法加工的筒形零件的精度不遜于切削加工，而且材料利用率明顯優于切削加工，特別是塑性變形既保證了筒形零件的纖維流向，又細化了其原始晶粒尺寸，這些都明顯提高了筒形零件的力學性能。 錯距旋壓是使多個旋輪在軸向相互錯開而在徑向又依次使毛坯厚度減薄的一種旋壓方式，采用這種方式可以在一道工序中完成需要幾道工序完成的工作，使生產率顯著提高。在這個過程中，組件的內徑保持不變，而外徑在加工過程中減小，從而增加了工件的長度。
圖1 錯距旋壓示意圖
2. 仿真目的和基本設置
由于流動成形是一個非線性塑性變形過程，為了有效、成功地制造產品，需要了解流動成形過程中所遇到的力和應變分布。局部應變和應力的分布很難通過實驗來分析。因此，試圖從變形、轉速、每道次減薄量等方面對工藝進行合理設計，并預測管壁長度和厚度方向上的力、應力、應變分布。
為此，基于LS_Dyna/Explicit平臺，建立了管坯反向流動成形過程的有限元模型，分析了一道次管壁和壁厚方向應變分布的數值結果。在仿真中，為了減少計算次數，避免工件因旋轉產生的體積的問題，假設芯軸和工件是固定的，三個旋輪都繞著工件的軸線旋轉并同時沿軸向平移。將旋輪和芯棒視為剛性零件，工件采用8節點的1 mm六面體單元進行網格劃分，為減少了計算時間采用了質量縮放。
展開 基于數值模擬的鈑制帶輪旋壓成形試驗研究及缺陷分析
經研究對比，在鈑制帶輪增厚成形階段，由于旋彎輪結構設計不合理，與旋輪R弧末端相切的圓弧過渡不光滑，金屬流動在成形過程中受阻，導致外緣起皺。當零件輕微起皺，在后一道次旋平增厚成形過程中，會在旋平輪的作用下被消除，并不影響零件成形表面質量。
圖10 表面起皺
試模驗證
結合上述仿真結果、工裝模具結構和旋壓成形工藝，通過試驗試制驗證該方案的可行性。在四工位立式旋壓機上進行試驗，上下芯模和旋輪材料采用Cr12MoV模具鋼（圖11）。
圖11 旋壓工裝圖
采用表1的工藝參數在CDC-60數控旋壓機上進行試模驗證，由其剖面放大圖可知下芯模過渡位置未出現材料折疊，外壁增厚明顯，上下凸筋成形較好，沒有飛邊產生，與模擬結果吻合。最后進行旋齒得到最終成品的成形零件截面（圖12）。零件上下凸筋端面有一定的溢料飛邊，齒形整體充填飽滿，表面光潔，滿足使用要求。
圖12 成形零件截面
結束語
采用有限元仿真對鈑制帶輪殼體增厚成形階段的兩道次成形過程中的局部材料流動和缺陷進行分析研究，并進行了工藝試驗驗證，得出如下結論。
⑴旋彎成形過程中，變形區金屬在旋輪R弧作用下，半徑逐漸縮小，形成弧形聚料結構。變形區金屬徑向形變逐漸增加，從而成形出外壁整體結構。
⑵旋平成形過程中，上端金屬沿軸向和徑向同時流動，弧形聚料區金屬貼合下芯模，兩股材料流動路徑疊加后導致材料折疊。
⑶基于初始模擬結果，對預制坯的結構優化，將材料折疊易發生位置向下芯模偏移。根據優化后的模擬結果和試驗驗證，有效控制了成形零件材料的折疊缺陷。
展開 某汽車上下非對稱法蘭多楔輪旋壓成形質量控制
根據生產經驗和旋壓設計手冊，從避免工序繁多以及提高材料利用率和零件成品率的角度考慮，該多楔輪的旋壓成形工藝采用四個旋輪依次進給成形：⑴第一道次成形，旋彎輪實現板坯的彎曲增厚；⑵第二道次成形，旋平輪對成形齒形部位旋平及成形上下法蘭；⑶第三道次成形，預旋齒旋輪對板坯進行預旋齒；⑷第四道次成形，終旋齒旋輪對板坯進行終旋齒，而常見的成形缺陷往往出現在前兩道次，因此我們對該多楔輪旋壓成形的前兩道次進行模擬，保證該上下非對稱法蘭多楔輪的成形質量。
有限元模型建立
建立如圖2所示的旋壓翻邊和旋平模型，模具默認為剛性體，板坯材料選用材料庫中AISI1008鋼，其力學性能參數如表1所示，模擬中定義上下芯模轉速300rpm，芯模與工件摩擦系數0.3，旋輪的進給速度2mm/s，旋輪與工件摩擦系數0.05，坯料和模具溫度20℃，一道次旋輪進給的距離為16.5mm，二道次旋輪進給的距離為8mm。通過兩道次的旋壓成形得到上下非對稱法蘭多楔輪旋齒預制坯。
圖2 旋壓成形兩道次有限元模型建立
表1 AISI1008鋼的力學性能參數
模擬過程分析
圖3 第一道次旋彎增厚成形過程應力分布圖
圖3所示為第一道次旋彎增厚成形過程應力分布圖，在成形初期，板坯外緣與旋輪接觸，此時板坯主要發生彈性變形，隨著旋輪的徑向進給，變形區的金屬在旋輪擠壓作用下處于復雜的塑性不均勻流動狀態，其中金屬主要發生徑向和軸向流動，少量金屬在上下模的旋轉和旋輪徑向作用下發生周向流動，當變形量達到75%時，板坯金屬完全貼合旋輪的圓弧部位，在成形末期，變形區的金屬與旋彎輪的接觸面積變大，受擠壓變形金屬增多，因此更多的金屬發生周向和徑向變形，最終板坯與旋彎輪完全貼模，從而使板坯達到整體增厚效果。
圖4所示為第二道次旋平成形過程應力分布圖。
展開 DEFORM Spinning輪轂旋壓仿真新技術
針對于旋壓成型仿真分析，Deform軟件具備以下功能：
■ 可進行普通拉伸旋壓、強力旋壓、縮孔旋壓等旋壓工藝的計算；
■ 具有Spinning，Flowforming旋壓類型的專用模塊及操作流程；
■ 具有專用筒形件、彈殼等深沖壓、旋壓模板，操作方式流程化，簡單易學；
拉伸旋壓及流動成型工藝模板
■ 具有筒型坯模型及軋具模型自動產生方式；
■ 能夠設置多組旋輪的同時運動，實現復雜運動軌跡的計算；
■ 復雜及多數量軋具可實現準確自動定位；
旋壓模具定位
■ 可完全采用全六面體網格及重劃分技術，保證模擬結果的高精度；
■ 具備Lagrange，ALE，Explicit等計算方法，快速實現復雜旋壓過程分析；
■ 可任意定義旋輪旋壓路徑，通過空間運動軌跡或G代碼進行設置或導入；
■ 具有拉伸旋壓多道次旋壓模擬功能，可以一次性設置旋壓流程表，實現全流程模擬；
■ 優化工具旋轉速度、進給深度、旋輪尺寸等參數，預測成型形狀、成型缺陷等。
多道次旋壓工藝流程表
六面體網格劃分及自動重劃分技術
鑄造之后的輪轂坯料形狀復雜，考慮到旋壓過程只對下半部分輪輞進行旋壓分析，而該部分在Deform軟件中可以劃分六面體網格，減少計算量，提高計算精度。由于旋壓過程中涉及幾何非線性、材料非線性和接觸非線性等問題，因此六面體網格重劃分技術非常重要。Deform軟件針對于旋壓分析開發了專業的六面體劃分和自動網格重劃分技術，使得大變形計算能夠順利進行。
六面體網格劃分如下圖所示：
六面體網格劃分技術
輪轂旋壓成型仿真應用案例
輪轂旋壓成型過程及旋輪運動方式等均比較復雜。
展開 剪切旋壓仿真
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嘿嘿嘿
這個比較巧，以前我們課題組也做過，以前是用marc做的，好像那時候的那個師姐還為這個事情，專門去請教了陳火紅呢。
Abaqus：旋壓成型仿真案例講解
汽車某部件simufact焊接-旋壓工藝鏈仿真
汽車某部件
汽車某部件，首先板料彎成一個圓筒形，通過激光拼焊連接在一起，然后經過旋壓工藝進行端部收口成形，成形的過程中，端部變形區域壁厚會發生一定的變化，局部會出現變薄，端部壁厚會變厚。工藝過程動畫：
焊接仿真采用simufact.welding，其結果與simufact.forming可以無縫結合，互相轉化。
simufact.welding焊接過程，可以控制焊縫附近的網格自動細化和自動粗劃。
simufact.forming旋壓：
旋壓軌跡：由程序輸出程序，手動制成表格，將軌跡表格導入simfuact.forming設備控制，使用表驅動，如圖：
導入simufact設備控制窗口,即實現以上軌跡的運動，設置起來比較方便。如下圖：
將simufact.welding仿真的結果，導入到simufact.forming中，即可接著做旋壓分析。從而實現焊接-旋壓工藝鏈仿真分析。初始模型如下圖：（采用單旋輪）
導入simufact.forming之后，也可以將焊接的網格重新劃分，并將焊接后的結果插值到新的網格上。這里采用變形區局部細化，如圖：
另外，simufact.forming可以輸出一些特別的結果，比如損傷，模具磨損，厚度等結果，但是前處理時需要設置勾選輸出選項：
壁厚結果：可以測量任意點的壁厚值，途中可以看到變形較大區域壁厚減薄，端部壁厚變大，并可讀取出壁厚變化大小。
剖面結果：通過剖面可以看出端部并未變的很平，這實際是軌跡影響的，我們可以通過simufact分析，來優化軌跡，通過成形過程我們也可以發現，旋壓過程是會出現起皺，這也可以通過優化軌跡來改善，獲得更加合理的軌跡。
展開 求 基于ABAQUS的筒形件旋壓成型有限元仿真 視頻 ￥10
價格加qq商量1402676055
有沒有人做過旋壓的仿真案例啊，最近在做，遇見點問題想交流一下
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