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DEFORM專題4講3月29日-4月1日 2022年3月29日-4月1日，安世亞太大咖慧推出DEFORM工藝仿真專題培訓(xùn)，內(nèi)容包含：成形加工工藝DOE/OPT優(yōu)化及數(shù)據(jù)分析、擠型工藝仿真及模具壽命分析、金屬表面處理工藝、密封及緊固件制造、安裝工藝仿真等技術(shù)。

新的微小孔洞及夾雜物子模型算法，先采用宏觀成型過程計算，再將計算過程導(dǎo)入到微小孔洞及夾雜物子模型分析模塊，建立微小區(qū)域的子模型結(jié)構(gòu)，從而將計算目標(biāo)集中于孔洞及夾雜物微小區(qū)域，獲得準(zhǔn)確的微小缺陷變化結(jié)果。 2.6 新增模具疲勞壽命分析 模具壽命由模具溫度、模具磨損及模具應(yīng)力疲勞等多種因素決定。

采用Simufact Forming模擬了多工位冷鍛成形，將前序工位結(jié)果傳遞到后續(xù)工位，并對實(shí)際模具壽命較低的工位進(jìn)行了模具壽命計算對比。產(chǎn)品A仿真結(jié)果在實(shí)際生產(chǎn)過程中，通常會在規(guī)定的區(qū)域出現(xiàn)模具失效的情況，且一般是在完成約600次鍛壓后才會發(fā)生。根據(jù)Simufact Forming模具疲勞分析結(jié)果，產(chǎn)品A鍛打次數(shù)計算為 667次，在指定位置出現(xiàn)了低周失效。

圖6 冷精鍛模具(左下模，右上模)DEFORM-3D 有限元模模擬分析 DEFORM-3D 是針對金屬成形過程的模擬分析軟件，專門用于分析各種金屬成形過程中的三維流動，對鍛造成形過程中的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行模擬，提供有價值的分析數(shù)據(jù)。減少了模具的優(yōu)化過程，大大減少了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。通過DEFORM-3D 對球面銷的預(yù)鍛、終鍛和冷精整3 個工序進(jìn)行有限元模擬分析。

在一般成型制程中，造成模座嵌件變形的主要原因有兩個：其一是在充填保壓過程，因螺桿前進(jìn)，造成模穴壓力過高，一般可以達(dá)200MPa，并有可能導(dǎo)致模具嵌件(頂針、滑塊等)變形。第二個原因則是溫度分布不平衡，造成模具發(fā)生局部收縮翹曲。上述潛在的模具變形問題，不只會影響模具的使用壽命，更會影響產(chǎn)品的尺寸精準(zhǔn)度及質(zhì)量。

如何快速計算完成旋轉(zhuǎn)成形工藝，SFTC公司一直以來在算法方面大膽創(chuàng)新，謹(jǐn)慎驗(yàn)證，為DEFORM軟件提供了許多全新的算法，將計算效率提高十幾倍、甚至百倍。 首先，目前的已知的旋轉(zhuǎn)成形工藝模擬，工件可完全采用六面體網(wǎng)格自動劃分和局部細(xì)化，包括變形后復(fù)雜幾何的六面體網(wǎng)格自動重劃分。

DEFORM軟件在計算旋鍛工藝中大部分采用網(wǎng)格數(shù)量少且精度高的六面體網(wǎng)格，但這種網(wǎng)格自動完成布爾運(yùn)算比較困難，為此，旋鍛向?qū)K新增了六面體網(wǎng)格的布爾運(yùn)算功能，方便模擬的自動運(yùn)算。

國內(nèi)的模具企業(yè)由于起步較晚，許多技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不完善，加上國內(nèi)模具材料質(zhì)量以及鑄造技術(shù)等基礎(chǔ)工業(yè)水平同國外先進(jìn)企業(yè)還有較大的差距，導(dǎo)致國內(nèi)模具企業(yè)對自己生產(chǎn)的模具使用壽命無法精確控制。因此研究模具使用壽命預(yù)測對我國模具行業(yè)的發(fā)展有著重要的意義。

應(yīng)當(dāng)指出，模具是屬于科技含量較高的專用產(chǎn)品，不應(yīng)當(dāng)用低價，甚至是虧本價去迎合客戶。而是應(yīng)該做到優(yōu)質(zhì)優(yōu)價，把保證模具的質(zhì)量、精度、壽命放在第一位，而不應(yīng)把模具價格看得過重，否則，容易引起誤導(dǎo)動作。追求模具低價，就較難保證模具的質(zhì)量、精度、壽命。廉價一般不是模具行業(yè)之所為。但是，當(dāng)模具的制造與制品開發(fā)生產(chǎn)是同一核算單位或是有經(jīng)濟(jì)利益關(guān)系時，在這種情況下，模具的報價，應(yīng)以其成本價作為報價。

</p><p>選擇“變形”（Deformation）選項(xiàng)，通常是以總變形（Total Deformation）的形式展示。</p><p>在Workbench窗口中，將顯示活塞的變形云圖。這個云圖用不同的顏色表示不同變形量的大小，通常從藍(lán)色（變形最小）到紅色（變形最大）。</p><p>仔細(xì)觀察云圖，特別關(guān)注顏色變化可以提供有關(guān)哪些區(qū)域受到最大變形的直觀信息。

Fortify提供了一個射出次數(shù)計算器，以幫助客戶確定其模具的預(yù)期壽命，然而這僅考慮了射出次數(shù)，而非零件數(shù)量。當(dāng)估計模具壽命為50次射出，但制程開發(fā)需要20次試射才能獲得無缺陷的零件時，你在獲得具有代表性的零件之前已經(jīng)使用了模具近50%的壽命。這不僅影響了可成型的零件數(shù)量，還占用了制程工程師寶貴的時間來開發(fā)制程。

(Mold Deformation Analysis)計算參數(shù)的模座變形 (Mold Deformation) 界面。

可以看到，在4家玻璃制品公司原來使用D型石墨鑄鐵的玻璃模具，最高使用壽命達(dá)到60萬次，最低使用壽命45萬次，平均使用壽命為53萬次。在相同生產(chǎn)條件下，“兩步法”蠕墨鑄鐵玻璃模具的最高使用壽命為74萬次，最低使用壽命為62萬次，平均使用壽命為66萬次，比D型石墨鑄鐵玻璃模具平均使用壽命提高了27%。由此可見，當(dāng)蠕墨鑄鐵玻璃模具的蠕化率等冶金質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)穩(wěn)定之后，其模具使用壽命獲得了大幅度提高。

與普通鋼板相比，先進(jìn)高強(qiáng)鋼板沖壓時會引起更大的板料—模具界面接觸壓力，加劇成形模具的磨損。為此，在成形模具設(shè)計階段需要進(jìn)行模具磨損評估，對模具壽命進(jìn)行預(yù)判，為選擇合理的模具材質(zhì)和熱處理方案提供科學(xué)依據(jù)。 板料―模具界面接觸壓力場和溫度場等物理量是影響模具磨損的關(guān)鍵參數(shù)。為了精確計算這些物理量，借助數(shù)值模擬的技術(shù)方法已經(jīng)成為一種有效的手段。

圖8 鍛件優(yōu)化后模鍛工藝方案結(jié)束語針對大型鍛件模鍛工藝開發(fā)設(shè)計，借助DEFORM有限元模擬分析軟件，通過模擬分析整個鍛件成形過程，可以提前發(fā)現(xiàn)鍛件質(zhì)量隱患并進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)優(yōu)化改進(jìn)，找出最佳的模鍛工藝設(shè)計方案，縮短開發(fā)周期并降低開發(fā)成本，使鍛件產(chǎn)品質(zhì)量得到可靠保證。

03使用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化的成本計算方法，也可定制符合用戶公司的成本計算標(biāo)準(zhǔn)。04提升產(chǎn)品設(shè)計師對模具結(jié)構(gòu)、機(jī)械設(shè)計和材料成本的敏感性及經(jīng)驗(yàn)，有利于提升產(chǎn)品設(shè)計師所設(shè)計產(chǎn)品的可制造性和經(jīng)濟(jì)性。05可生成詳細(xì)的工藝和成本摘要及報告。包含模具加工時間、沖壓成本等信息，也包含沖壓工序的模具布局圖。

圖1 凸緣件圖2 模具型腔圖模擬設(shè)置 模具設(shè)為剛體，坯料為塑性體，材料為40Cr。由于四面體網(wǎng)格計算比較精確，采用四面體單元對工件進(jìn)行網(wǎng)格離散劃分，網(wǎng)格總數(shù)為50000 個。工件與模具之間的傳熱系數(shù)為5N/(s·mm·℃)，摩擦系數(shù)為0.3。為方便計算，模擬采用四分之一模型進(jìn)行，模擬模型如圖3 所示。表1 為模擬中采用的工藝參數(shù)。

汽車連續(xù)模具的剛度直接決定了沖壓件質(zhì)量（尺寸精度、表面缺陷）與模具壽命。傳統(tǒng)有限元分析（FEA）在面對大型復(fù)雜模具裝配體時，存在網(wǎng)格劃分困難、計算資源消耗大、周期長等瓶頸。本文以某車型前門內(nèi)板五工位連續(xù)模為對象，采用 Altair SimSolid 無網(wǎng)格仿真技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了整模裝配體級剛度分析。

*本文投稿自機(jī)械零部件制造業(yè)用戶汽車連續(xù)模具的剛度直接決定了沖壓件質(zhì)量（尺寸精度、表面缺陷）與模具壽命。傳統(tǒng)有限元分析（FEA）在面對大型復(fù)雜模具裝配體時，存在網(wǎng)格劃分困難、計算資源消耗大、周期長等瓶頸。本文以某車型前門內(nèi)板五工位連續(xù)模為對象，采用 Altair SimSolid 無網(wǎng)格仿真技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了整模裝配體級剛度分析。