一种简易模拟旋压的数值仿真方法
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简形件强力旋压的有限元模拟一、引言- 研究背景和目的- 简述有限元方法和强力旋压技术- 研究内容和意义二、文献综述- 相关研究进展- 研究方法和技术- 模拟结果和分析三、模型建立- 几何模型建立- 材料力学模型选取- 网格划分四、模拟计算- 计算参数设置和优化- 模拟过程分析- 结果分析和评价五、结论与展望- 结论总结- 存在问题和不足- 进一步研究展望注:简形件是“简单形状零部件”的缩写,指形状较简单、加工难度较小的零部件。
第一章引言1.1 研究背景和目的强力旋压是一种利用旋压机对金属板材进行塑性加工的方法,可广泛应用于航空、航天、汽车、军工等领域。
随着零部件需求的不断增长和生产成本的日益提高,对强力旋压加工技术的研究和应用越来越引人瞩目。
此外,有限元模拟作为一种计算机辅助工程分析工具,能够提供更精确、更全面、更经济的计算结果,因此也越来越受到重视。
将有限元模拟和强力旋压技术相结合,可以有效地分析旋压工艺对材料的影响和优化加工参数,从而提高生产效率和产品质量。
本研究旨在对简形件进行强力旋压加工的有限元模拟分析,以评估旋压工艺对材料的影响和优化加工参数,提高旋压加工的效率和质量。
1.2 简述有限元方法和强力旋压技术有限元方法是将实际问题转化成为有限个元素的相互连接组合的问题,通过求解节点位移或应变的方式得出系统的整体响应。
有限元方法具有模拟结果精确、计算效率高、分析整体性强等优点,因此被广泛应用于材料力学、结构力学、流固耦合等领域。
强力旋压技术是一种将金属板材锤打成锥形或角形的成形技术,通过旋转模具和锤头在金属板材上施加压力和变形而实现。
强力旋压具有成形速度快、成形形状精准、表面质量高等优点。
1.3 研究内容和意义本文主要内容为对简形件进行强力旋压加工的有限元模拟分析,旨在探究旋压过程中材料的变形和应力分布规律,以更好地优化旋压工艺和提高加工效率和质量。
具体研究内容包括:(1)建立简形件的几何模型和材料力学模型,进行有限元分析;(2)对旋压研磨方式进行模拟,探究其对材料变形和应力分布的影响;(3)优化旋压工艺参数,提高加工效率和质量。
Simufact.forming旋压及热处理工艺仿真优化整体解决方案西模发特信息科技(上海)有限公司2013年9月15日目录一、旋压及热处理工艺仿真软件购买的必要性 (3)二、旋压及热处理工艺仿真软件的组成部分和技术要求 (4)2.1、旋压及热处理工艺仿真软件的主要组成部分 (4)2.2、旋压及热处理工艺仿真软件的主要技术要求 (4)三、Simufact旋压及热处理工艺设计仿真优化整体解决方案 (7)3.1 德国SIMUFACT公司介绍 (7)3.2 Simufact.forming旋压及热处理工艺仿真软件介绍 (7)3.3 simufact.froming软件工作原理 (9)3.4 simufact.forming旋压案例分析 (9)3.5 simufact.forming其他国内客户成功案例 (12)3.6 simufact.forming热处理案例分析 (16)3.7 simufact.forming软件推荐配置 (19)3.8 simufact.forming硬件参考配置 (20)3.9 simufact.forming其他功能介绍 (21)3.10 simufact.forming售后服务能力介绍 (21)四、结论 (22)一、旋压及热处理工艺仿真软件购买的必要性航天行业许多重要的零部件都通过旋压及热处理加工生产出来,旋压工艺主要包括强力旋压和普通旋压。
影响旋压成形零件的工装设计参数和工艺参数众多。
主要有如下几类:(1)工装设计参数主要有:咬入角、卸荷角、旋轮半径、圆角半径、间隙等(2)工艺参数主要有:芯轴转速、进给比、压下率、温度、润滑等以上这些参数均会对旋压零件产生影响,如果工装设计或者工艺参数匹配不合理,将会导致产品出现缺陷,造成人力和物力资源的浪费。
过去对于零件的热处理工艺一直是一个难题,只能通过反复试验摸索加以解决。
随着计算机技术及有限元仿真软件技术的发展,通过先进的计算机模拟技术,我们能得到实际试验看不到的很多内容及参数。
・轻合金及其加工・偏心件旋压成形数值模拟网格自适应技术的研究①冯万林②,夏琴香,李小龙(华南理工大学机械工程学院,广东广州510640)摘要:为提高旋压成形数值模拟的计算效率和精度,对偏心管件缩径旋压成形数值模拟网格自适应技术进行了研究。
通过有限元数值模拟软件MARC建立了偏心件三旋轮缩径旋压成形的有限元模型;基于MARC软件的UADAPBOX接口,采用箱盒准则,利用二次开发所获得的子程序来控制箱盒区域的运动,实现了成形模拟过程中的网格加密以及加密网格完全可逆等关键技术;对比了采用与未采用自适应技术的等效应变、外层网格扭转、轴向伸长量以及计算效率的变化。
结果表明:采用自适应完全可逆技术可以在保证计算精度的前提下,大大缩短了计算时间,提高计算效率近3倍。
关键词:缩径旋压;偏心件;数值模拟;网格自适应;箱盒准则;中图分类号:TP273+.2 文献标识码:A 文章编号:100221752(2007)1026725A study of adaptive mesh techniquein numerical simulation of off set tube neck-spinningFEN G Wan-Lin,XIA Qin-Xiang,L I Xiao-long(College of Mechanical Engi neeri ng,South Chi na U niversity of Technology,Guangz hou510640,Chi na) Abstract:The adaptive mesh technique in numerical simulation of offset tube neck-spinning is studied to improve the computation efficiency and accu2 racy of the numerical simulation.A finite element model to simulate three-roller neck-spinning process is established by the finite element software, MARC;the key techniques during the simulation,such as mesh subdivision and complete reversibility of the subdivided mesh are developed by UADAPBOX interface and box criterion,where the movement of the box is controlled by the secondary developed subroutine.The equivalent strains, mesh torsions of the outer layer,axial elongations and computation efficiency using adaptive technique are compared with the ones not using adaptive technique.The results show that the computation time decreases greatly and the computation efficiency increases nearly3times on condition of the same computation accuracy when using adaptive mesh technique with complete reversibility.K eyw ords:Neck-spinning;Offset tube;Numerical simulation;Adaptive mesh;Node within box criterion 旋压是一种应用广泛的金属塑性成形工艺,具有成形范围广、加工精度高、经济性好、加工设备及材料利用率高等特点〔1〕。
山东科技大学
本科毕业设计(论文)开题报告题目汽车轮毂旋压成形过程的数值模拟
系部名称机电工程系
专业班级机械设计制造及其自动化10-1
学生姓名 222
学号 1022060125
指导教师 222
填表时间: 2012 年 03 月 23 日
填表说明
1.开题报告作为毕业设计(论文)答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。
2.此报告应在指导教师指导下,由学生在毕业设计(论文)工作前期完成,经指导教师签署意见、相关系主任审查后生效。
3.学生应按照学校统一设计的电子文档标准格式,用A4纸打印。
4.参考文献不少于8篇,其中应有适当的外文资料(一般不少于2篇)。
5.开题报告作为毕业设计(论文)资料,与毕业设计(论文)一同存档。
旋变转速计算的simulink仿真
旋变转速计算在Simulink中的仿真涉及到多个步骤。
首先,我们需要一个模型来描述旋变的输入和输出。
然后,我们需要使用Simulink的信号处理和控制系统工具箱来建立和运行仿真。
以下是一个简单的步骤:
1. 建立模型:在Simulink中,你需要首先建立一个模型来描述旋变的工作原理。
这通常涉及到使用信号源(例如正弦波或方波)来模拟旋变的输入,然后使用适当的滤波器或处理模块来模拟旋变的输出。
2. 配置参数:你需要为模型中的各个模块配置适当的参数。
例如,如果你使用的是滤波器模块,你可能需要设置滤波器的类型(例如低通、高通、带通等)和截止频率。
3. 运行仿真:一旦你的模型建立并配置了参数,你就可以运行仿真了。
Simulink会根据你设置的参数和模型来计算旋变的输出。
4. 分析结果:仿真完成后,你可以查看和分析结果。
这可能涉及到观察仿真波形、计算平均转速等。
注意:Simulink的具体操作可能会根据你的具体需求和所使用的Matlab版本有所不同。
我建议查阅Matlab的官方文档或者相关的教程以获取更详细的步骤和指南。
筒形件旋压数值模拟及工艺参数优化张晨爱;程春梅;李瑞琴【摘要】本文采用ANSYS/LS-DYNA显式块单元,映射网格划分实体模型,同时也使用了一些有效的加栽和处理边界条件的方法,从实际出发建立力学模型对筒形件强力旋压进行弹塑性有限元模拟,分析不同旋轮结构参数对旋压过程中应力应变的影响,对实际生产中优化工艺参数,提高产品质量提供了有力的依据.【期刊名称】《新技术新工艺》【年(卷),期】2010(000)007【总页数】4页(P98-101)【关键词】强力旋压;数值模拟;工艺参数;应力应变【作者】张晨爱;程春梅;李瑞琴【作者单位】国营第763厂,山西,太原,030041;国营第763厂,山西,太原,030041;中北大学,机械工程与自动化学院,山西,太原,030051【正文语种】中文【中图分类】TG386.4现代旋压技术广泛应用于航空、军工等金属精密加工技术领域,是小批量、多品种回转型薄壁壳体类零件的重要加工方法。
长期以来,旋压生产通常依靠经验,经反复试验来确定合理的工艺参数。
随着有限元数值模拟在旋压技术中的应用,使研究从以试验为主转为计算机数值模拟与试验相结合。
本文应用ANSYS/LS-DYNA对筒形件三旋轮强力正旋旋压进行了弹塑性有限元数值模拟,分析其旋轮结构参数(旋轮圆角半径、直径、成形角)对旋压过程中应力应变的影响规律,找出其影响程度最小的工艺参数,从而达到优化旋压工艺参数的目的,有利于企业提高产品质量,降低成本。
1 零件简介及工艺参数初选1.1 零件简介及工艺方法如图1所示,该零件为典型的筒形件,壁厚较薄,长径比较大,其尺寸精度及机械性能要求较高,材料为防锈铝5A06,毛坯为锻造件,经退火、机加而成。
工艺采用二道次旋压成形,其工艺流程为毛坯锻造→退火→毛坯机加→一次旋压→退火→二次旋压→机加。
为了保证毛坯与芯模有稳定的合适间隙,确定芯模与毛坯之间间隙为0.05~0.10 mm。
毛坯尺寸内径与零件的内径一致,毛坯长度根据旋压工艺图,按照旋压前后体积不变的原则计算求解得到。
专利名称:一种旋压仿真机械手
专利类型:发明专利
发明人:曾福全,袁伟,王波,胡小辉,彭海波,龙江申请号:CN201510567846.8
申请日:20150907
公开号:CN105127265A
公开日:
20151209
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本发明公开了一种旋压仿真机械手,包括一基座,所述基座的前侧处通过第一万向球活动连接有一赶棒,所述赶棒的中后端处连接有用于驱动其绕着该第一万向球全方位摆动的驱动机构,所述驱动机构设置于所述基座上。
控制电路可通过传感器记录人工驱动赶棒挤压坯料进行旋压加工时赶棒的摆动轨迹,然后控制电路再根据记录的摆动轨迹输出信号控制驱动机构驱动赶棒沿着记录的摆动轨迹摆动,即可达到模仿人工驱动赶棒挤压坯料进行旋压加工的目的,既可以加工复杂的产品,同时又可以代替人工驱动赶棒,减少工人工作量,另外,该旋压仿真机械手还可以长时间工作,提高产品的生产效率,增强企业的社会竞争力。
申请人:中山市鸿之远工业机器人有限公司
地址:528414 广东省中山市港口镇福田九路3号首层第1卡及二楼第1卡
国籍:CN
代理机构:广州嘉权专利商标事务所有限公司
代理人:李旭亮
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一种简易模拟旋压的数值仿真方法
旋压加工技术是一种节能优质的先进加工工艺,具有节能、环保等优点,但是由于加工工艺复杂,目前在工业制造中还没有普遍运用。
特别是gf6输出支架壳体这类具有复杂的几何结构的旋压工艺技术,目前没有详细的资料,被欧美等一些企业所垄断,这对于我国自行研发该产品的系列具有一定的困难。
因此有必要提出一种关于旋压加工虚拟仿真方法以减少该产品研发周期和成本。
尽管有限元模拟仿真技术已经在冷加工成型方面得到了广泛的应用,但是与旋压有关的有限元模拟仿真报道很少,特别是本文所讨论的具有内花键的复杂几何结构的模拟仿真还未见报道。
本文在旋压加工技术三维模拟仿真的基础上,提出一种简
易的数值仿真方法。
1 旋压加工的有限元模型
旋压加工过程是一个强非线性、大变形的金属塑性加工过程。
笔者曾运用mar。
软件进行该产品三维模型的强力旋压加工模拟,但是对于一个运用三维实体单元模拟旋压过程中的强非线性接触问题,划分单元数达到数万个以上,计算时间很长,每次计算要持续几十天时间。
而且对计算机的配置要求非常高,可知数值模拟耗费的代价很高,因此有必要寻找一种较为简便的模拟方法。
根据文献,采用平面应变的方法近似模拟旋压加工过程。
再根据实际观察旋压加工过程和三维有限元模拟计算结果可知,旋转加工的过程,如果忽略加工毛坯旋转加工产生的偏斜率,那么观察毛坯件在沿纵向变形的情况,将是由旋轮对毛坯件产生的向下压力和沿纵向的推力。
当用平面应变问题来近似模拟时,滚轮单纯对毛坯件沿纵向截面所产生的作用一面向下压,一面沿纵向推进的加工过程。
具体建立有限元模型方法如下。
采用abaqus软件expcilit模块,由于只关心毛坯件旋压加工中变形情况,将下模和旋压的滚轮设定为刚体,毛坯为变形体,按照实际加工进给路线设计出刚体滚轮的前进路线。
由于旋压零件关于上下对称,因此只考虑其上半部分具体模型,见图1所示。
其中,节点总数1039,刚性线性单元280个,可变形平面单元918个。
滚轮与毛坯、下模与毛坯的接触面根据实际情况进行定义。
加工的毛坯材料分别考虑两种材料,即所提供的冷轧钢材和经过热处理后的材料。
由于模拟仿真需要用到
材料的应力-应变曲线,因此首先将不同的材料在上海材料研究所做实验,得到相应的曲线[8]。
然后对两种不同材料状态以及不同形状的加工毛坯进行旋压加工模拟,每次计算时间需要5239min。
表1给出的是上
海材料研究所所做的材料试验结果。
2 计算结果
计算步骤模拟实际加工情况。
首先考虑毛坯件的形状为圆片,给出在不同材料和不同加工毛坯的几何形状
下,加工件内表面的等效应力分布情况。
2.1 冷轧材料做模拟旋压加工时计算
对于冷轧材料做模拟旋压加工时的计算,其工件内表面等效应力分布情况见图2所示。
在零件的端部和花键成形的末端应力较大,其vonmises等效应力>;5oompa。
图2 工件内表面等效应力分布
2.2 退火材料做模拟旋压加工时计算
对于经过热处理材料做模拟旋压加工时计算工件内表面等效应力分布情况见图3所示。
图3
其应力分布情况与第一种工况基本相同,其中vonmises等效应力<;50ompa。
2.3 考虑碗状毛坯件为退火材料的应力分布情况根据文献,将毛坯件做成变截面碗状,其等效应力在工件内表面分布情况见图4所示。
可见应力分布情况与前两种工况完全不同,在内花键成形部分的应力较小,最大应力发生在工件根部,最大的vonmises等效应力值<;400mpa。
图4
3 讨论
根据材料拉伸试验结果可知,经过退火处理后的材料与原材料相比,屈服极限没有变化,但是强度极限变
小,伸长率增加,截面收缩率增加。
经过退火处理后的材料与原材料毛坯模拟旋压计算结果相比,前者在旋压工件上下表面的应力比未加工的材料要小。
由此可以看出,经过退火处理后,材料进行旋压加工的质量要高。
根据计算所得到的旋压件应力分布看,沿零件上下两端应力较大。
实际加工过程证明了这一点,即该产品
易出现掉底和内花键根部开裂或齿形不饱满现象。
对毛坯的形状进行比较,可以看出用碗状毛坯材料进行旋压加工比对圆片状材料加工时的应力值要小。
因此,用于这种形状的毛坯件进行旋压加工比用原盘形状毛坯件易于旋压加工,特别是在形成饱满的内花键
方面成功率要高。
特别要指出的是,实际旋压实验结果和三维有限元模拟仿真结果都验证了由本文提出的方法的有效性。
采
用本文提出的方法,可以有效地确定出所要加工的毛坯件的大小尺寸。
对于全新设计的产品,可以运用上述方法,设计出各种不同形状、尺寸的毛坯件,分别进行模拟仿真,看看是否能够满足成形要求,旋压加工零件的应力分布是否满足设计要求。
通过比较可以设计出合理的用于旋压用的毛坯件。
而不需要利用材料体积不变原理,计算出复杂旋压件的体积,确定毛坯件形状和尺寸。
这样做可以节省研发费用和缩短研
发周期。