沖壓仿真技術(shù)介紹及在工程中的導(dǎo)入

1、FOXCONN-WLBG-MPM PROTOTYPE SHOP,沖壓仿真技術(shù)介紹 及在工程中的導(dǎo)入,FOXCONN-WLBG-MPM PROTOTYPE SHOP,一.前言 二.技術(shù)介紹 1.新軟體使用的背景 2.主流軟體的技術(shù)介紹 3.沖壓仿真專業(yè)術(shù)語介紹 4.仿真分析所需要的信息 三.功能和運用 1.組織架構(gòu) 2.功能和方向 3.流程分析 四.結(jié)束語,FOXCONN-WLBG-MPM PROTOTYPE SHOP,一.前言,任何一項新技術(shù)在單位的引入,發(fā)展,深植都離不開高層高度重視,中層的竭力扶持和執(zhí)行層貫徹實施. 有著將CAD/CAM成功推廣經(jīng)驗的MPM, 沖壓仿真CAE技術(shù)同樣可以在沖

2、模廠這片技術(shù)肥沃的土壤迅速成長.,FOXCONN-WLBG-MPM PROTOTYPE SHOP,一.新軟體使用的背景,二.技術(shù)介紹,塑膠產(chǎn)品仿真軟體Moldflow，C-flow在產(chǎn)品開發(fā)階段得到了各方認(rèn)可，沖件產(chǎn)品有沒有這樣的軟體呢？ 沖件產(chǎn)品缺陷表現(xiàn)為材料縮頸，破裂，拉痕，殘余應(yīng)力變形(回彈)造成的形位精度的丟失，仿真軟體可不可以真實再現(xiàn)這些現(xiàn)象？ 汽車行業(yè)大量使用CAE工具，3C行業(yè)運用如何?,FOXCONN-WLBG-MPM PROTOTYPE SHOP,世界各大公司都廣泛采用CAE技術(shù)來提高產(chǎn)品設(shè)計與制造能力，沖壓仿真技術(shù)100%覆蓋了汽車制造行業(yè)！,FOXCONN-WLBG-MP

3、M PROTOTYPE SHOP,FOXCONN-WLBG-MPM PROTOTYPE SHOP,FOXCONN-WLBG-MPM PROTOTYPE SHOP,FOXCONN-WLBG-MPM PROTOTYPE SHOP,靈活性與可加工性,嘗試新的材料 和工藝,縮短開發(fā)周期,消除/減少 試驗?zāi)?目的:在可控的成本范圍內(nèi)，準(zhǔn)時完成模具開發(fā),使用低噸位 的沖床,降低模具成本,改善產(chǎn)品壽命,周期,質(zhì)量,成本,FOXCONN-WLBG-MPM PROTOTYPE SHOP,可以簡單給這種新軟體一個概念：沖壓工程分析軟體就好象一臺沖床，輸入各種外界條件，最終就可以得到一個數(shù)值顯示的“產(chǎn)品”。從成形過

4、程和結(jié)果的數(shù)值可以顯示各種缺陷的生成，以判斷工藝的優(yōu)劣。,FOXCONN-WLBG-MPM PROTOTYPE SHOP,靜態(tài),“準(zhǔn)” 靜態(tài),動態(tài),結(jié)構(gòu)問題,金屬成形,碰撞問題,S F = 0,S F 0,S F = ma,隱 式 方 法,顯 式 方 法,二.主流軟體的技術(shù)基礎(chǔ)介紹,FOXCONN-WLBG-MPM PROTOTYPE SHOP,沖壓過程是個瞬態(tài)過程，所以從數(shù)值計算的角度來說，即可以使用隱式算法求解，也可以使用顯式算法求解。 Implicit 隱式算法：要求矩陣轉(zhuǎn)置與對角化，所以能處理的模型較小，同時求解過程中必須進(jìn)行收斂疊代。 Explicit 顯式算法：不必進(jìn)行矩陣轉(zhuǎn)置與對

5、角化，也不需進(jìn)行收斂疊代與檢查。 主流的解決方法比較完美的結(jié)合了兩者的優(yōu)點：使用顯式時間積分來仿真成形過程（forming），使用隱式時間積分來仿真回彈過程（springback）。,FOXCONN-WLBG-MPM PROTOTYPE SHOP,FOXCONN-WLBG-MPM PROTOTYPE SHOP,隱式時間積分算法: 時間t+Dt 時計算平均加速度位移:,顯式時間積分算法： 用中心差分法在時間 t 求加速度: 其中Ftext為施加外力和體力矢量, Ftint為下式?jīng)Q定的內(nèi)力矢量: 新的幾何構(gòu)形由初始構(gòu)形xo加上位移增量 獲得,FOXCONN-WLBG-MPM PROTOTYPE S

6、HOP,板成形分析軟體： Dynaform: 美國 求解器為LS-DYNA 兼具顯式隱式算法 Pamstamp2G: 法國 兼具顯式隱式算法 Autoform: 德國 隱式算法 Fastform，Superform等等,FOXCONN-WLBG-MPM PROTOTYPE SHOP,體積成形分析軟體： LS-DYNA : 兼具顯式隱式算法 Superform : 求解器為MRC 兼具顯式隱式算法 Superforge: 有限體積法 Deform: 專業(yè)體成形軟體,FOXCONN-WLBG-MPM PROTOTYPE SHOP,三.沖壓仿真專業(yè)術(shù)語介紹,CAE: Computer Aided E

7、ngineering 計算機輔助工程 FEA :Finite Element Analysis 有限元分析 Tensile Testing: 拉伸實驗,FOXCONN-WLBG-MPM PROTOTYPE SHOP,Stress ( s )：sENG = F/Ao 工程應(yīng)力=受力/面積 Strain ( e )：eENG= (l lo)/ lo 工程應(yīng)變=（最終長度-初始長度）/初始長度 Youngs Modulus of Elasticity ( E ) 楊氏模量 s = E e（彈性階段） Yield Stress ( sY ) 屈服應(yīng)力 Ultimate Tensile Stress (

8、UTS) 抗拉強度 material strength coefficient （K） 材料的硬化系數(shù)（塑性階段） work hardening exponent （n） 材料的硬化指數(shù)（塑性階段）,彈性,塑性,s = E e,sY,UTS,s= K en,FOXCONN-WLBG-MPM PROTOTYPE SHOP,各向同性材料,各向異性材料,HILL 90 模型,各向異性系數(shù) Lankford ratio :,Isotropic Normal Anisotropic Planar Anisotropic /Orthothrpic,R0 = R45 =R90 =1 R0 = R45 =R9

9、0 1 R0 R45 R90,FOXCONN-WLBG-MPM PROTOTYPE SHOP,Forming Limit Diagram (FLD)：FLD是一種非常有用的工具，它可以通過工件上任意一點位置上主應(yīng)變和次應(yīng)變的數(shù)值在FLD上投影一點，通過在FLD上投影點的位置來判斷工件上這個位置的變形狀況。,Maj,Min,主應(yīng)變是變形后，橢圓長軸的方向，恒為正。 次應(yīng)變是變形后，橢圓短軸的方向，可正可負(fù)。,FOXCONN-WLBG-MPM PROTOTYPE SHOP,FOXCONN-WLBG-MPM PROTOTYPE SHOP,回彈SPRINGBACK,應(yīng)力釋放過程,有限元的回彈解釋： 在

10、成形的下死點，模具完全閉合時，工件內(nèi)的殘余應(yīng)力和工件與模具的接觸力平衡。當(dāng)工件脫離模具時候，這種平衡被打破，工件會達(dá)到一個新的平衡狀態(tài)。實際上，這個過程是部分釋放在工件內(nèi)的殘余應(yīng)力，并達(dá)到一個新的平衡狀態(tài)的過程，工件形狀也發(fā)生了變化。,FOXCONN-WLBG-MPM PROTOTYPE SHOP,回彈計算有兩種方法 : = Static co-processor隱式求解 - 使用隱式求解器 能夠取得比較好的求解精度，但是由于需要矩陣轉(zhuǎn)置與對角化，對于大模型可能內(nèi)存的需求非常大，無法完成運算。 = Dynamic relaxation method顯式求解 -使用顯式求解器 - 不需要矩陣轉(zhuǎn)置

11、與對角化，所以處理大的模型會比較容易，對內(nèi)存需求小，對CPU需求高。,FOXCONN-WLBG-MPM PROTOTYPE SHOP,四.進(jìn)行仿真分析所需要的信息,下面列表是完成一個仿真過程所必須的信息： 1.表達(dá)模具3D外形的IGS文件，或其他可表達(dá)3D信息的文件 2.下料尺寸的2D圖檔，以及在模具上定位關(guān)系尺寸。 3.模具部件在成形時候的運動以及位置關(guān)系，例如動作的先后順序，速度等。 4.壓料的方式和壓料力大小，例如是使用氣缸或彈簧，優(yōu)力膠等，使用類型以及數(shù)量，預(yù)壓量等等。 5.材料的牌號，厚度。（詳細(xì)參數(shù)見下表）,FOXCONN-WLBG-MPM PROTOTYPE SHOP,FOXCO

12、NN-WLBG-MPM PROTOTYPE SHOP,三.功能和運用,1.組織架構(gòu),Prototype shop,工程分析課,板成形組,體成形組,沖模廠,FOXCONN-WLBG-MPM PROTOTYPE SHOP,2.功能和方向,產(chǎn)品設(shè)計初期仿真能做什麼? 1 . 對比不同的材質(zhì)和材料厚度對成形性能的影響，厚度分布圖和應(yīng)力應(yīng)變分布圖，供產(chǎn)品設(shè)計人員借鑒. 2 . 提供各種工藝方案（拉伸，擠出，鍛造等）仿真結(jié)果，為整體方案確定提供有利與產(chǎn)品制造的建議.,FOXCONN-WLBG-MPM PROTOTYPE SHOP,產(chǎn)品設(shè)計階段仿真能做什麼? 1. 盡早發(fā)現(xiàn)成形問題，利於costdown.

13、2. 精確估計成型所需要的噸位，經(jīng)濟(jì)選擇沖床. 3. 展開產(chǎn)品，評估坯料尺寸，提供報價依據(jù).,FOXCONN-WLBG-MPM PROTOTYPE SHOP,展開所需時間 : 30 - 120min,預(yù)估成形力所需時間 : 120 - 480min,快速預(yù)估 : 60 - 240min By Qucikstamp,精確預(yù)估 : 120 - 480min By Autostamp or Dynaform,FOXCONN-WLBG-MPM PROTOTYPE SHOP,FOXCONN-WLBG-MPM PROTOTYPE SHOP,產(chǎn)品最小圓角為0.4,FOXCONN-WLBG-MPM PROTO

14、TYPE SHOP,產(chǎn)品最小圓角為0.8,FOXCONN-WLBG-MPM PROTOTYPE SHOP,模具設(shè)計階段仿真能做什麼? 1. 優(yōu)化下料尺寸，在材料成本和成形質(zhì)量上找到平衡點，並可提供復(fù)雜形狀的下料刀口尺寸. 2. 對比不同的成形參數(shù)對產(chǎn)品的影響（壓料力，入口圓角，抽引高度等）. 3. 預(yù)測回彈變形以及回彈補償量.,FOXCONN-WLBG-MPM PROTOTYPE SHOP,FOXCONN-WLBG-MPM PROTOTYPE SHOP,FOXCONN-WLBG-MPM PROTOTYPE SHOP,軟EG料的回彈變形,FOXCONN-WLBG-MPM PROTOTYPE SHOP,硬EG料的回彈變形,FOXCONN-WLBG-MPM PROTOTYPE SHOP,工站排布,報價,客戶來檔,