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DEFORM紧固件仿真方案(上)

2015/10/26    来源:安世亚太    作者:晏建军      
关键字:DEFORM  紧固件  仿真  工艺  
本文详细介绍了DEFORM在紧固件行业仿真的解决方案,并列举了DEFORM紧固件成形及模具应力分析的应用案例。

1金属成形仿真技术对紧固件制造企业的作用和重要性

1.1材料加工行业DEFORM仿真建设的必要性

    以信息技术为代表的现代科学技术的发展对制造业提出了更高、更新的要求,随着制造业信息化应用的不断深入,制造业将同新技术和新兴产业的发展共同进步。DEFORM技术已成为制造性企业信息化发展的重要内容,DEFORM的发展也逐渐占据了工艺设计与模具制造的高端位置。采用有限元DEFORM软件,可提高加工件的研发进度和模具设计制造水平,对于企业来说,DEFORM成形仿真无论是从产品品质的提高、交付周期的缩短、研发成本的降低等方面都可增强企业的核心竞争力。

    同时DEFORM分析仿真软件的出现给设计带来了革命,变经验设计为科学设计、变实测手段为仿真手段、变规范标准为分析标准、变传统手工分析技术为现代的计算机仿真分析技术,从而提高产品质量、缩短新产品开发周期、降低产品整体成本、增强产品系统可靠性,也就是增强创新能力、应变能力和竞争力。

图1 DEFORM在材料加工流程中的分析方案

图1 DEFORM在材料加工流程中的分析方案

1.2紧固件制造行业对DEFORM技术的需求分析

    以螺栓、螺钉、螺丝、螺母、小轴和空心轴套为主的紧固件产品制造主要通过冷镦成形工艺,因工业需求量大、种类多,因此紧固件的产品设计及制造不断更新。随着整体设备使用要求的提升,对于连接紧固件的质量、制造成本、开模周期都有更高的要求。紧固件制造在传统试模过程中常出现成形缺陷,如折叠、开裂、充型不足等,在其冷镦模设计中常出现断裂、寿命短等不合理组模结构,都将拖延设计制造周期,增加成本,不利于市场的竞争。

    对于紧固件产品在制造及设计方面的问题,可以利用DEFORM的加工工艺及结构分析功能来予以分析解决。比如,利用DEFORM分析冷镦、滚丝等制造工艺、利用模具应力分析解决模具设计的短寿命及危险断裂的问题,利用结构分析功能评估紧固件在使用过程中的松弛、变形等问题,以此预测成形缺陷,优化工艺参数,修正结构设计、提升模具使用寿命、加快研发速度等,如下所述:

1.2.1DEFORM软件需求分析

    1.紧固件冷镦成形工艺分析:

    紧固件冷镦成形过程属于材料大变形的塑性成形过程,成形工艺及毛坯设计不合理的条件下,加工件容易产生各种成形缺陷,包括成形吨位过大、填充不满、折叠、裂纹等。DEFORM的冷镦分析模块,可以将冷镦、滚丝、多步镦锻等工艺的试模过程通过数值模拟方法得以快速和准确地实现,预测成形过程中可能出现的缺陷、优化预成形毛坯设计及工艺方案,缩短研发周期,降低试模成本。

    2.紧固件工艺优化分析:

    紧固件成形工艺的优劣可能造成加工的难易程度、紧固件的成形质量等的差异,质量差的紧固件则影响产品市场竞争力。通过DEFORM的多方案工艺模拟,从而在预设工艺条件下设计预成形毛坯尺寸,计算成形力、加工硬化、应力应变分布等结果,获得优化的工艺控制参数集预成形毛坯设计方案,获得高质量的成形紧固件。

    3.冷镦模应力及设计分析:

    紧固件冷镦成形模具设计因成形过程受力原因可能造成模具局部受力过大,出现模具塑性变形、脆性断裂及使用寿命较短的问题。DEFORM能够分析整个冷镦过程中所设计模具的受力情况,计算模具各组件应力分布,发现危险部位,评估模具疲劳寿命及指导进行模具结构优化设计,改善受力情况,提升模具使用寿命。

    4.紧固件结构使用性能分析:

    DEFORM采用结构分析功能及良好的非线性材料及接触计算,分析紧固件在铆接、安装、攻丝、装配循环载荷条件下的结构变形、应力变化、预紧力、松弛等方面的结果,评估紧固件结构设计优劣及抗循环载荷作用下的结构变形性能,提升产品设计水平和质量。

1.2.2硬件与操作系统要求

    DEFORM软件支持平台:

    主流的32位和64位PC或工作站,支持Windows XP/Vista/7,UNIX,Linux等操作系统;支持并行。

责任编辑:吴星星
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