DEFORM軟件在大批量鍛壓生產(chǎn)中的模具壽命分析
隨著國內自動化生產(chǎn)程度的不斷提高，大批量生產(chǎn)鍛件時，模具的壽命問題不僅僅關系到生產(chǎn)成本問題，模具工作部分的精度保持性還會影響到產(chǎn)品質量、設備損耗，后續(xù)加工成本等問題。
目前我國的模具壽命提高主要從模具材料、模具加工工藝等方面進行提高。隨著有限元仿真軟件的出現(xiàn)，從鍛壓工藝、模具結構設計方面進行分析優(yōu)化變的更加容易，但都僅僅只實現(xiàn)了當前一個生產(chǎn)工序的模擬，與大批量連續(xù)生產(chǎn)過程中實際結果相差較大。
DEFORM軟件做為全球最知名的工藝仿真軟件，在金屬加工模擬仿真不斷追求與實際更加貼近的模擬計算方法，最早開發(fā)了模具應力分析的耦合法和插值法。v11.0版本后，率先推出了MO多工序模擬技術，將整個加工工藝過程聯(lián)合模擬，考慮了前后工序的影響，模擬結果與實際生產(chǎn)結果相符度更高。
使用DEFORM軟件通過一個鍛件生產(chǎn)過程的有限次循環(huán)模擬，可以觀察到模具的溫度分布差異性較大，研究分析模具的多次循環(huán)鍛打有利于提高批量生產(chǎn)過程中的鍛件質量穩(wěn)定性和模具壽命。
模擬一個、數(shù)個鍛件的連續(xù)生產(chǎn)過程容易了，但大批量自動生產(chǎn)時，一百件件、甚至幾萬件過后，模具狀態(tài)變量分布如何預測？如果完全的上百次鍛壓過程循環(huán)模擬，計算量大，計算時間太長也不可接受。因此，經(jīng)過開發(fā)人員大量研究和試驗比對，DEFORM v12.1推出了全新的分析模塊——too llife模具壽命分析向導模塊，在批量生產(chǎn)過程中，從模具的溫度、磨損、應力、壽命等四個方面進行分析，短時間內完成模擬計算，為優(yōu)化鍛造工藝和模具設計提供可靠的理論依據(jù)。
批量鍛造生產(chǎn)下模具溫度模擬原理如下圖所示，工藝研究人員先模擬設置一個循環(huán)周期的前處理設置，包括了模具鍛前、鍛中、鍛后的傳熱、噴霧冷卻等模擬，形成一個完整生產(chǎn)周期的模擬，再對整個工序N次循環(huán)模擬，之后對每次循環(huán)模擬的熱流結果提取，通過數(shù)學模型預測后期的熱流變化，將熱流重新施加到模具表面，得到M此循環(huán)周期后的溫度分布，這里N的值遠遠小于M。同樣的方法也適用于模具磨損預測。
模擬計算原理
循環(huán)設置
整個設置過程向導化操作，自動化程度高，分為研究物體選擇、數(shù)據(jù)提取、曲線擬合、模擬控制、DB文件生成五個過程。
設置流程
后處理結果的展示方面，DEFORM軟件同時開發(fā)了新的顯示功能，包括了多次循環(huán)后的模具溫度、磨損率、磨損深度、幾何變化等結果分布，用戶只需輸入循環(huán)次數(shù)，即可自動顯示相關變量的分布。
600次循環(huán)模擬結果
圖中模具幾何根據(jù)磨損情況的更新也是一大亮點，軟件根據(jù)Archard磨損準則，對磨損率進行平滑處理，以提供更規(guī)則的幾何形狀更新。
2D模具幾何磨損更新
3D幾何磨損更新疲勞是影響模具壽命的重要因素，疲勞分析需要批量生產(chǎn)中模具應力的循環(huán)加載歷史（應力/應變變化），而傳統(tǒng)的耦合法模具應力分析計算量大，插值法應力分析只能同時計算某一個時刻的應力分析，DEFORM軟件在新的版本中對計算效率高的插值法設置進行更新，允許選擇多個時刻的受力狀態(tài)，同時進行插值法模具應力分析，快速提取模具的應力/應變加載過程。
多步插值法模具應力法分析
再結合DEFORM工序循環(huán)設置，得到循環(huán)鍛打過程中的模具應力變化，如下圖所示，十個循環(huán)鍛打過程中模具不同位置的應力變化曲線。
最后可通過Basquin方程，對模具疲勞分析。DEFORM在未來的版本開發(fā)中將進一步完善相關設置，推出更多更先進的模擬計算功能。
深圳市有限元科技有限公司（簡稱元王）是一家計算機輔助工程CAE為主業(yè)，以工程仿真軟件開發(fā)為核心，集CAE仿真軟件銷售、CAE仿真咨詢、CAE培訓、CAE軟件二次開發(fā)為一體的國家高新企業(yè)。
公司成立于2007年，不僅是Deform、Abaqus、Flotherm、Hyperworks、Moldex3D等世界知名CAE軟件的代理商，還是國內領先的CAE仿真應用綜合解決方案提供商。深耕CAE領域十三載，依托深厚的CAE技術背景和豐富的工程經(jīng)驗，為中興、三一重工、一汽、格力、大族激光等1200多家客戶提供高水平的CAE工程咨詢服務，獲得客戶的高度認可。真正為客戶提供全維度CAE解決方案，構筑企業(yè)仿真體系，提升仿真應用能力，解決實際工程問題，助力卓越產(chǎn)品創(chuàng)新研發(fā)！
來源：安世工坊
