simufact钣金冲压及焊接一体化仿真 - 图文(3)

2019-02-15 11:24

??焊接工艺仿真

可对气保焊、氩弧焊、激光焊及电子束等常见焊接工艺的仿真,用户只需定义简单焊接工艺参数即可进行焊接仿真。并可以考虑成形及热处理的影响。

??工艺参数优化

工艺参数优化。 ??工装优化

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可对实际工装进行优化。 ??温度场分析

热力耦合计算,温度场预测分析。 ??应力应变分析

工件加工时不同部位应力应变分析。 ??设备吨位分析

设备吨位及模具各向受力分析。 ??相变分析

可对热加工及热处理过程中的相转变进行分析。 ??硬度分析

可对热加工及热处理完成后工件硬度进行分析。

3.3 simufact软件工作原理

通过CAD软件建立几何模型,然后导入simufact软件中。设置好相关参数如:工艺参数(转速、压下速度、压下量、摩擦等)、材料性能参数(材料数据库中选择/手动添加新材料)、其它计算控制参数等。然后提交给计算机进行计算。计算完成后,通过后处理分析计算结果。能否正确成形。如果不能,我们需要返回重新设计工艺参数,然后进行计算分析。通过在计算机上进行多次仿真,便相当于做了多次的物理实验,结合实际工程经验。我们便可以很快得出合理的工装设计和工艺参数匹配。

修改工装设计,重新计算 修改工艺参数,重新分析 几何建模 相关参数设置 计算 结果分析 3.4 simufact国内客户成功案例

3.4.1钣金成形案例

厚板成形模拟单元:实体单元/实体壳单元 优点:相对壳单元与膜单元计算要更加精确 适用:厚度大于2mm

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“通过实际使用及与实际对比发现simufact.forming中厚板冲压模拟计算结果和实际生产呈现的结果基本一致,simufact采用实体单元进行中厚板钣金成形模拟,相对于壳单要精确。”——某汽车零件厂工艺部门工程师 3.4.4焊接案例

有限元模型:

材料:16MnCr5,常温屈服应力约为400Mpa左右。焊接两个零部件相连处的三道焊缝

焊接工艺及参数:

采用机械手进行焊接,焊缝之间移动时间约为8S,整个焊接过程约为650S。 焊接参数:焊接电压:30V,焊接电流150A,焊接速度400mm/min;图21为建立的焊接仿真模型。

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图9为建立的焊接仿真模型

为了分析3条焊缝采用何种焊接顺序焊后变形最小,我们需要计算不同焊接顺序合焊接方向。经过初步分析,一共三条焊缝,同时考虑焊接先后顺序和焊接方向时,一共有24种不同的工艺。如图10所示,如图10(a)表示的焊接工艺,先焊“1”,然后顺时针依次焊接“2”和“3”,焊接方向按照顺时针为“+”,逆时针为“-”,我们就将这种工艺表示为:“123”,以此为标准。如图10(b)所示的工艺,先焊“2”,方向为逆时针,因此表示为“-2“。然后顺时针焊“1”,最后顺时针焊“3”。就表示为:“-213”。

1

1

3 2

-2

3

(a)123 (b)-213

图10 焊接顺序和焊接方向示意图

在Simfact.welding中,焊接宏观分析主要有三方面,即焊接残余应力分析、焊后变形分析和焊接温度场分析。在工程上,前两种分析更为重要,更具有实际意义。通过分析不同方向的应力和变形我们可以选出最优的焊接工艺方案。

图11各图显示了不同采用不同焊接工艺焊接完成后构件上Y方向的焊接残余应力分布。从各图中可以看出, Y向应力较大区域基本上集中于序号“3”的焊缝周围。序号“2”焊缝周围较小,序号“1”焊缝周围受力很小。其中连接板和管材靠近焊缝处受到-Y方向的应力(图中蓝色区域),根据采用的工艺不同,在-330Mpa左右。而焊缝周围则主要受到+Y向的应力,根据采用的工艺不同,大多数均稳定在470Mpa左右。构件其余地方的应力基本上较低,均保持在50Mpa左右。由于序号为“3”和“2”的焊缝周围受到沿Y正反两个方向的较大应力作用。因此可得,无论采取何种工艺进行焊接,构件沿Y方向的破坏主要发生在序号为“2”和“3”的两个焊缝周围。(限于篇幅,没有列出所有图片)

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(123) (132)

图11 Y向应力分布云图

由图12可以看出,采取不同工艺时,构件上出现+X向(图示红色区域)和-X向(图示蓝色区域)变形。(限于篇幅,没有列出所有图片)

(123) (132)

图12 X方向变形分布云图

表1为各向应力和变形的最大值汇总。从表中我们不难看出,经过观察发现X、Y、Z向较大变形量在表中用红色字体标出。然后对相应的工艺进行排除。经过对比发现工艺“-231”和“-23-1”焊接完成后,构件中各向变形及总变形在这16种工艺中是较小的。但是进过前面应力的分析结果,我们发现采取工艺“-231”焊接后构件中的应力较工艺“-23-1”焊完后的应力要大。综合考虑分析,工艺“-23-1”在24种不同工艺中是最为合理的。

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