佳工机电网 在线工博会 我的佳工网 手机版 English
关键字  
  选择展区 >>
您的位置: 首页 > CAD/CAM/PDM/PLM展区 > CAE/模拟仿真展厅 > 产品库 > 技术论文 > 正文 产品库 会展 人才 帮助 | 注册 登录  
CAE/模拟仿真
 按行业筛选
 按产品筛选
查看本类全部文章
e展厅 产品库 最新动态 技术文章 企业目录 资料下载 视频/样本 反馈/论坛
  技术应用 | 基础知识 | 外刊文摘 | 业内专家 | 文章点评 投稿 发表科技文章 
结构CAE技术在冷挤压模具设计中的应用
作者:
欢迎访问e展厅
展厅
2
CAE/模拟仿真展厅
通用有限元分析软件, 结构分析软件, 动力学分析软件, 声学分析软件, 板料冲压成形模拟软件, ...
摘要:近年来CAE(Coputper Aided Engineering)技术得到快速发展,为模具工业提供了更强大的技术支持。在冷挤压模具设计中,模具强度的校核设计是其中的关键,在很多情况下要靠经验来进行设计。应用结构CAE技术能方便准确地进行复杂模具成型零件及模具装配部件的强度、刚性的校核计算。笔者结合近年来的实际工作经验,谈谈应用UC软件的结构CAE技术在冷挤压模具设计中的应用。
关键词:结构CAE 冷挤压模具设计 强度 棱核

1 结构CAE技术概述

结构CAE技术主要是应用有限元方法,通过给定条件如材料属性、负载条件、边界条件、装配连接设定等,对结构进行力学、热学的分析及诊断,提供给用户具体、形象的数据表达形式.以便进行结构设计校核数据。

目前,开发对象的自动离散及有限元分析结果的计算机可视化显示技术“瓶颈”现象巳逐步解决,对象的离散从手工、半自动到全自动,从简单对象的单维单一网格到复杂对象的多维多种网格单元,从单材料到多种材料,从单纯购离散到自适应离散,从对象的性能校核到自动自适应动态设计、分析,计算结果的可视化显示可对应力、应变和温度等场的静动态显示、彩色调色显示,也可对受载对象可能出现缺陷(裂纹等)的位置、形状、大小及其可能波及区域等进行显示。

2 结构CAE技术在模具设计中的应用

模具常常工作在高压、高温的工况下,如冷挤压模具工作在高压状态下,热锻模具工作在高压高温状态下,强度与稳态校核显得很重要;压铸模、塑料成型模工作在高压高温状态下,模具结构的刚性与热力性校核显得很重要。有必要清楚模具的工作状况并进行模具的强度、刚性等校核,使模具能安全、长寿命的工作,保证产品的质量。

传统的模具设计主要是根据设计资料和设计人员的经验来进行,校核计算往往进行得粗略且不全面,不能精确反应模具的实际工况。虽然CAD/CAM技术在模具设计制造中得到了广泛的应用,但其优越性仅体现在设计、加工效率与精度上,结构性的模具设计及其校核却往往无能为力。模具制造完成后常常需要多次试验、返修与改进,甚至模具报废,造成很大的损失。如今大型CAD/CAE/CAM软件系统(如UG、Pro/E等)和专门CAE软件系统(如ANSYS等)功能越来越强大,应用结构CAE技术可以对所设计的摸具进行结构性校核,在设计阶段及时改善模具结构,从而大大提高模具的一次试模成功率。图1是应用结构CAE技术进行模具设计的一般步骤。

3 应用UG软件的结构CAE技术进行冷挤压模具设计范例

如图2所示是冷挤压工序件简图,材料15钢,圆桶形外形,内花键槽孔,规格为6mm×23mm×28mm×6mm,此工序件采用冷挤压一次成型,计算得所需坯料尺寸为φ40mm×20.6mm。

模具工作部分基本结构中凸模与凹模组合,如图3所示。经计算得模具受到的最大单位挤压应力为1870MPa,在此压力下,根据经验凹模采用3层预应力组合凹模,内圈与中圈,中圈与外圈的单面过盈量均为0.32mm。凸模材料采用W6Mo5Cr4V2,凹模内圈采用YG20;中圈采用4Cr,硬度为42-44HRC;外圈采用40Cr,硬度为38-40HRC。

在冷挤压模具设计中,模具强度需得到可靠的保证。因此,必须对模具零件进行严格的强度校核计算。在此采用UG软件的结构CAE模块功能对凸模和组合凹模进行强度校核计算。

对于凸模,分别赋予材料属性、负载条件、边界条件,并对凸模进行有限元网格划分等,如图4所示。给定条件后进行求解运算,结果如图1所示,用不同颜色或其它方式可观察出凸模各处的应力值。其最大压应力值为3781MPa。

对于凹模组合的校核计算,首先要确定预应力的值。其可以根据过盈量的数值,通过结构CAE分析来获得。首先假定顶应力的值,由结构CAE得出变形量.看是否与过盈量吻合,如此反复,可得出正确预应力的值。经此方法求出中圈与内圈的变形量分配为0.24mm与0.0Bmm;考虑到中圈外缘变形量为0.20mm,因此外圈与中内圈组合的变形量分配为0.40mm与0.10mm。得出中圈与内圈的预应力值为610MPa,中圈与外围的预应力值为650MPa。图6是绐中圈内缘面赋予一定预应力的值进行的分析结果,由图6可观察出内缘面与外缘面的变形量。

对于组合凹模,是多个零件的组合,应用结构CAE进行整体校核计算有别于单个零件对象。除对每个零件进行有限元网格划分外,还须对中圈与内圈、中圈与外圈进行曲面接触网格划分,同时赋予预应力。经分析结果如图7所示。内圈凹模所受最大应力为1724MPa,中圈所受最大应力为514MPa,外圈所受最大应力为478MPa。

从分析结果来看,模具零件所受的应力均在其许用应力范围之内。如果分析结果超过许用应力,必须修改设计方案,修改后的方案有必要再一次运用结构CAE进行校核。(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者,请点击此处) (4/5/2005)
查看更多CAE/模拟仿真相关文章: more
·西门子数字孪生解决方案推动水下农业发展 Siemens (4/7/2022)
·CAE仿真的并行实现 newmaker (6/2/2006)
·ABAQUS壳单元在有限元分析中的应用研究 邱智学 黄菊花 谢世坤 刘志云 (4/4/2006)
·基于网络与VR技术的机电产品协同设计 刘子建 张建华 盛晓敏 (2/4/2006)
·MoldFlow软件优化模具型腔尺寸 文劲松 麻向军 (10/21/2005)
·用MSC.Patran快速建立双轴柔性铰链六面体有限元模型 (9/15/2005)
·轮式装载机工作装置的有限元分析 山东大学模具中心 李梦贤 (5/20/2005)
·SimOffice之MSC.ADAMS v2005 MSC.software (4/5/2005)
·SimOffice之MSC.Dytran v2005 MSC.software (4/5/2005)
·ANSYS Workbench仿真平台实现协同设计 (4/5/2005)
查看相关文章目录:
·CAD/CAM/PDM/PLM展区 > CAE/模拟仿真展厅 > CAE/模拟仿真文章
·模具设计与制造展区 > 冲压模具/锻压/冷镦模具展厅 > 冲压模具/锻压/冷镦模具文章
文章点评 查看全部点评 投稿 进入贴吧


对 CAE/模拟仿真 有何见解?请到 CAE/模拟仿真论坛 畅所欲言吧!


网站简介 | 企业会员服务 | 广告服务 | 服务条款 | English | Showsbee | 会员登录  
© 1999-2024 newmaker.com. 佳工机电网·嘉工科技