simufact车轮滚型及旋压案例

samwalt1985

    好久没有上网发帖了，打下广告先，小亮出品，必属精品！！！
    不知道大家有没有关注车轮旋压的呢？之前做了好些关于车轮方面的仿真，一直没有时间整理，今天整理一下了奉献给大家吧！希望大家多多交流，共同进步！加油！
我们都知道车轮的生产工艺根据材料不同采用的工艺也不同，常见的钢制分体车轮一般采用冲压加焊接的方式生产，好一点的还有整体辊压成形及旋压成形；现如今随着汽车轻量化的发展，铝合金车轮也日益常见，低端的采用铸造和锻造的方式加工，高端的还有先铸造或锻造出毛坯，然后再旋压；那么我们今天所讨论的案例就是关于高端车轮的辊压、旋压成形仿真。因为这些工艺不仅是实际加工中的难点，也是仿真模拟的难点。
    说到仿真，不得不说到相关软件，俺就俺的一些使用经验大概说一下吧！我们做旋压这种非稳态的仿真为了得到较为精确的计算结果，一般需要采用隐式非线性求解器、六面体单元及弹塑性材料模型进行仿真建模计算。而目前常用的金属成形仿真软件中，ANSYS主要用为线性求解器，主要为非线性求解，所以求解功能不足以解应对旋压成形的复杂计算。用得比较广泛的DEFORM呢？又无法进行六面体网格的划分及重划分，而且其弹塑性求解功能不够精确，弹塑性材料模型也很少。MARC和ABAQUS似乎同时满足以上两个要求，但作为通用有限元仿真软件，其操作的复杂性导致旋压仿真建模较为不易，因为车轮的旋压中，旋轮路径都是复杂的曲线，且芯模与顶料机构是主动旋转，旋轮在进给的同时，由于受到摩擦力的作用，发生被动旋转。这里，我还是比较推荐大家用simufact软件，因为simufact软件的求解器基于MARC求解器开发，同时提供了旋压仿真所需的六面体和实体壳单元以及相关的网格划分功能，而且可以方便的定义旋轮的复杂运动路径和主/被动旋轮旋转的边界条件（方法有很多，我这里采用的方法后面会降，最关键的是得到轨迹离散出来的坐标点数据，存为csv文件，然后导入simufact），相对于MARC与ABAQUS等通用仿真软件来说，更加方便！好了，废话不多说了！


1、先看看这个较为简单的车轮辊形，原始坯料为板材。这里面主动辊往里进给，被动旋转，芯辊主动旋转，外侧中间的导向辊原地被动旋转，两个端面轧辊也是被动旋转。这里面要注意网格划分要细一些，我这里用的5mm，旋转sheetmesh网格划分器，厚度方向3层网格，一共3万多单元

对应模型文件lunguspinning-ndz.rar，注：用simufact.forming12.0.1及以上版本打开

2、另外就是钢制车轮的旋压，一般重型卡车的车轮就是这样生产出来的，这里面的坯料为带中心孔板材，这个模型的复杂点就在旋轮不同，且轴向错距，一道次成形。

回弹对比，图中实体状态为理想零件，网格显示的为回弹后的



后来将芯模也划分了网格，对其加工中的应力进行分析

对应模型文件为steel-spinning.rar，请使用simufact.forming11.0.1及以上版本打开。
3、铝合金车轮的旋压，两个不同案例，一个案例计算中途发生折叠，计算不收敛，另一个案例，没有任何问题，计算完成，实际工艺生产中也表现出同样的问题。这里面要注意网格控制，不要太多，也不要太少，同时加上网格细化自动控制，比如下图所示，这样软件在网格重划分的时候，可以自动加密曲率较大的地方



这是计算完成的结果，出现折叠的。

工艺合理的。



这里再详细讲一下我是如何导入旋轮复杂的运动轨迹的，如果大家还有好的办法记得发上来分享哦！如下图所示，实际的运动轨迹我们已经在CAD软件中创建了。

主要步骤如下：
1、将轨迹曲线另存为IGES格式

2、导入Hypermesh进行线网格划分
3、导出为Marc格式文件

4、用记事本打开Marc网格文件，将节点坐标值复制另存为txt文档。
5、打开Excel，选择自文本导入数据。
6、按照如下格式建立对应旋轮的轨迹文件，另存为CSV格式文件。

7、在Simufact.forming软件中新建设备，选择自定义设备，选择时间-行程表，通过读取之前保存的CSV文件导入轨迹运动。
注意：
a、轨迹文件为时间-行程表，起点为第一个节点坐标，因此所有数据需要减去第一个节点坐标值
b、时间根据进给速度计算出来。

RathLusia

做了很多有用的例子，赞一个

RathLusia

不知道你这是用哪个版本作的，我想下Simufact v12找不到呢。

wjj560

你好，
想问问，我做两次连续(两个step)旋压的模拟，刀具移动，第一次做好了，运行正常，第二次，想回到起始位置有什么办法吗？出来安原来路径返回，还有什么办法？
谢谢

wangjinfei0909

感谢分享这么好的例子

samwalt1985

1、设定回程的运动，不一定是原始路径，只要不与坯料发生干涉即可，可以在很短的时间快速回程
2、导出第一道次计算的结果，重新对第二道次进行建模计算