面臨的挑戰(zhàn):
來(lái)自??怂箍档慕鉀Q方案:
a) 模擬仿真軟件
皮帶輪屬于盤(pán)轂類(lèi)零件,一般相對(duì)尺寸比較大,制造工藝上一般以鑄造、鍛造為主。皮帶輪通常與相對(duì)柔軟的與之相適應(yīng)的傳動(dòng)帶配合,構(gòu)成帶傳動(dòng)系統(tǒng)。此類(lèi)傳動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)有:皮帶輪傳動(dòng)能緩和載荷沖擊;皮帶輪傳動(dòng)運(yùn)行平穩(wěn)、低噪音、低振動(dòng);皮帶輪傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,調(diào)整方便;皮帶輪傳動(dòng)對(duì)于皮帶輪的制造和安裝精度不像嚙合傳動(dòng)嚴(yán)格;皮帶輪傳動(dòng)具有過(guò)載保護(hù)的功能;皮帶輪傳動(dòng)的兩軸中心距調(diào)節(jié)范圍較大。因此在一些農(nóng)業(yè)機(jī)械,小型發(fā)電機(jī)、減速器、空壓機(jī),軋花機(jī)、紡織機(jī)械等領(lǐng)域都有應(yīng)用,相對(duì)比較經(jīng)濟(jì),實(shí)用。
海克斯康的一系列仿真分析軟件,對(duì)于皮帶輪的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)提供了有效的工具,可以大大減少帶輪的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)成本和周期。
? 帶傳動(dòng)分析模塊
Adams/Machinery為設(shè)計(jì)人員和工程師提供了一套定制的工具套件,包括所有Adams縱向機(jī)械工具模塊:齒輪模塊、帶傳動(dòng)模塊、鏈傳動(dòng)模塊、軸承模塊、纜索模塊和電機(jī)模塊。
① 為常見(jiàn)傳動(dòng)機(jī)械零件進(jìn)行高保真的仿真模擬,無(wú)需專(zhuān)家知識(shí)和經(jīng)驗(yàn);
② 極為快速的建模-解算-評(píng)估,提高了設(shè)計(jì)效率;
③ 通過(guò)用戶(hù)向?qū)Ы缑鎸?shí)現(xiàn)復(fù)雜機(jī)械部件的自動(dòng)化建模,包括幾何特征及部件之間的相互作用關(guān)系,省時(shí);
④ 提供從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的多層次模型定義選項(xiàng),靈活;
⑤ 預(yù)定制標(biāo)準(zhǔn)化的測(cè)試輸出,方便對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行輸出和評(píng)估;
⑥ 作為Adams/View的插件,支持Master key token方式獲得使用授權(quán)。
其中Adams Machinery Belt是一個(gè)高效的帶傳動(dòng)專(zhuān)用工具,可對(duì)多種類(lèi)型的皮帶輪進(jìn)行建模及評(píng)估,包括一般平面帶、V型帶、楔形帶等,研究傳動(dòng)帶系統(tǒng)傳動(dòng)比、張緊器變化、帶的動(dòng)力學(xué)行為等對(duì)系統(tǒng)性能的影響。
? 疲勞分析模塊
一些受力復(fù)雜的大型構(gòu)件或關(guān)鍵機(jī)械部件往往要進(jìn)行可靠性分析,從有限元的角度分析可以使計(jì)算結(jié)果更加準(zhǔn)確,若再采用有限元軟件進(jìn)行輔助分析,就會(huì)令計(jì)算工作量大大降低。利用Nastran軟件和有限元分析方法,對(duì)帶傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行可靠性分析,計(jì)算結(jié)果能精確反映受力零件應(yīng)力集中部位及各部位的應(yīng)力值。通過(guò)工作應(yīng)力值與材料許用應(yīng)力值的比較,對(duì)零件結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn),有效降低應(yīng)力集中,提高零件的可靠性。
MSC Nastran嵌入疲勞是基于 CAE預(yù)測(cè)疲勞的全新方法,首次將疲勞分析為有限元解算過(guò)程的一部分,而不是作為后處理。改進(jìn)了目前繁重而耗時(shí)的疲勞求解過(guò)程。由于大幅減少了各種疲勞計(jì)算文件的數(shù)量,從而大大縮短了總計(jì)算時(shí)間,Nastran嵌入疲勞徹底改變了當(dāng)前的疲勞計(jì)算模式。 借助嵌入Nastran的疲勞(NEF)軟件,不再需要龐大的應(yīng)力(中間)文件。由此無(wú)需傳輸應(yīng)力文件,大大降低了對(duì) CPU(內(nèi)存)的需求,真正實(shí)現(xiàn)了在內(nèi)存中進(jìn)行疲勞計(jì)算,使疲勞計(jì)算成為可能。
參考文獻(xiàn):劉濤, 楊長(zhǎng)征. 基于Nastran的十字軸萬(wàn)向節(jié)有限元分析[J]. 鄭州輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2009, 24(2).
b) 成形仿真軟件
對(duì)于壁厚變化較大且?guī)в型古_(tái)的零件,通常采用整體鑄造、拼焊和鍛后切削加工的方式來(lái)制造,但這樣制造出來(lái)的零件整體力學(xué)性能較差,成本及能耗較高且工序多效率低,往往無(wú)法滿(mǎn)足其使用要求,也不符合節(jié)能與綠色制造的社會(huì)發(fā)展趨勢(shì)。
本軟件通過(guò)模擬鍛造、鈑金成形、旋壓、擠壓及熱處理的過(guò)程,可以驗(yàn)證、優(yōu)化工藝方案和模具結(jié)構(gòu),不僅可以穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量,還能最大限度的降低制造成本。
? 沖鍛成形模塊
沖鍛成形工藝是在板材沖壓與鍛造復(fù)合塑性成形技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種復(fù)合成形工藝,兼有普通板料沖壓的低壓力及鍛造成形的高精度,可成形壁厚有變化的零件。本模塊可以有效模擬鈑材沖壓時(shí)的變形、溫度場(chǎng)及應(yīng)力應(yīng)變等。通過(guò)模擬鈑金成形和鍛造過(guò)程,可以有效改善產(chǎn)品缺陷的問(wèn)題。
① 鈑金成形模塊
傳統(tǒng)鈑金成形主要依據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù),工作量大、周期長(zhǎng)、效率低、費(fèi)用高、缺少科學(xué)性和預(yù)見(jiàn)性。往往需要進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)才能得到較為合理的工裝設(shè)計(jì)和工藝參數(shù),對(duì)人力和物力的消耗極為巨大。使用本模塊,通過(guò)減少物理實(shí)驗(yàn)次數(shù);減少因物理實(shí)驗(yàn)或工藝不當(dāng)造成的材料和模具損耗;優(yōu)化工藝路線(xiàn),減少工藝步驟,減少工時(shí)從而節(jié)約能源及相關(guān)人力物力,通過(guò)縮短新產(chǎn)品研發(fā)時(shí)間,降低廢料率,減少資源耗費(fèi),提高工作效率,達(dá)到最終最大程度降低制造成本的目的。
在實(shí)際零部件的生產(chǎn)中,往往是多種工藝混合使用,從原材料到成品往往是一個(gè)工藝鏈。部件中的主要結(jié)構(gòu)件對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求極為嚴(yán)格,如果工藝鏈中的任何一環(huán)出現(xiàn)問(wèn)題,均會(huì)影響最終產(chǎn)品的質(zhì)量。如果無(wú)法對(duì)產(chǎn)品加工的工藝鏈仿真,只是局限于某一種工藝,那么這種簡(jiǎn)化的模型由于沒(méi)有考慮前一步工序的影響,將會(huì)導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果與實(shí)際結(jié)果存在較大誤差。本模塊針對(duì)不同工序數(shù)據(jù)可以無(wú)縫連接,極大的提高了仿真模型與實(shí)際工藝鏈的吻合性及仿真的精確度。同時(shí)工裝和工藝參數(shù)的設(shè)計(jì)由經(jīng)驗(yàn)型向科學(xué)計(jì)算型轉(zhuǎn)變,提高材料加工工藝裝備設(shè)計(jì)的科學(xué)性和精確性。在現(xiàn)有生產(chǎn)工裝不變的前提下,實(shí)現(xiàn)提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的。并可通過(guò)以下方面大幅減少研發(fā)和生產(chǎn)成本:減少模具設(shè)計(jì)過(guò)程中由測(cè)試產(chǎn)生的工作量、縮短研發(fā)時(shí)間;根據(jù)壓力機(jī)沖壓能力對(duì)工藝過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化、完成復(fù)雜模具的優(yōu)化設(shè)計(jì),通過(guò)加強(qiáng)工程師對(duì)工藝過(guò)程的理解,實(shí)現(xiàn)模具載荷的優(yōu)化仿真來(lái)得到更高的工藝穩(wěn)定性和成形質(zhì)量。
典型案例:
② 鍛造仿真模塊
冷鍛仿真模塊
冷鍛是指在材料的再結(jié)晶溫度范圍內(nèi)發(fā)生的顯著成形過(guò)程,其成形溫度通常是在室溫條件下。材料在冷鍛過(guò)程中,高壓載荷的作用下發(fā)生塑性形變,將坯料加工至所需形狀。通過(guò)本功能模塊的模擬仿真過(guò)程,可協(xié)助用戶(hù)預(yù)防以下缺陷的產(chǎn)生:起皺、填充性不足、切邊后的材料缺陷、斷裂、模具超負(fù)荷。進(jìn)行仿真時(shí),用戶(hù)需要定義幾乎所有與成形工件相關(guān)的邊界條件,比如壓力機(jī)和模具彈簧。本模塊可協(xié)助用戶(hù)完成完整的邊界條件定義,這在仿真工件的回彈時(shí)非常有必要,這將保證仿真的精度和穩(wěn)定性。
熱模鍛仿真模塊
熱模鍛仿真是當(dāng)今CAE領(lǐng)域不可分割的一環(huán)。 本軟件模塊將便捷、直觀(guān)、易用集成在一起,為熱鍛工藝的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供高質(zhì)量的指導(dǎo)和預(yù)測(cè)。它能夠過(guò)減少開(kāi)發(fā)循環(huán)次數(shù)降低研發(fā)成本、降低試驗(yàn)成本,縮短新品上市周期。優(yōu)化模具使用壽命,降低模具成本;提高機(jī)器利用率,從而降低固定成本;提高材料利用率,降低生產(chǎn)成本(比如減少毛刺等);優(yōu)化工藝過(guò)程,降低制造成本;提高單個(gè)工藝過(guò)程的效率,降低能源成本。同時(shí)提高工藝穩(wěn)定性,提高了目標(biāo)工件質(zhì)量;
熱鍛模塊可對(duì)零件制造的整個(gè)熱鍛工藝鏈進(jìn)行全方位仿真:比如從坯料下料開(kāi)始,承接坯料初始熱處理、鐓粗、預(yù)成形和終鍛、修邊、沖壓、校正、冷卻、最終熱處理等。主要用于高于再結(jié)晶溫度成形的工藝仿真,除熱模鍛成形仿真之外,模塊中還包含了切邊、加熱、冷卻、磨具應(yīng)力分析等一系列與熱鍛相關(guān)的仿真模塊,滿(mǎn)足全方位的仿真需求。 除此之外,還支持其它類(lèi)似的熱擠壓成形仿真:比如說(shuō)軋制工藝仿真。該模塊不僅可以對(duì)坯料的軋制過(guò)程進(jìn)行仿真,還可在一定精度上還原軋機(jī)和軋輥的復(fù)雜運(yùn)動(dòng),并對(duì)模具應(yīng)力進(jìn)行分析,還可非常精準(zhǔn)的還原設(shè)備運(yùn)動(dòng)規(guī)律。用戶(hù)可按需對(duì)模具的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行方便的定位,一旦定義后,軟件會(huì)自動(dòng)將運(yùn)動(dòng)規(guī)范保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中以備后續(xù)使用,協(xié)助進(jìn)行模具設(shè)計(jì)。
通過(guò)仿真將實(shí)際的測(cè)試和優(yōu)化搬運(yùn)到虛擬電腦中,大大節(jié)約了成本。
汽車(chē)連桿模擬圖和生產(chǎn)車(chē)間的實(shí)物圖
熱鍛模塊采用獨(dú)有的雙求解器(FE和FV)求解技術(shù),內(nèi)置強(qiáng)大的沖壓、摩擦數(shù)據(jù)庫(kù),且支持簡(jiǎn)便的用戶(hù)自定義材料數(shù)據(jù)輸入,能夠?yàn)橛脩?hù)提供非常全面、快速、準(zhǔn)確的仿真。輕松打破2D與3D直接的仿真界限,在工藝鏈中進(jìn)行2D和3D的混合仿真,或進(jìn)行全工藝的3D仿真,實(shí)現(xiàn)工藝鏈無(wú)縫對(duì)接計(jì)算,結(jié)果自動(dòng)傳遞。雙求解器優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),使用FV求解器可進(jìn)行可靠、精確的皺褶檢測(cè),通過(guò)FE保證高效的求解速度,能夠有效應(yīng)對(duì)各種任務(wù):模具、設(shè)備剛度的快速定義;工藝過(guò)程的魯棒性分析;對(duì)CAD數(shù)據(jù)格式進(jìn)行自動(dòng)離散;通過(guò)模具應(yīng)力分析功能,可對(duì)模具見(jiàn)的裝配關(guān)系所產(chǎn)生的應(yīng)力進(jìn)行仿真;基于非耦合仿真方法進(jìn)行模具應(yīng)力仿真;定義彈簧模具;實(shí)現(xiàn)沖孔、修邊仿真并簡(jiǎn)便轉(zhuǎn)換模具類(lèi)型(將模具類(lèi)型轉(zhuǎn)變?yōu)榭勺冃文>呋驇鳠岬膭傂阅>撸粺o(wú)飛邊精細(xì)模鍛;考慮壓力機(jī)撓度的仿真設(shè)計(jì);進(jìn)行壓力演變預(yù)測(cè)分析;彈塑性熱力耦合材料模型;預(yù)測(cè)回彈和殘余應(yīng)力;對(duì)機(jī)械連接結(jié)果進(jìn)行虛擬拉伸試驗(yàn);進(jìn)行帶結(jié)果的后處理裝配計(jì)算;并能根據(jù)分析結(jié)果,自動(dòng)生成結(jié)果評(píng)價(jià)報(bào)告。
熱鍛工藝模擬
實(shí)現(xiàn)熱鍛、開(kāi)式模鍛、閉式模鍛、熱擠壓、模鍛、錘鍛、多向模鍛等熱成形工藝仿真分析。熱鍛工藝包括兩種算法:有限單元法(FEM)和有限體法(FV),分別對(duì)應(yīng)隱式非線(xiàn)性求解器和顯示非線(xiàn)性求解器。兩種算法可以相互切換,即使用有限體法(FV)可以快速高效的計(jì)算大變形金屬材料流動(dòng)和折疊,幫助用戶(hù)判斷金屬的材料流動(dòng)和折疊情況,同樣使用有限單元法(FEM)也可以分析材料流動(dòng)和折疊,但是計(jì)算效率稍微低點(diǎn)。這樣用戶(hù)可以使用兩種算法交互優(yōu)化模型。同樣可以多工序連續(xù)仿真成形。
多向熱鍛成形
可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜變形;多個(gè)工具、多個(gè)方向作用變形,很好的、精準(zhǔn)的控制各個(gè)工具的精準(zhǔn)運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)容易,定義簡(jiǎn)單。
多向鍛造
熱連鍛工藝
從加熱分析到多次鍛壓工序,每次仿真分析都考慮上一工序的溫度、應(yīng)力、應(yīng)變等結(jié)果分布,保證了和實(shí)際分析的對(duì)應(yīng),充分考慮各工序的變形過(guò)程和變形結(jié)果。
有限體積法:獨(dú)有的有限體積法,可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜材料加工工藝仿真??焖儆?jì)算成形。
? 旋壓成形模塊
旋壓成形技術(shù)精度高、節(jié)能、動(dòng)平衡好、無(wú)環(huán)境污染,克服了傳統(tǒng)制造工藝的缺點(diǎn),并逐漸淘汰了鑄鐵等傳統(tǒng)皮帶輪,實(shí)現(xiàn)了皮帶輪的輕量化。旋壓是利用旋輪對(duì)旋轉(zhuǎn)的坯料施加壓力,使其產(chǎn)生逐點(diǎn)的塑性變形,從而獲得各種母線(xiàn)形狀的回轉(zhuǎn)體零件的塑性加工方法。在實(shí)際生產(chǎn)中,影響旋壓過(guò)程的工藝參數(shù)眾多,如何設(shè)置最佳的工藝參數(shù)配置是制定旋壓工藝方案的重點(diǎn)。由于其成形工藝的復(fù)雜性,單純采用物理實(shí)驗(yàn)和理論解析的方法難以準(zhǔn)確高效地解決實(shí)際問(wèn)題,數(shù)值模擬仿真成為研究旋壓成形皮帶輪的重要工具。
本模塊可以靈活設(shè)置單輪旋壓、多輪旋壓,主動(dòng)旋轉(zhuǎn)和被動(dòng)旋轉(zhuǎn),可以直接將旋輪行走的軌跡曲線(xiàn)導(dǎo)入,方便用戶(hù)前處理建模,采用彈塑性求解器,能夠精確分析回彈,貼膜程度等。
客戶(hù)簡(jiǎn)介: