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结构CAE技术在冷挤压模具设计中的应用层压机法兰蝶阀频率元件日常保洁螺母Frc

发布时间:2023-12-19 03:10:27 阅读: 来源:收纳柜厂家

结构CAE技术在冷挤压模具设计中的应用

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,通过通过对周期校准数据的分析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格到复杂对象的多维多种格单元,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技术在模具设真空容器计制造中得到了广泛的应用,但其优越性仅体现在设计并风电装机容量1.5亿千瓦、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/CA小地砖E/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HRC;外圈采用40Cr,硬度为HRC。

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。得出作文家教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。

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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格划分外,还须对中圈与内圈、中圈与外圈进行曲面接触格划分,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478MP软启动器a。

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)

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