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simufact.formingV12環(huán)軋模塊參數(shù)設(shè)置詳解 已有8人參與
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大家通過(guò)我之前的帖子應(yīng)該可以了解，simufact.forming在自由鍛方面的功能較為強(qiáng)大，參數(shù)設(shè)置也很多，很多設(shè)備的運(yùn)動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，這段時(shí)間恰好有時(shí)間，就跟大家一起聊一聊環(huán)軋模塊的參數(shù)設(shè)定。關(guān)于環(huán)軋的相關(guān)工藝知識(shí)，大家有興趣的可以到網(wǎng)絡(luò)上查找資料學(xué)習(xí)一下。 環(huán)軋的仿真一直是所有軋制仿真中最為復(fù)雜的，因?yàn)閷?shí)際環(huán)軋?jiān)O(shè)備中的運(yùn)動(dòng)就較為復(fù)雜，比如：抱輥的運(yùn)動(dòng)是被動(dòng)的隨著環(huán)件的長(zhǎng)大沿著固定的圓弧軌跡運(yùn)動(dòng)，且由于與環(huán)件接觸，發(fā)生被動(dòng)旋轉(zhuǎn)。端面軋輥為主動(dòng)旋轉(zhuǎn)（旋轉(zhuǎn)軸與總體坐標(biāo)成一定角度），而且需要隨著環(huán)件的長(zhǎng)大后退，或者對(duì)環(huán)件高度方向進(jìn)行控制。主動(dòng)輥需要主動(dòng)旋轉(zhuǎn)（繞自身軸），芯輥需要沿環(huán)件徑向進(jìn)給，同時(shí)芯輥由于與環(huán)件接觸，還會(huì)發(fā)生被動(dòng)的旋轉(zhuǎn)。以往我們都是手動(dòng)的通過(guò)軋制理論或簡(jiǎn)化模型來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)軋工藝的仿真，基于Abaqus軟件，通過(guò)計(jì)算出抱輥的軌跡和適當(dāng)?shù)奶砑舆吔鐥l件實(shí)現(xiàn)對(duì)抱輥的控制，是以往較為流行的方式，而其它的軟件如Deform、forge也號(hào)稱有專業(yè)的環(huán)軋模塊，但是通過(guò)大家的使用發(fā)現(xiàn)，Deform和forge的環(huán)軋模塊對(duì)環(huán)軋工藝有太多的簡(jiǎn)化，無(wú)法對(duì)真實(shí)情況進(jìn)行仿真，比如在Deform和forge中默認(rèn)環(huán)件中心始終與主動(dòng)輥和芯輥的中心在一條直線上，且直接不考慮抱輥對(duì)環(huán)軋的影響。而實(shí)際環(huán)軋中會(huì)遇到由于工藝參數(shù)的不合理造成軋制過(guò)程中的失穩(wěn)，這就無(wú)法通過(guò)Deform和forge軟件計(jì)算出來(lái)。詳細(xì)的情況，已經(jīng)有很多相關(guān)資料可以參考，這里就不復(fù)述了。 以往國(guó)內(nèi)外就有研究人員基于Abaqus進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)抱輥和端面軋輥的自動(dòng)控制，原理基本上都類似，simufact.forming中的環(huán)軋模塊也是聯(lián)合德國(guó)亞琛工業(yè)大學(xué)和SMS-MEER聯(lián)合開(kāi)發(fā)而來(lái)，早期的版本（10.0）中與SMS-Rolltech軟件還有接口，可以導(dǎo)入相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。 simufact.forming中的環(huán)軋模塊中（RAW臥式環(huán)軋和MERW立式環(huán)軋），對(duì)于抱輥和端面軋輥可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，對(duì)于環(huán)軋仿真來(lái)說(shuō)極為方便，所以使用時(shí)有一些需要注意的地方，特別是在前期CAD模型建立導(dǎo)入的時(shí)候。 注意：如下圖所示，在建模的時(shí)候請(qǐng)將總體坐標(biāo)系中XYZ平面的中心置于主動(dòng)輥中心（涉及抱輥及端面軋輥的自動(dòng)控制），如果端面軋輥為手動(dòng)定義設(shè)備運(yùn)動(dòng)，使其沿徑向后退，則無(wú)需是Z軸中心位于主動(dòng)輥中心。同理于抱輥。  一般來(lái)說(shuō)，simufact.forming對(duì)于抱輥的控制還是比較精確的，如下圖所示，為抱輥X向中心隨時(shí)間變化曲線（仿真與實(shí)際對(duì)比）  下面來(lái)解釋一下RAW臥式環(huán)軋?jiān)O(shè)備控制參數(shù)，RAW臥式環(huán)軋一般用于軋制大型環(huán)件，而MERW立式環(huán)軋一般用戶小型環(huán)件的軋制，關(guān)于這兩個(gè)設(shè)備的區(qū)別，大家有興趣的可以在網(wǎng)絡(luò)上查找相關(guān)的資料進(jìn)行學(xué)習(xí)。 RAW設(shè)備控制界面如下圖所示，圖中個(gè)參數(shù)的含義及定義  1、在下拉框中選擇對(duì)應(yīng)模具作為主動(dòng)輥，根據(jù)不同的方法來(lái)確定工件的直徑，手動(dòng)定義或者由軟件自動(dòng)根據(jù)主動(dòng)輥幾何模型讀取最大直徑； 2、在抱輥和端面軋輥移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)之前，為RAW控制定義初始增量步，默認(rèn)的設(shè)置是立即開(kāi)始RAW控制； 3、在模擬分析中，選擇邊界框或主動(dòng)輥與測(cè)量輥之間的距離來(lái)幫助計(jì)算工件直徑，如果使用測(cè)量輥，需要選擇和定義其直徑，與MERW（立式環(huán)軋）相比較，一般測(cè)量輥由彈簧控制接觸環(huán)件； 4、如果抱輥1被RAW控制（注意右邊的小圖，抱輥1和抱輥2的區(qū)別，抱輥1是位于X軸正方向的軋輥，抱輥2是位于X軸負(fù)方向的軋輥，這兩個(gè)別選擇反了），激活這個(gè)選項(xiàng)，選擇對(duì)應(yīng)的軋輥和定義直徑，并指定他的位置控制參數(shù)（實(shí)際設(shè)備中抱輥連接著連桿和液壓缸，繞固定圓心和半徑隨著環(huán)件的長(zhǎng)大而被動(dòng)沿著固定圓弧運(yùn)動(dòng)），simufact.forming設(shè)備控制中也同樣使用的半徑、高度、長(zhǎng)度，注意其高度、長(zhǎng)度的定義（這些參數(shù)最好由實(shí)際設(shè)備獲取，不然會(huì)影響計(jì)算精度）； 5、同抱輥1，如果抱輥2被RAW控制激活這個(gè)選項(xiàng)，選擇對(duì)應(yīng)的軋輥和定義直徑，并指定他的位置控制參數(shù)，simufact.forming設(shè)備控制中也同樣使用的半徑、高度、長(zhǎng)度，注意其高度、長(zhǎng)度的定義（特別注意抱輥2的H應(yīng)該設(shè)定為負(fù)值，一般來(lái)說(shuō)如果定義了抱輥1，勾選抱輥2的時(shí)候，simufact.forming會(huì)自動(dòng)定義抱輥2的參數(shù)）； 6、一旦在抱輥上X方向上的力超過(guò)給定的限制力，RAW將停止對(duì)這個(gè)軋輥的控制，這個(gè)軋輥將會(huì)被力控制并維持給定的力，請(qǐng)注意：這是一次轉(zhuǎn)換，他將不能被轉(zhuǎn)換回RAW控制，默認(rèn)的設(shè)置是不轉(zhuǎn)換，盡管有個(gè)0KN力的顯示； 7、如果這個(gè)選項(xiàng)被激活，對(duì)應(yīng)的軋輥被選擇（同抱輥一樣，注意所選中端面軋輥與右圖中的對(duì)應(yīng)。端面軋輥1為Z軸正方向的軋輥），端面軋輥位置自動(dòng)控制被激活，這個(gè)端面軋輥Y方向位置的移動(dòng)與工件中心同時(shí)移動(dòng)，使用“automatic with positioning”時(shí)，程序會(huì)在開(kāi)始計(jì)算時(shí)，便將端面軋輥定位到與環(huán)件中心重合，然后隨著環(huán)件長(zhǎng)大，環(huán)件中心后退，同時(shí)后退。使用“automatic without positioning”時(shí)，端面軋輥先在固定位置，一旦環(huán)件中心移動(dòng)到端面軋輥前端軸線中心重合時(shí)，端面軋輥才開(kāi)始隨動(dòng)； 8、如果對(duì)應(yīng)端面軋輥的“Rotation roll”被激活，則端面軋輥的旋轉(zhuǎn)將與工件的旋轉(zhuǎn)同步，simufact.軟件在每個(gè)增量步自動(dòng)計(jì)算旋轉(zhuǎn)速度并賦值給端面軋輥，使其主動(dòng)旋轉(zhuǎn)。端面軋輥需要定義旋轉(zhuǎn)軸（主動(dòng)旋轉(zhuǎn)，定義3個(gè)點(diǎn)）； 9、芯軸由力限制，激活這里，選擇對(duì)應(yīng)的芯軸并定義限制力，請(qǐng)注意：這是一次性轉(zhuǎn)換，他將不能被轉(zhuǎn)換回RAW控制，默認(rèn)設(shè)置是不轉(zhuǎn)換，盡管顯示為0KN； 10、激活這個(gè)選項(xiàng)，切向網(wǎng)格能夠在主動(dòng)輥與工件接觸區(qū)域被細(xì)化（需要在ringmesh里面設(shè)定細(xì)化區(qū)域critical part），這里面有兩種remesh的方式，一種是維持這個(gè)細(xì)化區(qū)域的范圍不變，可能每當(dāng)工件旋轉(zhuǎn)一個(gè)小角度，細(xì)化的網(wǎng)格也旋轉(zhuǎn)了同樣的角度，要維持這個(gè)區(qū)域不變，后臺(tái)就會(huì)馬上按照設(shè)定的區(qū)域進(jìn)行remesh，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，可能每計(jì)算一步就進(jìn)行一次網(wǎng)格的remesh，另一種方式正好相反；  A、一旦此處被激活，軟件自動(dòng)讀取對(duì)應(yīng)幾何體的直徑，如果幾何體改變，還需要我們需要手動(dòng)更新一下； B、一旦此處被激活，模型中抱輥將會(huì)根據(jù)設(shè)定的參數(shù)被放置到指定的位置，一般不需要激活； 以上為simufact.forming軟件中臥式環(huán)軋RAW參數(shù)的詳細(xì)說(shuō)明，注：V11.0及以前版本中無(wú)法實(shí)現(xiàn)端面軋輥的自動(dòng)后退與旋轉(zhuǎn) 下面針對(duì)MERW立式環(huán)軋?jiān)O(shè)備進(jìn)行相關(guān)的說(shuō)明，MERW立式軋機(jī)與臥式軋機(jī)控制有不同的地方，最主要不同時(shí)MERW立式軋機(jī)中主動(dòng)輥Main roll為主動(dòng)進(jìn)給并旋轉(zhuǎn)，而臥式軋機(jī)中，主動(dòng)輥不進(jìn)給，只是主動(dòng)旋轉(zhuǎn)。同時(shí)MERW中只有一個(gè)抱輥，抱輥設(shè)置與臥式環(huán)軋?jiān)O(shè)備中相同，在MERW中Simufact.forming軟件需要通過(guò)測(cè)量輥（metering roll）來(lái)測(cè)量環(huán)件外徑，測(cè)量輥需要定義彈簧，使其在加工過(guò)程中頂住環(huán)件。同樣，使用MERW設(shè)備時(shí)，建模初期，也需要注意相關(guān)的坐標(biāo)系。與RAW不同，XY的中心需要與芯輥中心重合。   如上圖設(shè)備控制界面所示，這里面有幾個(gè)關(guān)鍵的參數(shù)： 1、Start velocity of roll（V1）主軋輥初始進(jìn)給速度； 3、end velocity（V2）環(huán)件達(dá)到指定外徑（D2）時(shí)，主軋輥的進(jìn)給速度； 2、calibration velocity（v3）對(duì)環(huán)件進(jìn)行精整時(shí)，主軋輥進(jìn)給速度； 8、Initial outer diameter of workpiece（D1）工件初始外徑； 9、Switch diameter of workpiece（D2）工件達(dá)到改指定外徑，主軋輥進(jìn)行速度轉(zhuǎn)換（V1—V2轉(zhuǎn)換）； 10、Final outer diameter工件最終外徑； 6、Nr. Rotation精整時(shí)，主軋輥旋轉(zhuǎn)圈數(shù)；   4、Rotation主軋輥轉(zhuǎn)速； 5、Max.press time最大設(shè)備作用時(shí)間，由于所有的參數(shù)均是基于軋輥外徑來(lái)定義，無(wú)法精確得知環(huán)件外徑在何時(shí)達(dá)到規(guī)定尺寸，一般可將此處設(shè)置一個(gè)較大的時(shí)間，當(dāng)程序計(jì)算到指定的外徑，程序會(huì)自動(dòng)停止計(jì)算。如果定義過(guò)小，有可能會(huì)出現(xiàn)，環(huán)件還未達(dá)到規(guī)定尺寸，計(jì)算便停止； 7、Direction of main roll主軋輥旋轉(zhuǎn)方向定義，正向/反向； 11、參考RAW設(shè)備抱輥說(shuō)明 12、旋轉(zhuǎn)對(duì)應(yīng)的軋輥，注意位置關(guān)系。 |
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