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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大，參數(shù)設(shè)置也很多，很多設(shè)備的運動可以實現(xiàn)自動控制，這段時間恰好有時間，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，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，因為實際環(huán)軋設(shè)備中的運動就較為復(fù)雜，比如：抱輥的運動是被動的隨著環(huán)件的長大沿著固定的圓弧軌跡運動，且由于與環(huán)件接觸，發(fā)生被動旋轉(zhuǎn)。端面軋輥為主動旋轉(zhuǎn)（旋轉(zhuǎn)軸與總體坐標(biāo)成一定角度），而且需要隨著環(huán)件的長大后退，或者對環(huán)件高度方向進(jìn)行控制。主動輥需要主動旋轉(zhuǎn)（繞自身軸），芯輥需要沿環(huán)件徑向進(jìn)給，同時芯輥由于與環(huán)件接觸，還會發(fā)生被動的旋轉(zhuǎn)。以往我們都是手動的通過軋制理論或簡化模型來實現(xiàn)對環(huán)軋工藝的仿真，基于Abaqus軟件，通過計算出抱輥的軌跡和適當(dāng)?shù)奶砑舆吔鐥l件實現(xiàn)對抱輥的控制，是以往較為流行的方式，而其它的軟件如Deform、forge也號稱有專業(yè)的環(huán)軋模塊，但是通過大家的使用發(fā)現(xiàn)，Deform和forge的環(huán)軋模塊對環(huán)軋工藝有太多的簡化，無法對真實情況進(jìn)行仿真，比如在Deform和forge中默認(rèn)環(huán)件中心始終與主動輥和芯輥的中心在一條直線上，且直接不考慮抱輥對環(huán)軋的影響。而實際環(huán)軋中會遇到由于工藝參數(shù)的不合理造成軋制過程中的失穩(wěn)，這就無法通過Deform和forge軟件計算出來。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。 以往國內(nèi)外就有研究人員基于Abaqus進(jìn)行二次開發(fā)，實現(xiàn)了對抱輥和端面軋輥的自動控制，原理基本上都類似，simufact.forming中的環(huán)軋模塊也是聯(lián)合德國亞琛工業(yè)大學(xué)和SMS-MEER聯(lián)合開發(fā)而來，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），對于抱輥和端面軋輥可以實現(xiàn)自動控制，對于環(huán)軋仿真來說極為方便，所以使用時有一些需要注意的地方，特別是在前期CAD模型建立導(dǎo)入的時候。 注意：如下圖所示，在建模的時候請將總體坐標(biāo)系中XYZ平面的中心置于主動輥中心（涉及抱輥及端面軋輥的自動控制），如果端面軋輥為手動定義設(shè)備運動，使其沿徑向后退，則無需是Z軸中心位于主動輥中心。同理于抱輥。  一般來說，simufact.forming對于抱輥的控制還是比較精確的，如下圖所示，為抱輥X向中心隨時間變化曲線（仿真與實際對比）  下面來解釋一下RAW臥式環(huán)軋設(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，圖中個參數(shù)的含義及定義  1、在下拉框中選擇對應(yīng)模具作為主動輥，根據(jù)不同的方法來確定工件的直徑，手動定義或者由軟件自動根據(jù)主動輥幾何模型讀取最大直徑； 2、在抱輥和端面軋輥移動或旋轉(zhuǎn)之前，為RAW控制定義初始增量步，默認(rèn)的設(shè)置是立即開始RAW控制； 3、在模擬分析中，選擇邊界框或主動輥與測量輥之間的距離來幫助計算工件直徑，如果使用測量輥，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，這兩個別選擇反了），激活這個選項，選擇對應(yīng)的軋輥和定義直徑，并指定他的位置控制參數(shù)（實際設(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)件的長大而被動沿著固定圓弧運動），simufact.forming設(shè)備控制中也同樣使用的半徑、高度、長度，注意其高度、長度的定義（這些參數(shù)最好由實際設(shè)備獲取，不然會影響計算精度）； 5、同抱輥1，如果抱輥2被RAW控制激活這個選項，選擇對應(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、長度，注意其高度、長度的定義（特別注意抱輥2的H應(yīng)該設(shè)定為負(fù)值，一般來說如果定義了抱輥1，勾選抱輥2的時候，simufact.forming會自動定義抱輥2的參數(shù)）； 6、一旦在抱輥上X方向上的力超過給定的限制力，RAW將停止對這個軋輥的控制，這個軋輥將會被力控制并維持給定的力，請注意：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0KN力的顯示； 7、如果這個選項被激活，對應(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應(yīng)。端面軋輥1為Z軸正方向的軋輥），端面軋輥位置自動控制被激活，這個端面軋輥Y方向位置的移動與工件中心同時移動，使用“automatic with positioning”時，程序會在開始計算時，便將端面軋輥定位到與環(huán)件中心重合，然后隨著環(huán)件長大，環(huán)件中心后退，同時后退。使用“automatic without positioning”時，端面軋輥先在固定位置，一旦環(huán)件中心移動到端面軋輥前端軸線中心重合時，端面軋輥才開始隨動； 8、如果對應(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.軟件在每個增量步自動計算旋轉(zhuǎn)速度并賦值給端面軋輥，使其主動旋轉(zhuǎn)。端面軋輥需要定義旋轉(zhuǎn)軸（主動旋轉(zhuǎn)，定義3個點）； 9、芯軸由力限制，激活這里，選擇對應(yīng)的芯軸并定義限制力，請注意：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、激活這個選項，切向網(wǎng)格能夠在主動輥與工件接觸區(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，一種是維持這個細(xì)化區(qū)域的范圍不變，可能每當(dāng)工件旋轉(zhuǎn)一個小角度，細(xì)化的網(wǎng)格也旋轉(zhuǎn)了同樣的角度，要維持這個區(qū)域不變，后臺就會馬上按照設(shè)定的區(qū)域進(jìn)行remesh，經(jīng)過試驗，可能每計算一步就進(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，軟件自動讀取對應(yīng)幾何體的直徑，如果幾何體改變，還需要我們需要手動更新一下； B、一旦此處被激活，模型中抱輥將會根據(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)說明，注：V11.0及以前版本中無法實現(xiàn)端面軋輥的自動后退與旋轉(zhuǎn) 下面針對MERW立式環(huán)軋設(shè)備進(jìn)行相關(guān)的說明，MERW立式軋機與臥式軋機控制有不同的地方，最主要不同時MERW立式軋機中主動輥Main roll為主動進(jìn)給并旋轉(zhuǎn)，而臥式軋機中，主動輥不進(jìn)給，只是主動旋轉(zhuǎn)。同時MERW中只有一個抱輥，抱輥設(shè)置與臥式環(huán)軋設(shè)備中相同，在MERW中Simufact.forming軟件需要通過測量輥（metering roll）來測量環(huán)件外徑，測量輥需要定義彈簧，使其在加工過程中頂住環(huán)件。同樣，使用MERW設(shè)備時，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，主軋輥的進(jìn)給速度； 2、calibration velocity（v3）對環(huán)件進(jìn)行精整時，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，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)備作用時間，由于所有的參數(shù)均是基于軋輥外徑來定義，無法精確得知環(huán)件外徑在何時達(dá)到規(guī)定尺寸，一般可將此處設(shè)置一個較大的時間，當(dāng)程序計算到指定的外徑，程序會自動停止計算。如果定義過小，有可能會出現(xiàn)，環(huán)件還未達(dá)到規(guī)定尺寸，計算便停止； 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)備抱輥說明 12、旋轉(zhuǎn)對應(yīng)的軋輥，注意位置關(guān)系。 |
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