锻压工艺的数值模拟软件-QFORM

锻压工艺的数值模拟介绍

‐Qform

北京创联智软科技有限公司

刘寒龙

010‐84470288

数值模拟是工艺设计及改进的一种工具数值模拟是工艺设计及改进的种工具

内容纲要

•QFORM 软件简介•QFORM 软件功能•QFORM 软件特点•QFORM 应用实例•总结

1991 1991….1998…. 2011FORM FORM--2D

一个多人专业研发团队

历经20多年的软件开发 全力打造专业的锻压模拟软件

内容纲要

•QFORM 软件简介•QFORM 软件功能•QFORM 软件特点•QFORM 应用实例•总结

Q Form3D

用于多种材料成型工艺类型的模拟应用：

◆挤压成形

◆辊锻工艺

◆模锻

◆穿孔斜轧

◆热处理与微观组织预测

6‐曲轴锻压模拟，超过16.6万节点

汽车轴梁的锻压模拟

可以模拟各种锻造成型工艺Q Form

3D

挤压成形辊锻工艺模锻穿孔斜轧热处理与微观组织预测

内容纲要

•QFORM 软件简介•QFORM 软件功能•QFORM 软件特点•QFORM 应用实例•总结

软件特点

A. 网格

∙ 四面体有限元方法。

∙四面体有限元方法

∙ 全自动网格生成和无须人工干涉自适应网格再生。

∙ 刚‐粘‐塑性材料模型。

B. 模拟功能

∙ 非等温全三维变形模拟。

∙ 工件冷却模拟。

∙ 工件摆放中冷却模拟。

∙工件摆放中冷却模拟

∙ 自动连续模拟工艺链，链中可有99个不同的工序。

∙ 模具与工件自动定位接触。

∙ 锻锤或螺旋压力机多次打击模拟。

C. 支持数据库

数据库由QForm软件公司提供，也可以自编存入数据库，数据库为开放式结构。

∙ 材料数据库，包括机械特性（流动应力、弹性系数和热参数），模具材料和润滑剂。QForm可以提供多种钢材的数据和许许多多的合金（有色合金、耐热合金）数据。

∙ 设备数据库，包含机械偏心／曲柄压力机、锻锤、螺旋压力机、液压机和电镦机。热模锻‐曲轴

D. 工艺向导

∙ 几何数据，由CAD系统生成的零件及模具表面封闭的IGES文件。

∙ 由数据库提供工件和模具材料、润滑剂和设备参数。

∙ 工艺参数（工艺时间、模具最终位置等），这些数据在输入向导的引导下输入，从而避免数据遗漏。

E. 显示和输出

∙ 工件和模具都可以三维形式显示（应变、温度等）。

∙ 任意截面视图。

∙ 速度失量显示。

速度失量显示

∙ 力、能、功及速度曲线生成。

∙ 在截面上显示任何一点的变形情况。

∙ 将结果输出生成文件。

将结果输出生成文件

∙ 将工件变形形状和模具形状输出为dxf或IGES文件，转换到CAD系统中使用。∙ 显示变形工件金属流线。

∙ Ｑform可以将模拟结果进行动画演示。

可以将模拟结果进行动画演示

用户界面可以在一个项目中计算各

种工艺

每种方法都是包含多种工艺的工艺

链分析：

•加热Heating,

•预成型Preforming operations

•锻造Forging blows

•冷却Cooling

•热处理Heat treatment

模锻: the project, the cases, the actions

模锻: the project, the cases, the actions

QShape模块：CAD几何模型的接口模块

在CAD几何模型存在问题的区域进行网格自动优化

使用CAD几何模型生成的网格

优化后的网格

任意几何和任意数量模具都可以自动生成QShape模块:

•对于复杂几何计算快速

•格式兼容STEP 和IGES

•CAD几何上存在缺陷的位置优先处理

高阶网格使计算更精确

相同节点的有限元网格线性(左) 和二次(右)

线性网格

QForm2D 高阶网格

3D几何的精确描述

As in QForm 3D

网格完全自动生成网格自动生成

内容纲要

•QFORM 软件简介•QFORM 软件功能•QFORM 软件特点•QFORM 应用实例•总结

挤压成形

铝合金型材挤压成形的稳态阶段的模拟计算

Mixed Lagrange‐Euler model is used

对于复杂模具，Lagrange ‐Euler model 优势很明显

Lagrange model （小流动、小变形、网格随动）

Lagrange ‐Euler model

大流动、大变形、固定网格

*The tools design is provided by Compes S.r.l. (Italy)

型材挤压成形案例: 空心管坯挤压

挤压成形分阶段模拟

初始阶段

稳态阶段，成形

牵引力的影响

挤压成形‐benchmark test

*The test was done by Donatti L., Tomesani L., Schikorra M., Tekkaya E. Extrusion Benchmark 2007

// Proceedings of the Conference Latest Advances in Extrusion Technology and Simulation in Europe. –Bologna, 2007.