基于工程应用的Vear CAD

介绍了辊锻数值模拟软件的主要特点和使用特性，指出辊锻过程的计算机数值模拟必定成为辊锻新产品开发的重要前期环节。

    中国汽车业的迅猛发展带动了锻造工业的繁荣，而原材料价格的上涨和竞争的日趋激烈，迫使制造企业必须不断降低成本。为缩短新产品设计周期，降低成本,企业必须不断积极地研究和采用新技术和新工艺。锻造模拟软件作为企业的有力工具，可分析改进锻造成形工艺，最大限度地减少原材料的消耗，同时还可以避免形成缺陷，改善锻件金属组织结构，并且可以大大缩短新产品的开发周期。

    目前，辊锻是国内外广泛采用的一种较为先进的塑性成形工艺，它既可以作为模锻前的制坯工序，亦可以直接辊制锻件，具有生产效率高、节约材料、锻件尺寸稳定、金属流线好和模具使用寿命高等优点。现已广泛用于现代汽车、拖拉机、动力机、航空以及日用品制造工业中。

    金属材料的热加工是十分复杂的高温、动态和瞬时过程，过程开放性差。坯料在旋转的上下辊之间的模具中变形时，必然存在前滑和后移( 见图1) 。因此，辊锻模的设计要有大量复杂的计算，主要依靠设计人员的经验。VeraCAD 软件( 见图2) 是德国ERATZ 工程公司和DGN 有限公司与SMS Eumuco 有限公司共同开发的,专门用于设计辊锻机模具。2001 年，获国际锻造技术协会最佳锻造发明金奖。

    1. 主要特点

    ( 1) 模拟时间快捷。
    ( 2) 独立的二维和三维模拟程序。
    ( 3) 简单清晰的操作界面。
    ( 4) 几何图形数据方便导入。
    ( 5) 完全的自动模拟和简单编辑的结合。
    ( 6) 锻件和模具应力分析。

    2. 软硬件要求

    VeraCAD 软件安装时，需要微软WI NDOWS95 、WI NDOWS NT 以上的操作系统，486 以上的处理器，8 M 以上( 推荐64 M) 的内存。

    3. 使用特性

    Vera CAD 可以与现在流行的CAD 系统，像ProE/UG/ CATI A/ 结合使用。VeraCAD 用标准接口先将三维CAD 锻件几何图形导入，准备需要使用的锻模或锻件图形数据( 带飞边或不带飞边的，对称件或弯曲件) ，有Euklid、IGES 、VDAFS、STL 4 种数据类型进行数据接口。VearCAD 对锻件的复杂程度基本没有限制，设计完成后再将网面辊锻模图形或实体辊锻模图形导出。导入锻件几何图形后，在CAD 窗口可以显示图3所示图形。VeraCAD 根据用户提供的三维CAD 几何图形，在给出原材料尺寸并兼顾考虑锻件冷热状态的情况下，进行精确的体积计算，获得质量分配图，同时可用筛选功能增加飞边材料或未充满区域的材料。

    Vera CAD 支持当前使用的CAD 系统。Vera CAD 有基本的几何图形操作功能，如镜像、旋转、删除或放大缩小。质量分配图中也有最终辊坯的设计图形，不过其形状需尽可能简单。对于弯曲件，先交替输入弯曲的多异线，它通常是几何图形的中心线，质量分配图的计算用线1 表示。对于对称件，人机对话很少，但对弯曲件，要输入多异线或修改数据，完全自动计算质量分配后，获得二维质量分配曲线图，变长度坐标显示横截面积，对弯曲件X 轴是线1 所示的多异线( 见图4) 。

    Vera CAD 协助设计人员简化最终辊坯的质量分配,清楚地指出可能出现的未充满区域或材料多余的区域，图4 中线1 表示最终辊坯的质量分配情况。三维动画用于检查简化的最终辊坯是否符合原始的CAD 几何图形的所有质量分配特性。这种检查有利于在设计初期就发现辊锻模具或辊锻毛坯可能出现的缺陷。最终辊坯可以有各种形状的横截面，如连杆样件显示的一系列圆形和方形混合图形; 也可选择手动创建或编辑最终辊坯的几何图形。在辊坯没有三维几何图形的情况下，可以用最终辊坯编辑器输入辊坯图形，但至少需要有主要尺寸的二维简图。

    Vera CAD 输入的原材料的基本形式有圆形和方形两种。Vera CAD 运算生成标准方案，自动计算出所需要的辊锻道次、横截面、形状和相应的收缩率。设计人员可接受此方案或修改方案中的参数，例如辊锻道次，有利于设计人员减少道次，降低模具成本。标准方案的可编辑性提供了多样性。每次修改参数后，Vera CAD 都会刷新画面，使修改过的图样直观、清晰地展示出来。辊锻长的毛坯在设计过程中考虑辊锻过程产生的毛坯，使用导向槽尤其可消除辊坯这种缺陷。

    生成几何图形是Vera CAD 的一个关键特点。在完成标准方案后，该命令自动生成各道次的三维中间过渡辊坯图( 见图5) 。为使材料体积在整个变形过程中保持不变，要求对材料的体积进行精确的计算。辊坯的三维CAD 表面图形有助于使用投影或线框模型估算标准方案，并很快就会发现辊坯存在的缺陷。图6 所示三维几何图形是模具CAC 数控加工的基础。

上一页12 下一页

应用   工程   基于   CAD   图形   设计   模具   Vera   几何   应用   工程   基于   CAD   图形   设计   模具   Vera   几何