直线轴承保持架冲压成形的计算机仿真基本要求

轴承保持架是各类轴承产品中不可缺少的重要部件, 其主要作用是将滚动体等距离地隔开, 以防止轴承运转时滚动体相互碰撞。由于直线轴承的品种很多, 且一个型号涉及的保持架模具的更换件达数十个, 所以模具设计的工作量很大。

传统的方法主要是依靠技术人员的经验来设计直线轴承保持架的加工工艺和模具, 然后通过试模生产来检验其是否符合产品的设计要求。

随着计算机软硬件技术、非线性理论、有限元方法、板料塑性变形理论和数值计算方法等的发展,以及与传统的工艺/ 模具设计技术的交叉集成, 可以利用CAD/ CAM / CAPP 技术和CAE 数值模拟分析技术进行直线轴承保持架冲压成形工艺设计。

1、冲压成形的仿真

通过对板材冲压过程进行数值模拟, 在计算机上可以观察到直线轴承保持架模具结构、冲压工艺条件( 如压边力、冲压方向、摩擦、润滑等) 与材料性能参数( 屈服强度、硬化指数、各向异性参数等) 对板材冲压成形性( 皱曲、破裂) 的影响, 还可以提供优选板料形状与尺寸、合理的压料面形状、优选冲压方向, 并可以分析卸载和切边后的回弹量, 据此补偿模具尺寸以得到尺寸和形状精度良好的冲压件。

1）建立动力显式算法

例如DYNAFORM 软件，采用的是动力显式积分算法。

2）建立直线轴承保持架的几何模型

直线轴承保持架的几何模型一般由模拟软件的前处理部分 ( pre-process) 完成。也 可 以 用 U G、Pro / E、AutoCAD、Catia 等三维建模软件完成后再导入模拟软件中, 或采用图形数据交换标准IGES 文件导入几何模型。

3）网格划分与重划分

在划分网格时应遵循以下原则: 应尽量体现零件的几何形状, 本着计算效率与计算精度兼顾的原则, 恰当地确定模具及板料的单元尺寸。对坯料的单元划分要比模具划分得更细一些; 在曲面剧烈变化处或圆角过渡及拐角处单元应划分得更密一些。模具网格的单元法向应指向板料。网格模型中无畸变网格。

4）确定冲压方向并设计压料面和工艺补充面。

5）估算直线轴承保持架坯料

得到估算的毛坯轮廓以后, 用户可以调整后续的毛坯排样并进行成本的估计。

6）确定成形工艺参数

成形工艺参数主要指模具、板料和压边圈之间的相对位置、接触类型、动模运动曲线、压边圈运动曲线和力曲线 以及摩擦系数和材料性能参数等。

7）有限元分析

前处理完成后就可以进行直线轴承保持架冲压成形有限元模拟分析了。

2、后处理分析

为保证前后工序间信息的准确传递, 在多次拉深成型模拟中应注意以下几点:

1）采用变形体的节点单元位置固定不变的原则以及节点和单元的编号固定不变原则。

2）遵循在历史信息传递过程中禁止添加变形体单元或节点的原则。

3）遵循新增模具网格编号靠后原则, 避免新旧模具网格编号发生干涉。

   应用板料冲压计算机仿真技术可以在计算机上方便地观察到直线轴承保持架冲压成形过程, 了解其成形缺陷和优化成形的工艺参数, 从而大大降低了模具的开发成本、缩短了设计周期。

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