Накратко

Софтуерът за симулация на автомобилни матрици е задължителен инженерен инструмент за проектиране, валидиране и оптимизиране на процесите за формоване на ламарини и преципитно леене. Той дава възможност на производителите да предвиждат и предотвратяват скъпи дефекти като пукнатини или гънки, преди да бъде изработено каквото и да е физическо оборудване. Като използват тази технология, компаниите значително намаляват времето за разработка, намаляват разходите за материали и подобряват качеството на крайния продукт. Водещи решения в тази област са Ansys Forming, AutoForm и ProCAST, като всяко от тях предлага специализирани възможности за различни производствени нужди.

Какво е симулация на автомобилни матрици и защо е от решаващо значение?

Софтуерът за симулация на процеса при производството на форми в автомобилната промишленост е вид компютърно подпомагано проектиране (CAE), който създава виртуална среда за възпроизвеждане на целия процес по производство на форми. От изтеглянето на метален лист до отливането на сложен двигател, тази технология позволява на инженерите да наблюдават как материали ще се държат под въздействието на огромни налягане и температура по време на производството. Основната цел е да се осигури възможността за производство на дадена конструкция на детайл, като се засичат потенциални повреди преди те да доведат до скъпостоящи и отнемащи много време физически тестове на производствената площадка.

Значението на тази технология не може да бъде преоценено. Традиционно разработката на форми се основаваше на проби и грешки – процес, който можеше да отнеме седмици или дори месеци. Според подробен доклад от браншов доклад от MetalForming Magazine , една компания е установила критичен дефект в ъгъла по време на симулация, който иначе би причинил забавяне от две седмици и значителна преработка на инструментите. Като извършват този анализ в началото, производителите могат да правят итерации на конструкции цифрово за няколко часа, а не седмици.

Възвръщаемостта на инвестициите е значителна. Симулацията помага за оптимизиране на употребата на материали чрез прецизно изчисляване на необходимия размер на заготовката и намаляване на отпадъците. Тя също драстично намалява нуждата от физически проби на преса, спестявайки време на машината, труд и енергия. Например, Кийсайт отбелязва, че потребителите на неговия ProCAST софтуер за прецизно леене под налягане могат да постигнат значителни годишни спестявания чрез оптимизиране на циклите на охлаждане и намаляване на дефектите. Този преход от реактивен към предиктивен подход е основополагащ за съвременното, ефективно производство на автомобили.

Основни функции и възможности на съвременния софтуер за симулация на матрици

Съвременните платформи за симулиране на матрици предлагат изчерпващ набор от инструменти, които обхващат целия процес на разработка на матрици. При оценката на софтуер инженерите търсят конкретни възможности, които отговарят на различните етапи на процеса – от първоначалната осъществимост до окончателната валидация. Разбирането на тези функции е от решаващо значение за избора на решение, което да отговаря на специфичните производствени нужди, независимо дали става дума за прогресивни матрици или големи единично действащи штамповки.

Основните възможности обикновено включват:

• Проектиране на работна повърхност на матрицата: Това е креативен и инженерно сложен процес по проектиране на повърхнините на зажима и добавките, които контролират теча на метала по време на штампиране. Решения като AutoForm-DieDesigner се специализират в предоставянето на инструменти за бързо създаване и модифициране на тези сложни повърхнини.
• Валидиране на процеса: Софтуерът трябва да може да симулира целия многoетапен процес на формоване. Ansys Forming подчертава цялостен работен поток, който позволява на потребителите да симулират изтегляне, рязане, фланширане и пружиниране всичко в рамките на една единствена платформа.
• Размер на заготовката и оптимизация: Оптимизирането на първоначалния листов метал за заготовка е от решаващо значение за контрола на разходите. Софтуер като Dynaform предоставя модули за инженеринг на размера на заготовката, за да се минимизира отпадъка от материали още преди започване на производството.
• Прогнозиране и компенсиране на еластичното възстановяване: След формоването високоякостните метали имат тенденция леко да се деформират обратно от целевата си форма. Точното прогнозиране на еластичното възстановяване и инструментите за компенсиране чрез модифициране на геометрията на матрицата са сред най-ценените функции на напредналия софтуер за симулация.
• Анализ на дефектите: Основната функция на симулацията е идентифицирането на потенциални дефекти. Това включва визуализация на проблеми като пукнатини, гънки, изтъняване и уплътняване с помощта на инструменти като диаграмата за граница на формоване (FLD).

Тези функции позволяват на инженерите не само да валидират един дизайн, но и да го оптимизират по отношение на разходи, качество и ефективност. Възможността бързо да се генерират оферти въз основа на точен план за материали и процеси е още едно значително предимство за бизнеса, предлагано от тези интегрирани инструменти.

Сравнителен анализ на водещите софтуерни решения за симулация на форми в автомобилната промишленост

Пазарът за софтуер за симулация на форми в автомобилната промишленост е конкурентен, като няколко ключови играчи предлагат решения, адаптирани към конкретни нужди. Изборът на правилния софтуер често зависи от основния производствен процес (штампиране срещу леене), съществуващата CAE/CAD среда, бюджета и необходимото ниво на прецизност. Водещите решения на пазара имат всяко поотделно свои предимства.

По-долу е даден преглед на най-силните съперници:

Докато AutoForm е известен със силната си страна в детайлираното проектиране на форми, Ansys Forming предлага предимството на опростен, обединен работен процес. За предприятия, които разчитат силно на решаващия инструмент LS-DYNA за други симулации, Dynaform представлява убедителен и добре интегриран избор. Междувременно ProCAST се откроява като специализиран лидер за напълно различната физика на преципитационното леене под налягане. Окончателният избор зависи от това колко добре тези конкретни предимства съответстват на основните производствени методи и инженерни работни процеси на дадена компания.

Внедряване на симулация: Поетапен работен процес

Успешното включване на симулация на форми в процеса на разработка изисква структуриран работен процес, който превръща цифров файл на детайл в напълно валидизиран и оптимизиран дизайн на инструмент. Този систематичен подход гарантира, че всички потенциални производствени проблеми се идентифицират и решават виртуално, като се минимизира нуждата от скъпи физически корекции по-късно.

Типичен работен процес за симулация включва следните стъпки:

1. Възможност за производство и импортиране на CAD: Процесът започва с импортиране на 3D CAD модела на автомобилната част. Извършва се първоначален, бърз анализ (често наричан „едноетапен“ анализ), за да се провери общата формоваемост на детайла и да се идентифицират зони с висок риск от скъсване или гънки.
2. Концептуално проектиране на повърхности на матрицата: С помощта на специализирани инструменти в софтуера инженерите проектират добавените повърхности и повърхностите на щампа, които ще задържат и насочват листовия метал по време на процеса на щампиране. Това е критична стъпка, която определя как материала ще навлиза в полостта на матрицата.
3. Пълно поетапно моделиране: След като са проектирани повърхнините на матрицата, се изпълнява пълно многoетапно симулиране. Това е изчислително трудоемък процес, който точно моделира всеки етап от операцията по щампиране – от началното огъване на щампа и изтегляне до последващите операции по рязане и фланширане.
4. Анализ на резултатите и оптимизация: Инженерите анализират резултатите от симулацията, като изследват диаграми на границите на формоване, графики на тънкостенни области и резултати за връщане след пружиниране. Ако бъдат открити дефекти, те се връщат към стъпката по проектиране на повърхността на матрицата, правят корекции и повтарят симулацията, докато се постигне оптимален, бездефектен резултат.
5. Финално валидиране и изходни данни за инструменти: След като процесът е валидиран, крайната геометрия на повърхността на матрицата се експортира за CAM и производство на физическия инструмент.

Този итеративен цифров процес е основополагащ за съвременното производство. Експертни производители на персонализирани штампи за автомобилна промишленост и метални компоненти , като Shaoyi (Ningbo) Metal Technology Co., Ltd., използват тези напреднали CAE симулации, за да доставят високоточни инструменти и части с намалени срокове за изпълнение и изключително високо качество за OEM и доставчици от първо ниво.

Често задавани въпроси

1. Каква е разликата между симулация на штампиране и симулация на леене?

Симулацията при штамповане се фокусира върху пластичната деформация на листов метал при или близо до стайната температура. Анализира проблеми като набръчкване, скъсване и еластично възвръщане. От друга страна, симулацията при леене моделира течението на разтопен метал във форма, неговото затвърдяване и свързаните топлинни напрежения, за да предвиди дефекти като порьозност или горещи пукнатини.

2. Как симулационният софтуер намалява инструменталните разходи?

Симулационният софтуер намалява разходите основно чрез намаляване на нуждата от физически проби и преизработване на матрици. Като идентифицира и коригира конструктивни дефекти виртуално, той избягва скъпия процес на преобработка, полирване и тестване на тежки стоманени матрици. Също така помага за оптимизиране на използването на материали, което допълнително намалява разходите.

3. Може ли симулацията точно да предскаже еластичното възвръщане?

Да, съвременното софтуерно осигуряване за симулация е станало високо точно при прогнозирането на ефекта от възстановяване на формата (springback), особено за напреднали високоякостни стомани (AHSS), използвани в автомобилни приложения. От решаващо значение за това са точните материали модели. След това софтуерът може автоматично да генерира компенсирани повърхности на матриците, за да се противодейства на ефекта от възстановяване на формата, осигурявайки финалната детайл да отговаря на геометричните допуски.