QFORM симулира процесите на формоване на метали чрез щамповане и коване

QFORM e специализирано Windows приложение, допълващо Solid Edge и NX CAD/CAM, което прилага метода на крайните eлементи за симулиранe и оптимизация на инструментите и процесите при коване, щамповане и екструдиране. QFORM приема директно 3D геометрия от всички разпространени CAD системи. Неговият опростен и интуитивен графичен интерфейс е лесен за усвояване, специално проектиран да подпомага конструктори на екипировка и технолози, проектиращи процеси на фромообразуваще чрез коване и щамповане.

QFORM предсказва възникване на дефекти с изтичане на метал, определя разпределение на температури, оценява натоварване и разход на енергия при деформация. QFORM не е разделен на пре-процесори и пост-процесори. Визуализацията на процесите на изменение на формата се изпълнява едновременно с пресмятането, като дава незабавно получените резултати и въвежда в технологията необходимите изменения. При подготовката на изходните данни, потребителят работи с технологични понятия и общува със системата на обичайния език конструктор-технолог, а подготовката на изходните данни в режим «въпрос-отговор» позволява бързо и лесно да се въведат всички необходими параметри.

QFORM обединява двумерно и тримерно моделиране. За 3D моделиране е необходимо само да имате качествена изходна геометрия на твърдотелен модел на щампа и заготовка. QFORM се интегрира с различни CAD системи, притежава интуитивен потребителски интерфейс и позволява да се моделират и симулират най-сложните процеси на тримерна деформация на метала.

QFORM позволява да се анализира цялата технологична верига от получаване на изковка, включително нагряване, охлаждане и пластична деформация на всички преходи, изменение на свойствата на материала. Този имитационен начин на моделиране на такава технологична верига се изпълнява автоматично и дава възможност бързо и ефективно да се анализират различни варианти като се използва Data Preparation Wizard, свеждащ до минимум случайните грешки.

QFORM подпомага технолзите при: 

-Горещо и студено обемно шамповане
-Свободно коване
-Валцоване
-Прахово наслояване - в свободно насипно състояние, порести щампи, предварително уплътнени заготовки
-Electric upsetting - единствена в света програма за симулиране на този процес
-Други процеси, свърани с пластична деформация

Техническa реализация

QFORM се доставя с база данни от материали с няколкостотин висококачествени стомани и неметални сплави. Изборът на екипировка включва механични, хидравлични и винтови преси, чукове и електрически преси за сбиване.

QFORM има директен интерфейс с 3D CAD: NX, Pro/Engineer, Solid Edge, Solid Works. Налични са транслатори за геометрия от 3D CAD през STEP или IGES файлове. QFORM работи с оригиналната геометрия, генерирана от 3D CAD система, с което не се намалява точността на геометрията за симулация.

QFORM предлага пълна автоматизирана симулация: Зададената технологична поредица от данни се симулира автоматично без потребителска намеса. Генерирането на омрежаване е напълно автоматично и адаптивния самоконтролиращ се алгоритъм запазва оптимално разпределение на плътността на мрежата през целия процес на симулация, като осигурява висока точност на резултатите.

QFORM използва нееднакво омрежаване, като в места на голяма деформация мрежата е много ситна, а с малка деформация – едра, с което се увеличава точността и се намалява времето за симулация.

Възможности за симулации и пресмятане

-Пресмятане на щампа с един до двадесет броя инструменти
-Материалът на заготовката и инструмента, смазката и оборудването се избират от база данни, настроена потребителски
-Деформацията на заготовката се разглежда с отчитане на топлинни процеси
-При отчитане на изменението на формата, програмата отчита плоскостта на симметрия
-Пресмятат се операции при формоизменение на заготовката за кривошипна преса, чук, хидравлична и винтова преса
-Възможност за деформиране на въртящото оборудване при решаване на задачи за симулация на коване на ковашки валци
-Технологичната верига осигурява автоматично пресмятане на всички операции до 99
-Моделирането на една технологична верига включва 2D и 3D деформация
-Възможен е запис и пресмятане на варианти на зададените изходни данни в един проект
-Автоматично симулиране на повтарящи се удари на чук и винтова преса
-Възможно изрязване по зададен контур на «излишния» метал извън границите на огнището на деформация непосредствено в хода на пресмятане
-Симулиране на движението на заготовката като твърдо тяло под въздействието на силата на тежестта, триене и инерция
-Симулиране при възникване на дефекти, която се маркира на изковката с червен цвят
-Симулиране на състоянието на цял и съставен инструмент под въздействие на контактни напрежения
-Разпечатка на отчет на варианти на пресмятане, включително всички 2D и 3D операции
-Възможно пресмятане на параметри в определени точки на трасиране
-Автоматично пресмятане на няколко задачи в «Пакетен режим»
-Анимация на няколко операции от веригата и няколко удара на чук и винтова преса
-Експорт на повърхността на инструмента в stl-файл в деформиран и профилирован вид
-Експорт на сечение на заготовка и инструмент в DXF-файл
-Пресмятане на износването на инструмента

Работен поток

Етап 1. Подготовка на модела на инструмента и заготовката в CAD-система и импорт в графичния редактор QShape (при 3D моделиране) или QDraft (при 2D моделиране).
Твърдотелният модел се запазва във формат IGES или STEP и се отваря в модула QShape. За 2D задачи входящата геометрия се запазва в DXF формат и се импортира в QDraft. Повърхнинни модели от PowerShape (Delcam Plc) се импортират през специално разработена опция.
 

Етап 2. Задаване на необходимите технологични параметри: начална температура на заготовката, време на охлаждане, дебелина на облоя и други.
Избират се подходящо оборудване, материал на заготовката и смазка.
Изпълнява се автоматично пресмятане на данните от Генераторатора за омрежаване на системата на всеки етап от моделирането и се извеждат текущите резултати.

Етап 3. Анализ на резултатите - постпроцесорът осигурява преглед на резултатите, получени при моделирането: деформация, напрежения и температура, контактни напряжения, усилия, работа и енергия на деформацията в зависимост от преместване на пресщампата, напрежения, деформация и износване на инструмента.

Предимства от използването на QFORM

QFORM е идеалното средство за разработка и оптимизация на технология на щамповане, която позволява да се доведе до минимум и даже напълно да се изключат пробни щампи. Програмата дава възможност да се реализира подробен анализ на протичане на метал в щампа с най-сложна форма и да се проявят възможни дефекти. На този етап технологът изследва влиянието на протичане на метала във формата и размерите на заготовката, а също и междинните преходи.  С получаване на запълването на щампата, технологът може да проведе последваща оптимизация за съкращаване разхода на метал, понижаване на усилията, осигуряване на исканото качество и свойства на изковката. По-нататък, той има възможност да пресметне напрежения и деформации в щампата, като по пътя на изменението на нейната конструкция да получи повишаване на здравината на технологичния инструмент. По този начин, с използването на програмата в производствени условия да се осигури значителен икономически ефект.

Предсказване и отстраняване на дефекти при протичане на метал

Гънки

Те се образуват на участъци на свободна повърхност на заготовка вследствие неустойчиво протичане на метал. Повърхността влиза в съприкосновение със себе си и се покрива, образувайки дефект. Автоматичното генериране на  омрежаване позволява да се определи момента и мястото на образуването на гънка, а след това да се проследи размера и местоположението на дефекта в следващи преходи и крайното изделие. Имайки предвид това, технологът определя възможните пътища за отстраняването му, проверява ефективността им с различни варианти на симулация и намира оптималното решение.

“Прострел”

Дефекти от типа «прострел» възникват вследствие на всмукване на повърхностните слоеве метал вътре в тялото на изковката след голяма локална деформация в посока на центъра. Дефектът възниква в края на прехода при интензивно протичане на метал от напълно запълнена кухина на една от щампите в още незапълнена кухина на другата щампа. За определяне на възникването на такива дефекти се използват специалните възможности на QFORM за визуализация на протичане в под повърхностните слоеве на метала.

Повишаване здравината на инструмента

юQFORM позволява да се моделират напрежения и деформации, както в цели, так и в съставни щампи, състоящи се от няколко части. Пресмятането се изпълнява за съвкупност от тела, съставящи инструмента и работещи като сборка. Компонентите на съставния инструмент могат да бъдат събрани с луфт или натягане. С помощта на програмата, технологът анализира влиянието на характера на протичане на метала и конструкцията на щампата на големината на напряженията в тях и намира оптимално съотношение на параметрите, като осигурява най-добрата якост на инструмента.

Снижаване на разхода на метал

Вместо скъпоструващи пробни щампи технолога може да намери път към понижаване на теглото на заготовката по пътя на компютърното моделиране. Това съкращава цената за сметка на ускоряване на разработката, икономия на метал и увеличаване на здравината на инструмента.

Икономически преимущества на моделирането

Ефективността от използване на симулацията се основава на приложимостта от практически решения на широк кръг от технически проблеми, които се срещат при разработка и оптимизация на технология и инструменти. Тези задачи могат да бъдат следните: оптимизация на протичане на метал, икономия на метал и енергия, повишаване на здравината на инструмента, повишаване на точността на щампата. 

Икономическа ефективност на процеса на оптимизация:

-Съкращаване на броя на ударите на чука, което осигурява увеличение от около 30% в продуктивността на чука;
-Намалено теглото на изковката;
-Увеличен брой изковки до 50 % (от 1000 за комплект инструмент до 1500)Спестяване на разходи над USD 100,000/година