金属切削软件advantedge功能介绍(1).pdf

通力公司金属切削软件功能介绍通力公司金属切削软件功能介绍 Third Wave AdvantEdge 通力有限公司 北京市崇文区广渠门南小街领行国际中心 1 1 1201 电话 86 10 67174868 106 传真 86 10 67174866 E Mail maoying Web 通力有限公司 北京市崇文区广渠门南小街领行国际中心 1 1 1201 电话 86 10 67174868 106 传真 86 10 67174866 E Mail maoying Web 为满足国内企业对金属切削加工有限元仿真技术应用的需求及引进国外的先进技术 通力有限公司从 2006 年开始代理美国 Third Wave Systems 公司金属切削仿真软件 为国 内制造业行业提供金属切削仿真有限元解决方案 为满足国内企业对金属切削加工有限元仿真技术应用的需求及引进国外的先进技术 通力有限公司从 2006 年开始代理美国 Third Wave Systems 公司金属切削仿真软件 为国 内制造业行业提供金属切削仿真有限元解决方案 Third wave AdvantEdge FEM 是一个基于材料物性的有限元金属切削仿真软 件 通过软件仿真替代大量的试切 避免试切过程中材料的浪费 也节省了时间 缩短设计 加工周期 更重要的是软件仿真为实际加工提供理论依据 避免传统 加工中单方面凭借经验而导致技术的不可复制性 零件质量不可控性 目录 目录 一 工艺类型 1 二 仿真能考虑的加工环境 6 三 后处理 8 四 实际应用情况 12 一 工艺类型 车削 铣削 钻孔 攻丝 镗孔 切槽 锯 拉削 一 车削车削 支持 2D 3D 仿真 可以仿真抽象成直面 也可以仿真曲面加工 1 车削 2D 仿真 A 常规切削仿真 B 进给在 1 微米以下的微切削仿真 2 车削 3D 仿真 A B 二 铣削铣削 支持顺铣 逆铣的 2D 和 3D 仿真 1 铣削 2D 仿真 2 铣削 3D 仿真 含斜坡铣 锸铣等 A 实体刀具 a b c d e 1 B 可转位刀具 a b c d e f C 玉米铣 a b c 三 钻孔 攻丝 镗孔钻孔 攻丝 镗孔 支持 3D 仿真 可从仿真刀具刚接触工件开始仿真 也可从刀具深入钻孔开始甚至刀具穿透工件 2 1 钻孔 3D 仿真 实体刀具 可转位刀具 2 攻丝 3D 仿真 3 镗孔 3D 仿真 四 切槽切槽 支持 3D 仿真 3 五 锯锯 支持 2D 仿真 六 拉削拉削 支持 2D 仿真 4 二 仿真能考虑的加工环境 一 工件和刀具部分 1 工件几何 2D 工件几何 A 软件自带画图工具 B 输入工件几何关键数据 C 导入 STEP 格式文件 3D 工件几何 A 输入工件几何关键数据 B 导入 STEP 格式文件 2 刀具几何 2D 刀具几何 A 软件自带画图工具 B 输入刀具几何关键数据 C 读入刀具库中 Sandvik 刀具 D 部分工艺可以读入 DXF 格式刀具 3D 刀具几何 A 导入 STL STEP DXF Nastran VRML 格式刀具几何 B 输入刀具几何关键数据 3 工件及刀具材料 A 复合材料 除了常规的单一材料 还支持复合材料 最多定义 5 种材料 5 B 材料库 软件有丰富的材料库 铝 钢 不锈钢 铸铁 镍钛合金等 100 多 种材料 软件自带材料可以查看材料成分 以便查找国内对应的材料 工件材 料库详见附件 1 C 自定义材料 客户可以根据材料本构方程自己定义 二 切削参数 该软件可以定义进给 速度 轴向切深 径向切深 初始温度等因素 三 其他环境 可以定义刀具振动 摩擦系数及冷却液对加工的影响 其中冷却液提供 3 种添加 方式 并可以定义冷却液的传热系数 6 三 后处理 一 结果的表现形式 1 云图 Third Wave Systems 3131 Results Visualization 2 曲线 Third Wave Systems 2929 Results Visualization Feed Force Cutting Force 3 3D 结果比较分析图 Third Wave Systems 3232 Results Visualization 3D Plots 0 100 200 300 400 Cutting Force 100 200 300 400 FEED MicroMeter 1000 2000 3000 SPEED FX 398 375 351 328 305 282 258 235 212 188 165 142 119 95 72 4 导出数据 7 二 仿真可以得到的结果 1 加工的动画过程 2 温度场 3 应力场 塑性应变率 X mm Y mm 212223242526 0 1 2 3 4 5 Temperature C 400 350 300 250 200 150 100 50 Project Name al380 150 082 000 020 X mm Y mm 20212223242526 0 1 2 3 4 5 Temperature C 400 350 300 250 200 150 100 50 Project Name al380 300 082 200 020 X mm Y mm 20222426 0 1 2 3 4 5 Temperature C 400 350 300 250 200 150 100 50 Project Name al380 150 248 000 020 X mm Y mm 222324252627 0 1 2 3 4 5 Temperature C 400 350 300 250 200 150 100 50 Project Name al380 300 082 000 020 4 切屑打卷 切屑形成 切屑断裂 5 刀具的磨损 刀具磨损仿真主要采用日本的 Usui 算法 6 残余应力 8 7 图表曲线展示 切削力 温度 功率 扭矩 8 毛刺的形成 后处理输出结果与实际应用对照表 Third Wave Systems 3434 Results Interpretation OutputIts Use TemperaturePredicting Tool Life Heat into Workpiece Chip and Tool Heat Deformation StressesTool Failure StrainsWork Hardened Surface Depth Hardness Cutting ForcesPower Consumption Workpiece Deformation Chip MorphologyChip Breakage Chip Control Burr Prediction 9 三 仿真结果的精确度 该软件在金属切削仿真中具有明显优势 是世界上唯一专业的金属切削仿真软 件 其结果的可信度高 这是一个切削力的实际测试结果和软件仿真结果的对比数据 主切削力的仿真精 度可以达到 90 以上 Third Wave SystemsThird Wave Systems Confidential ConfidentialConfidential AISI 4130 Steel Chip Validation 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 12345678 Case Number Test Data Predicted 7 Third Wave SystemsThird Wave Systems Confidential ConfidentialConfidential Chip Breakage PredictionChip Breakage Prediction Actual Chips Photo Courtesy of Caterpillar Modeling Chips Sandvik PF Geometry 2 图为仿真切屑的准确度 10 四 实际应用情况 Third wave AdvantEdge 软件自 1997 年投入市场以来 已经形成了国际上庞大的 用户群 国际知名刀具厂商 航空航天 汽车行业等都是该软件的忠实客户 一 目前的国际客户 11 二 应用案例分析 A 三种刀具几何切削性能对比 Third Wave Systems Insert 1Insert 2Insert 3 4340 1b twt4340 2b twt4340 3b twt baseline 5 Time s Feed Force 00 0010 0020 003 200 100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 4340 3b 4340 2b 4340 1b Feed Force vs Time Time s Cutting Force 00 0010 0020 003 200 300 400 500 600 700 800 900 4340 3b 4340 2b 4340 1b Cutting Force vs Time X mm Y mm 456 1 2 3 4 Temperature C 600 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 Project Name 0 1b X mm Y mm 4567 1 2 3 4 Temperature C 600 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 Project Name 0 3b X mm Y mm 4567 1 2 3 Temperature C 600 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 Project Name 0 2b 三种刀具切削仿真及切削力 温度比较 B 无涂层刀具与有涂层刀具对比 12 切屑形成对比 前刀面温度对比 有涂层刀具前刀面温度降低了约 30 度 C 进给及切削速度研究 四种切削方案进行对比 切削速度 rpm 进给 mm 材料去除率 初始方案 250 0 1 1base 250 0 15 1 5base 500 0 1 2base 500 0 15 3base 仿真后对切削力 温度及切屑进行比较 选择合理的切削参数来提高效率 与考虑机床限制切削力对比 速度可以增加到 500rpm 进给 0 1mm 13 刀具温度峰值比较 500 0 1 温度值与初始方案温度值变化很小 切屑对比 结论 速度可以提高到 500rpm 材料去除率提高一倍 刀具温度增加很小 切削力比初始 方案降低了 14 Appendix of Tables Table A 1 Material Composition Table A 2 AdvantEdge Material Cross Reference Guide Table A 3 Material Properties W orkpiece M aterial U TS M P a Y S M P a H ardness H R c 15 5P H C ustom 7000 986332 15 5P H X M 12 1050316 15 5P H S S T H 1025 1145111036352 15 5P H S S T H 1100 10691034332 15 5P H S S T H 1150 89671730311 15 5P H S S T H 925 1317121343409 17 4 P H S S 300M27262 304 S tainless S teel50521521235 304L S tainless S teel43022243 309 S tainless S teel144 316 S tainless S teel150 316L S tainless S teel154 410 S tainless S teel422 416 S tainless S teel51527597 H R b222 420 S tainless S teel594 422 S tainless S teel472 465 C ustom40372 Aerm et 100103539362 AIS I 1020505360111 AIS I 1040515350149 AIS I 1045102761233305 AIS I 1045 200 B hn 394200 AIS I 1050 N orm alized 58824 5253 AIS I 1050 Q T 67632297 AIS I 105325602160623 AIS I 1060625370179 AIS I 107025302330627 AIS I 15 B 32 29276 AIS I 4120529248 AIS I 4130108988329276 AIS I 41401073821313 AIS I 4140 200 B hn 518200 AIS I 43401300120040372 AIS I 4340M103141381 AIS I 50 B 351004317 AIS I 5160 N orm alized 69823247 AIS I 5160 Q T 853297 AIS I 5210061614 AIS I 8617 C ore H ardened 155146437 AIS I 8617 C ore H ardened 242059600 AIS I 8617 U nhardened 81478 H R b144 AIS I 8620530385149 AIS I 109596557032293 AIS I 111852531580 H R b150 Al 1100105 Al 2014 O95 Al 2024 T4440303 Al 2024 T3511170 Al 2024 T42250 Al 2219 T351250 Al 2224 T3511245 Al 2324 T39324 Al 319130 Al 35614055 Al 380317159 Al 5052 H 32195 W o rkp iece M aterial U TS M P a Y S M P a H ardn ess H R c B h n Al 5083 H 32250 Al 5086 H 34255 Al 5454 H 32205 Al 5456 H 24280 Al 6061 T6282 Al 7010441 Al 7050421 Al 7055 T7511597 Al 7075 0183 Al 7075 T6570505 Al 7075 T651373 Al 7075 T73266 Al 7075 T76511274 Al 7150 T6511560 Al 7449550 Al7050 T745181 H R b150 Al7055 W 5191 H R b190 Allo y M P 35N1965580 AS TM B 688 S tainless S teel86 H R b165 C 37700 B rass68 H R b C arp enter Allo y A286703310 C P Ti G rad e 3377 C P Titan iu m34427580 H R b150 C P M 9V193057573 C rM oV g un b arrel