利用AutoForm TubeXpert 实现管子弯管模拟，及反弹模拟

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1个月前发布

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以下是 TubeXpert 实现管子弯管模拟的关键步骤和功能概述：

导入或创建管子模型：
- CAD 导入： 可以直接导入常见的 CAD 格式（如 STEP, IGES, DXF/DWG）的管子中心线或实体模型。
- 内部建模： 使用 TubeXpert 内置的草图工具创建管子的中心线路径（直线段、圆弧段）。软件能自动识别弯曲段和直段。
- 参数化定义： 输入管子的基本参数：外径、壁厚、材料（这是关键，影响模拟准确性）。
定义弯管工艺参数：
- 弯曲半径： 指定每个弯曲处的弯曲半径（通常以管子直径的倍数表示，如 2D, 3D）。
- 弯曲角度： 精确设定每个弯需要转过的角度。
- 旋转角度： 设定弯曲平面之间的旋转角度，实现空间弯管。
- 弯曲方向： 指定弯曲是朝向哪个方向（上弯、下弯等）。
- 弯管机参数：
  - 模具选择： 选择或定义弯模（半径、槽型）、夹模、压模（防皱块）、芯棒（类型、直径、位置）等模具。
  - 机床设置： 输入机床的几何参数（如夹模与弯模中心距离、助推行程等）。
  - 加工参数： 设置弯曲速度、助推速度等（某些高级模拟可能需要）。
选择材料模型：
- 这是模拟精度的核心。TubeXpert 内置了广泛的管材材料数据库。
- 数据库包含关键材料属性：
  - 弹性模量
  - 泊松比
  - 屈服强度
  - 抗拉强度
  - 硬化曲线： 描述材料在塑性变形阶段的应力-应变关系，对预测回弹和壁厚变化至关重要。软件可能提供标准曲线或允许用户输入自定义数据。
- 选择与实际生产完全一致的材料牌号和状态（如退火、硬化）至关重要。
运行弯管模拟：
- 在设置好所有参数后，启动模拟计算引擎。
- 软件会根据输入的几何、模具、工艺参数和材料属性，基于有限元方法或经验公式+理论计算（取决于软件版本和设置）计算弯曲过程中的：
  - 应力/应变分布
  - 壁厚减薄/增厚
  - 截面椭圆化（扁平化）
  - 回弹（卸载后的角度和半径变化）
  - 可能出现的缺陷预测（起皱、破裂、过度椭圆化）
分析模拟结果：
- 可视化：
  - 查看弯曲后管子的3D 形态，直观显示最终形状。
  - 颜色云图： 显示管子上的应力分布、应变分布、壁厚变化百分比、椭圆度等。
  - 截面视图： 查看特定位置的横截面变形情况。
  - 回弹显示： 通常会用线框图或不同颜色显示弯曲后（卸载前）和回弹后（最终）的形状对比。
- 数值分析：
  - 获取关键位置的精确数值：最大/最小壁厚、椭圆度百分比、回弹角度、回弹半径等。
  - 检查结果是否超出预设的安全阈值（如最小壁厚要求、最大椭圆度限制）。
- 动画： 部分高级版本可能提供弯曲过程的动态模拟动画。
优化与迭代：
- 如果模拟结果不理想（如回弹过大导致角度不准、壁厚减薄超标、出现起皱风险）：
  - 调整工艺参数： 尝试不同的弯曲半径、使用芯棒、调整助推量、改变弯曲顺序（如果允许多次夹持）。
  - 修改模具： 更换不同槽型或尺寸的弯模、压模，或调整芯棒类型和位置。
  - 修正回弹： 基于模拟预测的回弹量，直接在 TubeXpert 中补偿弯曲角度。例如，模拟显示回弹后角度是 88°，目标是 90°，那么可以将程序中的弯曲角度设置为 92° 左右（具体值由软件计算或经验公式得出）。这是弯管模拟最核心的应用之一。
  - 调整材料 (如果可能)：选择回弹更小或成形性更好的材料。
- 根据调整后的参数重新运行模拟，直到结果满足所有要求（形状精度、壁厚要求、无缺陷风险）。
生成加工程序：
- 一旦模拟结果满意，TubeXpert 可以直接将优化后的弯管数据（坐标、角度、旋转角、回弹补偿后的弯曲角度等）和工艺参数后处理为特定品牌和型号的数控弯管机的加工程序代码（如 NUM, B&K, BLM, Schwarze-Robitec, Chiyoda 等）。
- 这确保了模拟环境与物理加工环境的高度一致。

TubeXpert 弯管模拟的核心优势：

减少试错成本： 大幅减少甚至消除昂贵的实物试弯和材料浪费。
提高首件成功率： 确保生产的第一根管子就符合要求。
精确预测回弹： 实现精准的角度控制，减少后续校正。
预测缺陷： 提前发现起皱、破裂、过度扁平等问题，优化工艺规避风险。
验证设计可行性： 在设计阶段确认复杂的管路设计能否通过弯管实现。
优化工艺： 找到最佳的模具组合、弯曲顺序和参数。
缩短开发周期： 加速新产品或新管型的开发过程。
生成可靠加工程序： 直接输出经过模拟验证的NC代码，降低机床调试难度和时间。

总结:

TubeXpert 通过整合精确的几何建模、详细的工艺参数设置、真实的材料属性数据库以及强大的物理计算引擎（FEA 或高级理论模型），实现了对弯管过程的高保真模拟。用户可以在虚拟环境中预测管子的最终形状、材料变形、潜在缺陷以及最关键的回弹量，并据此进行工艺优化和回弹补偿，最终生成可靠的数控加工程序，显著提高弯管生产的效率、质量和经济性。

要获得最准确的模拟结果，请务必确保：