simufact自由锻工艺仿真.pdf

1 Simufact forming 自由锻自由锻工艺仿真优化整体解决方案工艺仿真优化整体解决方案 西模发特信息科技 上海 有限公司 2013 年 9 月 15 日 2 目目 录录 一 自由锻工艺仿真软件购买的必要性 3 二 自由锻工艺仿真软件的组成部分和技术要求 3 2 1 自由锻工艺仿真软件的主要组成部分 3 2 2 自由锻工艺仿真软件的主要技术要求 4 三 Simufact 自由锻工艺设计仿真优化整体解决方案 6 3 1 德国德国 SIMUFACT ENGINEERING 公司介绍公司介绍 6 3 2 Simufact forming 自由锻工艺仿真软件介绍自由锻工艺仿真软件介绍 7 3 3 simufact froming 软件工作原理软件工作原理 12 3 4 simufact forming 国内客户成功案例国内客户成功案例 12 3 6 simufact forming 软件推荐配置软件推荐配置 13 3 7 simufact forming 硬件参考配置硬件参考配置 14 3 8 simufact forming 其他功能介绍其他功能介绍 15 3 9 售后服务能力介绍售后服务能力介绍 15 四 结论 16 3 一 自由锻一 自由锻工艺仿真软件购买的必要性工艺仿真软件购买的必要性 核电 水电 发动机等重要的零部件都通过自由锻加工生产出来 影响自由锻成形 的影响因素众多 这些参数均会对自由锻零件产生影响 如果工装设计 工艺参数不合 理 将会导致产品出现缺陷 造成人力和物力资源的浪费 传统的自由锻工艺工装设计主要依据经验数据 工作量大 周期长 效率低 费用 高 缺少科学性和预见性 我们通过实际的物理实验 往往需要多次实验才能得到较为 合理的工装设计和工艺参数 对人力和物力的消耗极为巨大 随着计算机技术在仿真领 域中的广泛应用 自由锻过程的数值仿真技术也越来越显示出其优越性 对自由锻过程进行计算机模拟 可从以下几个方面显著地减少能耗节约资源 1 减少物理实验次数 节约能源及相关人力物力 提高工作效率 2 减少因物理实验或工艺不当造成的材料和模具损耗 3 减少工时 4 优化工艺路线 减少工艺步骤 5 缩短新产品研发时间 加快产品上市步伐 6 降低废料率 减少资源耗费 7 人力资源 为了提高贵厂在自由锻工艺设计优化方面的效率 缩短设计周期 减少成本 通过 利用德国 SIMFACT 公司的专业的自由锻工艺仿真模拟软件 simufact forming 软件进行 计算机仿真 使得自由锻工装和工艺参数的设计由经验型向科学计算型转变 提高自由 锻工艺装备设计的科学性和精确性 在现有生产工装不变的前提下 实现提高产品质量 的目的 二 自由锻二 自由锻工艺仿真软件的组成部分和技术要求工艺仿真软件的组成部分和技术要求 2 1 自由锻 自由锻工艺仿真软件的主要组成部分工艺仿真软件的主要组成部分 目前有限元工艺仿真软件主要由三部分组成 包括用户界面 GUI 求解器及相关 数据库 这三部分也直接决定了软件是否易用 求解是否稳定且精确及数据库是否全面 这三部分的主要功能如下 4 1 用户界面 GUI 用户操作界面 用户可使用软件界面进行自由锻工艺仿真 有限元模型的建立 包括相关边界条件定义 几何模型导入 后处理结果查 看等功能 2 求解器 solver 在整个软件中担负计算功能 负责对前处理建立好的有限 元模型进行计算并得出计算结果 3 数据库 主要为材料数据库 设备数据库及边界条件等数据库 2 2 自由锻 自由锻工艺仿真软件的主要技术要求工艺仿真软件的主要技术要求 对于自由锻工艺仿真 要求软件能实现以下功能 从而帮助我们提高效率 节约材 料 优化人力物力配置 提高产品精度 优化工艺 1 软件应采用 windows 风格界面 易学易操作 软件应包括前处理模块 求 解器模块和结果显示模块 2 软件应包含常用的钢材及有色金属等热处理模拟所需参数的材料库 并可以 进行自定义材料库的扩充 且软件可以考虑材料不同相成分的不同属性 使模拟结果更加精确 具有和材料分析软件JMatPro的接口 可将JMatPro 的材料数据导入进行模拟分析 3 软件应能够与焊接仿真软件 铸造仿真软件友好结合 方便进行一体化工艺 模拟 也可以和其它有限元软件进行数据交换 4 具有开坯锻 自由锻 立式 卧式环轧 芯棒拔长 马杠扩孔等仿真模块 便于用户完成开坯锻 环轧 芯棒拔长 马杠扩孔材料加工工艺的材料 非线性和接触边界非线性仿真分析 为工艺参数的制定和工装的设计提 供相应指导 预知加工结果 成形后的形状 材料的流动情况 预测相 关缺陷 优化成形工艺 预测加工过程中的组织转变 预测设备所受载 荷 5 具有完全开放的专业的开坯锻工艺仿真模块 方便用户进行开坯锻工艺模 拟 能够设定一对和两对机械夹持手 能够对机械夹持手运动方向 运 动规律 每次进给速度 进给距离等进行定义 能够对多火多道次开坯 锻工艺进行一体化仿真 考虑每火加热温度和加热时间 能够设定坯料 从加热炉到设备 从设备到加热炉的移动时间 能够对机械手夹持力 5 夹持距离 位移速度进行详细定义 6 软件应能方便定义单个 多个操作机的自由锻拔长工艺模拟 7 具有专业的环轧仿真模块 能够实现卧式和立式环轧的模拟分析 立式环轧 中能对信号辊 抱辊 芯辊和主动辊进行详细设定 因而考虑它们对整 个环轧工艺的影响 且主动辊转速能根据环件的直径而自动根据设定值 进行变化 卧式环轧能对两个抱辊 芯辊 主动辊和两个端面轧辊进行 详细设定 因而考虑它们对整个环轧工艺的影响 且具有专门针对环形 零件的六面体网格划分及重划分工具 8 具有专业的管材径向锻造仿真模块 能够定义运动的芯模 能够对机械加持 手施加弹簧控制 支持打击次数由表格驱动高度控制 9 软件可以进行四面体网格 六面体网格的划分和重划分 具有筒形回转体六 面体网格自动划分专用工具 10 软件应能方便的定义旋轮的复杂运动路径 如与总体坐标轴倾斜的直线 曲 线 球线 曲母复合型等路径 用户可在软件中自己输入 且必须具有 输入路径接口 可以从其它软件导入路径 11 软件应能很方便的定义被动旋转边界条件 12 软件应能方便的定义芯棒的主动旋转 13 软件应能方便的定义芯棒及马杠的旋转轴 无论是与总体坐标平行还是与总 体坐标倾斜的旋转轴均可以通过鼠标来定义 14 软件应预先为用户定义好相关参数设置 用户只需进行简单设定便可进行自 由锻仿真 15 软件应具有简便的仿真建模功能 通过改变输入数据方便获得最佳的仿真结 果 如 设备吨位 应变 温度 厚度等 16 软件的模拟过程均考虑热传导 包括工件与空气 工件与旋轮 工件与芯轴 旋轮与空气 芯轴与空气间的热传导 17 软件对于非线性问题 几何 材料等 计算 应具有良好的收敛性 并能由 用户来进行运算模型和时间步长的调整 18 软件应能考虑自由锻过程中的大应变 大变形等非线性行为 19 软件可以采用 CCT 及 TTT 曲线对热处理工艺中的相变过程进行仿真 从而预 6 测工件的组织性能 20 软件求解器应包含 直线迭代法求解器 稀疏矩阵求解器 混合迭代求解器 多波前法直接迭代求解器 共轭梯度迭代求解器 并行直接稀疏矩阵求 解器等多种求解器 21 软件应具有强大的后处理显示功能 并能满足如下要求 可以分不同时间段在不同节点 单元 高斯节点上显示不同的计算结果 并能将模拟结果以图片和动画方式保存 可以制作任意结点处的各种结 果曲线 并能将数据导出为 excel 格式进行处理 可以显示残余应力 各向分应力 切应力 各向变形 总变形及温度场 结果 22 软件应支持 WINDOWS 2000 XP 2007 等主流操作系统 23 软件可以运用 Fortran 等语言进行软件的二次开发 三 三 Simufact 自由锻自由锻工艺设计仿真优化整体解决方案工艺设计仿真优化整体解决方案 3 1 德国德国 SIMUFACT ENGINEERING 公司介绍公司介绍 SIMUFACT ENGINEERING 公司是世界知名的 CAE 软件及咨询服务公司 成立于 1995 年 总部位于德国汉堡 核心业务是金属成形 焊接及热处理工艺仿真软件的开发 维 护及相关技术咨询服务 公司不断汲取该领域最新的分析理论和仿真技术 引领全球金 属成形工艺模拟技术的最新发展方向 SIMUFACT 公司一直以来就是美国 MSC Software 公司的商业合作伙伴 为其金属成 形工艺模拟软件提供源程序并进行开发 2005 年收购 MSC Software 的 MSC Maufacturing 即以前的 MSC Superform 和 MSC Superforge 软件 并在此基础上经高度整合研发出 Simufact forming 软件 产品性能极大提升 使得高度复杂的金属成形工艺仿真成为现实 标志制造业模拟仿真新时代的来临 SIMUFACT公司在全球各地拥有分公司以及办事处 SIMUFACT在中国的唯一总代理 西模发特信息科技 上海 有限公司西模发特信息科技 上海 有限公司 拥有独立的技术支持和售后服务能力 其专业的 CAE 技术人员和 SIMUFACT 全球技术研发和技术支持人员共同为国内外客户提供优秀的 技术支持服务 7 3 2 Simufact forming 自由锻自由锻工艺仿真软件介绍工艺仿真软件介绍 Simufact forming是由德国Simufact公司和美国MSC Software 公司达成协议 基 于MSC Superform 和MSC SuperForge 的基础上开发的独立软件 Simufact forming 主要用于锻造及热处理 其主要的功能包括 自由锻拔长自由锻拔长 能够对一对 两对操作机的拔长进行仿真 Simufact forming软件自带拔长设备库 用户只需定义好各项参数 软件即可自动进行多火多道次拔长仿真 马杠扩孔马杠扩孔 能够马杠扩孔工艺进行精确仿真 Simufact forming软件自带马杠扩孔设备 8 库 用户可以对设备参数及工艺参数进行详细设定 可以考虑重力作用 对马杠扩孔进 行精确仿真 芯棒拔长芯棒拔长 能够进行芯棒拔长工艺仿真 Simufact forming集成芯棒拔长设备 可对实际芯棒 拔长工艺进行精确仿真 9 碾压碾压 碾压工艺仿真 Simufact foring集成高自由度碾压设备 用户可对常见的碾压工 艺进行仿真 正火 退火 回火 淬火静态热处理仿真正火 退火 回火 淬火静态热处理仿真 可对常见的静态热处理工艺进行仿真分析 集成常用冷却介质 用户可任意自定义 10 热处理工艺路线 动态热处理动态热处理 可对动态热处理 如动态感应加热 感应淬火进行模拟分析 环轧工艺仿真环轧工艺仿真 可对立式 卧式环轧进行优化计算 Simufact forming软件集成立式 卧式环轧设 备 用户只需定义设备参数与工艺参数即可进行环轧仿真 11 热处理工艺路线优化热处理工艺路线优化 可对热处理工艺路线进行优化计算 自由锻自由锻工艺参数优化工艺参数优化 工艺参数优化 工装优化工装优化 可对实际工装进行优化 温度场分析温度场分析 热力耦合计算 温度场预测分析 应力应变分析应力应变分析 工件加工时不同部位应力应变分析 设备吨位设备吨位分析分析 设备吨位及模具各向受力分析 相变分析相变分析 可对热加工及热处理过程中的相转变进行分析 硬度分析硬度分析 可对热加工及热处理完成后工件硬度进行分析 12 3 3 simufact froming 软件工作原理软件工作原理 通过 CAD 软件建立几何模型 然后导入 simufact 软件中 设置好相关参数如 工艺 参数 转速 压下速度 压下量 摩擦等 材料性能参数 材料数据库中选择 手动添 加新材料 其它计算控制参数等 然后提交给计算机进行计算 计算完成后 通过后 处理分析计算结果 能否正确成形 如果不能 我们需要返回重新设计工艺参数 然后 进行计算分析 通过在计算机上进行多次仿真 便相当于做了多次的物理实验 结合实 际工程经验 我们便可以很快得出合理的工装设计和工艺参数匹配 3 4 simufact forming 国内客户成功案例国内客户成功案例 修改工艺参 数 重新分析 修改工装设 计 重新计算 几何建模 相关参数设置 计算 结果分析 13 通过以上分析发现通过以上分析发现 simufactsimufact forming forming 自由锻模拟计算结果和实际生产呈现的自由锻模拟计算结果和实际生产呈现的 结果基本一致结果基本一致 提出的优化建议较为合理 提出的优化建议较为合理 某某重型厂重型厂工艺部门工程师工艺部门工程师 3 5 simufact forming 软件推荐配置软件推荐配置 自由锻仿真软件需要解决的主要问题如下 a 对自由锻拔长 马杠扩孔 芯棒拔长 管材径向锻造及碾压等工艺进行模拟 b 分析自由锻工艺参数对产品质量影响 探寻合理工艺参数 c 产品加工可行性验证前期指导 由于自由锻均为热加工过程 均涉及到应力应变和相变场分析计算 因此采用六面 体实体单元进行仿真模拟的效果最好 同时由于材料的非线性 接触边界的非线性及热 边界条件的非线性等采用 simufact forming solver 非线性求解器进行计算 能够得到 最接近实际的结果 从而支撑实际生产和新产品研发的相关研究工作 我们推荐的 simufact forming 模块介绍如下 14 1 Simufact forming Solver 2D 3D simufact forming 2D 和 3D 求解器 基于 sfMARC 的有限元求解器和基于sfDytran的有限体积求解器 包括自动的标准2D和3D网格划分 多线程并行计算也包括其中 能够对自由锻 模锻 挤压 冲压 轧制等材料加工工艺 仿真进行求解计算 在软件中负责对建立好的 CAE 模型进行计算 2 Simufact forming GUI windows 极易使用的 windows 前后处理界面 同时支持 有限元法和有限体积法包括交互式的 2D 和 3D 网格划分 通用的 CAD 文件导入 如 STL bdf dat 等格式文件 在软件中负责有限元模型的建立 包括 参数设定 材料 定义 边界条件定义等 3 Simufact forming Cogging 专门开发的自由锻拔长仿真模块 集成自由锻拔长设 备 极大的减少用户前处理所花费时间 4 Simufact forming Ring Rolling 专业环轧仿真模块 集成立式或卧式环轧设备 以上模块能实现的功能 1 优化工装设计 2 优化工艺参数 3 其它工艺仿真优化分析如 模锻 挤压 旋压等塑性成形工艺分析 3 6 simufact forming 硬件参考配置硬件参考配置 综合考虑性能 价格因素 以下类似的系统可作为软件的硬件运行环境 HP Z800 Xeon X5650 2 32GB 4000GB CPU 主频 2 66GHz CPU 型号 Xeon X5650 CPU 数量 2 颗 主板芯片组 2 个 Intel 5520 内存大小 8GB 最大内存容量 192GB 硬盘容量 2TB 光驱类型 DVD 显卡芯片 nVIDIA Quadro 以上为 HP Z800 工作站标准配置 标准配置为 2 个 6 核 CPU 由于自由锻及热处理仿 15 真为非线性很强的有限元分析 会占用较大内存 提高电脑内存 有助于提高计算效率 因此建议将内存增加到 32GB 同时 有限元分析会产生大量后处理数据 建议将硬盘增 加至 4TB 3 7 simufact forming 其他功能介绍其他功能介绍 simufact forming 软件除了在自由锻及热处理仿真方面的功能以外 在其他材料加 工工艺领域也具有着优秀的性能 主要包括 金属材料加工工艺仿真金属材料加工工艺仿真 辊锻 楔横轧 孔型斜轧 板材轧制 旋压 环轧 挤压 自由锻 锤锻 多向模 锻 钣金成形 弯管等工艺均可在Simufact软件上进行仿真 模具应力仿真模具应力仿真 过盈配合模具热压分析 耦合 非耦合模具应力分析 自动计算模具变形 模具变 形分析 预应力模具分析 材料材料和其它和其它数据库数据库 Simufact提供极其丰富的材料库及材料模型 主要的材料模型有 线弹性材料模型 非线性弹性材料模型 理想塑形 弹塑性 超塑性 粘塑性 刚塑性等材料模型 材料 数据库中涵盖 钢铁 铝合金 高温合金 钛合金等常用材料超过600种 Simufact还 提供摩擦和设备数据库 极大的方便了用户的建模仿真工作 使用simufact软件可以是设计和工艺工程师在产品研发的阶段对工装和工艺参数进 行仿真分析 缩短研发周期 提升产品质量及核心竞争力 3 8 售后服务能力介绍售后服务能力介绍 本地化的培训与技术支持 西模发特信息科技 上海 有限公司配备专职技术支持 工程师 进行产品的售前售后咨询与培训 使用语言中文 技术支持的目的是为用户提供关于本产品的相关技术支持与服务 以便用户在使用 授权产品解决工业实际问题时发挥最佳功效 西模发特信息科技 上海 有限公司提供 如下几种方式的技术支持 远程支持 第一步 通过电子邮件 电话热线和网络远程提供疑难解答 第二步 利用电子邮件 FTP 传输 磁盘 网盘等交换电子文件 提供解答 回复时间 承诺在 3 个工作日内针对用户的问题提供与软件相关的计算机模拟解决 计划或解决方案 现场支持 16 现场支持所包括的内容有 在以上二种远程支持方法都不足以解决贵公司的问题时 双 方可商量由西模发特信息科技派遣专业工程师赴贵公司现场进行技术支持 更进一步的技术支持 更进一步的技术支持包括高级技术培训 版本升级培训 客户界面等 由贵公司提出并 由双方对派遣人员收费 开销等参照本协议的相关条款进行讨论同意后个别实施 对于一般问题 将在一个工作日内负责答复 如果不能在 24 小时内处理解决的 将在 24 小时内给出最终处理期限 对于复杂的问题处理 依托中国本地公司 技术研发 中心及国外技术队伍 给出最终的处理方案 提供技术支持的主要方式有 24 远程支持 25 现场支持 26 更进一步高级技术培训 版本升级培训 免费的软件升级维护服务 对新购买 License 的用户提供 12 个月内免费升级 在合同签字后 最终用户能获得自 验收合格之日起 12 个月的产品维护 升级服务 无需支付任何费用 详尽的培训计划 西模发特信息科技为用户提供详尽的培训计划 根据用户的实际现状 为用户量身 制定详细地培训计划 具体培训内容由用户提出构想 经过双方协商沟通后进行制定 四 结论四 结论 通过以上分析发现 德国 SIMUFACT 公司的自由锻及热处理仿真模拟软件具有以下优势 1 软件操作界面 simufact forming 软件采用 windows 风格界面 界面简洁 操作简单 能够满足我厂技术人员的使用要求 2 软件材料数据库 simufact forming 软件不仅具有丰富的钢 铁以及有色金属合金的 材料数据库 还可以自己定义扩展材料数据库 并且与著名的材料数据计算软件 Jmatpro 有数据接口 完全能够满足我厂材料数据要求 3 自由锻工艺仿真 集成所有自由锻工艺设备 自由锻仿真建模简便快捷 且设备符 合实际工况 仿真结果具有较高可靠性 4 软件求解器 simufact forming 求解器基于世界著名的非线性求解器 MARC