板料成形数值模拟项目建议书

1、板料成形数值模拟项目建议书目录目标和意义通过实施在世界上成形模拟应用的最专业、最成熟、最广泛的板料成形模拟解决方案 来解决板料件模具设计和生产过程中的各种问题。板料成形模拟解决方案要全面、专业、快速、使用方便的解决板料件模具设计生产 过程中的模具设计问题、 下料尺寸估算问题、 成形精确模拟问题 (保证成形后产品的质量) 和模具回弹自动补偿问题。板料成形模拟解决方案要能够提高板料件的模具设计效率，缩短模具从设计到投入 生产的周期，提高工艺部门和设计部门的协同效率，缩短产品开发周期，降低产品开发成 本，提高产品的市场竞争力。实施必要性板料成形过程的数值模拟技术实质上就是在计算机上应用有限元仿真软件

2、进行虚拟 的板料成形试验 , 通过输入各种给定的条件和一些实际的实验参数 , 进行计算机数值计算 模拟，通过分析模拟得到的结果来预测板料在成形过程中 , 各种缺陷产生的位置和分布程 度,以此初步判断所选毛坯材料力学性能参数与模具工艺设计方案以及模具参数选择的合 理性, 同时借助数值模拟结果的三维动态显示可以详细地分析冲压成形的每一小步过程的 情况, 从而可以比较精确确定缺陷产生的具体原因以及找出相对应的解决办法来。为了提高的制造水平和市场竞争力，为了改变以往板料件模具设计和生产过程中严重 依赖设计人员的经验和多次的实际物理试模的落后的状况，我们必须采用专业的成熟的板 料成形模拟解决方案解决板料

3、件模具设计问题、 下料尺寸估算问题、 成形精确模拟问题 (保 证成形后产品的质量)和模具回弹自动补偿问题。实施基础条件购置最专业、最成熟、最可靠的板料成形模拟解决软件，为模拟解决各种板料成形问 题提供最好的软件系统。购置与软件运行相适应的计算机硬件系统和组建相应的网络平台，为软件运行做硬件 准备。安排相应的工作人员接受软件公司的培训，为熟练操作软件解决实际的问题做准备。确定采用软件模拟分析板料成形过程的流程，以及相关部门的工作人员的具体工作职 责。实施方案分析ESI 集团板料成形模拟解决方案介绍ESI 集团的板料成形模拟解决方案是包含模具设计、下料估计、快速分析、精确分析、 耦合输出等的专业的

4、成熟的板料成形模拟全面解决方案，是迄今为止世界上唯一整合了所 有板金成形过程的有限元模拟解决方案，是世界上应用的最成熟、最广泛、最专业的板料 成形分析软件，是融合了早期的前端可行性评估，几何和过程优化，及详细的过程验证于 一个软件系统。ESI 集团板料成形模拟解决方案软件功能ESI 集团板料成形模拟解决方案的软件模块组成主要为： PAM-DIEMAKE（R模具设计模块）用于快速设计模具几何型面。 PAM-INVERS（E反算毛坯模块）用于反算实际成形生产过程中毛料估计问题。 PAM-QUIKSTAM（P快速成形评估模块）用于模具的快速成形性分析和快速可行性分析问题。 PAM-AUTOSTA（M

5、精P 确模拟，成形质量控制模块）用于板料成形过程精确模拟问题。DIE COMPENSATIO和N ICAPP（成形回弹自动补偿模块）用于解决自动回弹补偿问题，输出 进行回弹补偿后的模具几何模型。（1）PAM-DIEMAKER 快速模具设计PAM-DIEMAKE是R基于有限元网格的快速数模面生成系统。 长期以来， 模具表面的设计 都采用 CAD系统进行，由于复杂表面很难用数学公式直接表征，而且最终的数模表面必须 考虑材料成形工艺性，破裂与皱纹甚至回弹等因素，在实际工程中，对这些CAD数模进行修改时碰到非常大的困难，随机性很大。PAM-DIEMAKE是R ESI GROUP与 美国通用汽车和德国宝

6、马汽车、大众汽车联合开发解 决这一问题的非常有效工具。 PAM-DIEMAKE可R以通过控制特征参数迅速地生成模具工艺补 偿面和数模表面， 之后可以配合 PAM-QUIKSTAM或P PAM-AUTOSTAM等P分 析手段， 对数模面 的合理性进行分析，并可直接在网格上对数模表面进行修改，在对模面进行优化后可将最 终的数模表面以 IGES或 VDA格式输出并反馈回 CAD系统进行最后的模具设计和数控加工。 这种革命性的改进使得生产效率从传统的几个星期大大提高到一两天甚至几个小时从 CAD模型输入零件几何参数后，高度参数化驱动的 PAM-DIEMAKE能R 够让您在几分 钟内完成模面和工艺补充面

7、的设计与优化。它能快速地通过参数迭代的方法获得实际的仿 真模型，并快速地分析判断零件有无过切（负角）和计算出最佳的冲压方向，然后非常简 单地让您对模面和工艺补充面的几何形状进行修改，能够参数化地完成所有前期模具设计 的控制，例如多步成形模具和多零件组合型模具设计。显着优势 零件设计可行性分析使用更真实参数并更早进入模拟阶段。 通过将耗时的 CAD工作减至最小显着加速方案规划过程。 参数化表述是计算机辅助优化的先决条件。 通过改进现有工艺补充面的设计将现有经验转变为资本。 准确和快速地产生工艺补充面并以 CAD表面文件输出以备 CAD软件进一步处理。 完整集成到 PAM-STAM2PG 环境，能

8、够进行快速成型评估和模具工艺补充面与压料面形 状的优化。PAM-INVERSE 下料估计下料量估计主要采用 PAM-INVERS来E 完成，它采用一步成形逆算法，计算速度很快， 可以准确预测板料的初始形状，同时也间接说明零件的可成形性和可行性，反算下料量程 序界面和结果图如下图 4-1 所示。图 4-1 反算下料量程序界面和结果图PAM-QUIKSTAMP 快速可行性评估PAM-QUIKSTAM是P快速成形模拟工具，一般在数分钟内即可完成一个模具快速成形分 析，可用于设计早期可行性评估。PAM-QUIKSTAM是P在数分钟内完成模具设计可行性评估最合适的工具，对于复杂部件 也是如此。一旦模具设

9、计生成后，或者通过 PAM-DIEMAKE或R 任何其他 CAD系统，工程师 需要通过评估不同模具几何参数检查成型性，例如压料面和工艺补充面。而且，诸如板料 形状，压延筋尺寸，定位和材料属性等过程参数需要进行评估。 PAM-QUIKSTAM通P 过消除 明显的差的设计选择，使得在设计过程的早期进行设计决策成为可能。PAM-QUIKSTAM利P用任何现有模具设计发现折叠或撕裂的危险。因为计算快速， PAM-QUIKSTAM具P有优化的良好基础， 例如利用 PAM-OPT作为优化工具。 利用初始几何 (或 过程参数)作为参考， PAM-QUIKSTAM能P 够进行参数化优化，诸如压料力，板料位置和

10、尺 寸或压延筋位置及形状。如图 4-2 所示， PAM-QUIKSTAM可P以在一小时内完成一个完整冲 压过程的模拟，包括重力，压紧和成型，有助于用户消除差的设计选择。例如，你可以轻 松与 PAM-DIEMAKE联R合实现压料面和工艺补充面的优化。图 4-2 压料面和工艺补充面的优化显着优势快速和定性可行性分析。 与实际过程相近的轻松过程设置。 与 PAM-DIEMAKE和R PAM-AUTOSTAM完P全兼容。在 PAM-DIEMAKE和R PAM-QUIKSTAM间P轻松实现设计的迭代循环。轻松在 PAM-AUTOSTAM验P证和质量控制的切换。 对快速模具设计验证或判断过程或材料参数影响

11、相当有用。 稳定的求解器技术能够轻松实现优化循环。PAM-AUTOSTAMP-成- 形质量控制 PAM-AUTOSTAM是P一种基于材料物理学，对金属成形过程进行精确预测的软件。PAM-AUTOSTAM能P提供金属成形过程的工业验证和可信的仿真，从而满足工程上的需求。PAM-AUTOSTAM使P用独特的技术，使用户可以简便快捷的建立对复杂的多工序成形过 程的单一仿真模拟模型，配合先进的可扩展求解器技术，可以最大程度的利用最新的计算 机硬件资源。PAM-AUTOSTAM提P供详细的仿真结果， 以解决裂口、 褶皱等有关成形性能的验证问题。 更突出的是，能够对一些精细的问题给出解答，例如滑移线、表面

12、缺陷等。PAM-AUTOSTAM充P分考虑了成形过程中的速度、温度、表面摩擦、压料力、冲床刚度 等各种因素的影响，对预测成形过程中的材料流动、起皱、破裂和回弹等具有非常高的精 度。PAM-AUTOSTA采MP用的自动切边、隐式解法计算回弹、快速预压、抽象压延筋模型、 成 形零件刚度分析等辅助功能大大增强了软件的适用性，实现了软件模拟与实际成形的无缝 贯通。如图 4-3 所示， PAM-AUTOSTAM通P过优化工艺参数，可以消除很小的起皱和破裂。图 4-3 PAM-AUTOSTAM优P 化工艺参数过程显着优势精确成形工艺过程验证 在同一个易用环境中模拟所有的工艺过程 仿真技术经过工业实践证明和

13、验证 综合并最大限度优化软、硬件性能，最大化投资回报 快速准确的回弹预测 支持最新一代材料属性，包括铝合金、不锈钢、双相钢和高延度钢（TRIP）支持多工序成形（5）DIE COMPENSATION和 ICAPP 成形回弹自动补偿模具回弹补偿过程是基于零件设计要求形状的虚拟修模迭代过程。它是先按照零件的 设计要求形状设计出初始模具形状，经过有限元离散后输入专业板料成形数值模拟软件 PAM-STAMP 2中G ，经过成形模拟和回弹计算分析，获得了板料成形回弹后形状。将板料成形回弹前后形状和初始模具形状输入 PAM-STAMP 2中G DIE COMPENSATIO模N 块，软件将进行模具回弹自动补

14、偿，得到模具修正后模具形状；然后将回弹补偿后的模具 进行成形模拟和回弹计算分析，将得到零件回弹计算后的形状与设计要求形状进行比较， 判断两者的几何形状误差是否满足设计误差要求。若满足设计误差要求，输出模具回弹补 偿结果；若不满足设计误差要求，软件重新进行回弹自动补偿循环，直到得到符合设计误 差要求的最好的模具回弹补偿结果。DIE COMPENSATIO和NICAPP进行自动回弹补偿功能非常强大，无须人为干预，回弹补 偿过程自动完成， DIE COMPENSATIO和NICAPP使用方法简单， 是以目标为导向的软件工具。利用 PAM-STAM2PG 进行模具回弹补偿原理示意图如下图 4-5 所示

15、，利用 PAM-STAM2PG 进行模具回弹自动补偿程序使用流程图如图 4-6 所示。利用 PAM-STAMP 2G进行模具回弹 自动补偿实例结果图如图 4-7 所示。DIE COMPENSATIO和NICAPP主要技术特点：丰富的几何模型导入导出格式（ catia v5 ，iges, ，vda, ，step ， acis 等） 丰富的网格数据导入导出格式（ stl ， pol ，nas， vrml ， af ， nc 等） 根据网格节点数据创建自由表面功能强大 自动回弹补偿功能强大，无须人为干预，回弹补偿过程自动完成 几何拓扑算法是智能和自动的补偿算法高效、回弹自动补偿计算时间很短逆向工程功

16、能强大，能够根据很少的表面数据逆向计算出几何模型的复杂的外表面图 4-5 用 PAM-STAMP 2进G 行模具回弹补偿原理示意图图 4-6 用 PAM-STAMP 2进G 行模具回弹自动补偿程序使用流程图图 4-7 用 PAM-STAMP 2进G 行模具回弹自动补偿实例结果图ESI 集团板料成形模拟解决方案的作用全面满足板料成形模具设计的不同阶段的需求。从早期的模具设计， 快速模具设计及参数化， 以及模具型面优化， 都可以利用 PAM-DIEMAKER 完成。对于以往靠人经验和手工计算得到的下料量的问题，我们的 PAM-INVERS来E解决， 准确的计算得到初始的下料量，减少很多的人的工作量

17、。对于精确尺度定义及部件成形质 量验证，利用先进 PAM-AUTOSTA可M以P 精确模拟细节，是否有褶皱出现，破损，厚度不均 匀等。利用 DIE COMPENSATIO和NICAPP进行自动回弹补偿功能非常强大，无须人为干预， 回弹偿过程自动完成，从而彻底解决模具回弹补偿问题。因而我们说板料成形模拟解决方 案是当今世界上最完善、最先进、最专业的板料成形模拟解决方案。（2）高效的并行扩展性能够极大地提高模具设计、成形评估、质量验证及优化的效率ESI集团板料成形模拟解决方案的软件能够在集群上进行高效并行，已经过程大量测试， 表现非常优异，很多同类软件到了 64 个CPU 以上效率就已经下降，变得

18、不经济了。而板 料成形模拟解决方案的软件能够扩展至 512 个甚至上千个 CPU，而计算效率仍然成线性扩 展，这在同类软件中处于遥遥领先的地位。（3）精确的回弹计算和回弹自动补偿以及补偿后 CAD模具输出。 回弹是成形模拟的难点之一。 很多软件都不能精确计算回弹， 或者无法考虑回弹自动补偿， 并且回弹的计算非常耗时。而板料成形模拟解决方案的软件通过将回弹由显式算法改变为 隐式算法，并能够进行多步工序的显式隐式显式等的自动转换，大大的加快的模拟的 速度，并改善了模拟的精度，同时可以进行自动回弹补偿过程，并且能够输出经过自动回 弹补偿后模具 CAD模型。就回弹计算精度问题， ESI与戴姆勒克莱斯勒

19、，尼桑，雷诺，沃尔沃等 9家公司联合开展 了一个3DS 项目，对 5个导轨， 5种材料，三种压边力，每种情况又进行了 5个测试，共有 375个测试，并与 PAM-STAMP 2的G模拟进行了验证，结果 PAM-STAMP 2的G回弹计算相当令 人鼓舞，两者符合得相当好。如图所示。回弹试验与 PAM-STAMP 2模G拟结果符合得很好（4） 能够给的板料件设计和生产带来很多的收益。通过分析模拟得到的结果，可以明显地减少了板料件模具设计上失误，缩短板料件产 品开发周期，提高了板料件模具设计开发效率，缩短板料产品的研发时间，提高生产的产 品的市场竞争力，把板料产品开发提高到新的水平。ESI 集团板料

20、成形模拟解决方案的部分用户航空航天：国内： 西飞，北航，南航，航天六院国外： 波音（ Boeing ），空中客车公司（ Airbus ）， 庞巴迪航空（ Bombardier Aerospace）， 达索航空（Dassault Avitation ），EADS/EDISTE ngineering ，Honeywell（MORAA EROSPAC，E） EMBRAE，RJedco Quality Aerospace ，三菱重工（ Mitsubishi Heavy Industries）， 斯奈克玛航空发动机（ Snecma Moteurs） 汽车整车：国内: 上海通用，一汽大众，上海大众，北汽福

21、田，东风汽车工艺研究所等国外: AUDI（奥迪） , BMW（宝马） , DAEWOO大（宇）, DAIHATSU （丰田 ）, DAIMLERCHRYSLER戴（ 姆勒-克莱斯勒 ）, FIAT, FORD（ 福特） , FORD OTOSAN 福（ 特）, GENERAL MOTOR通S（用）, HONDA本（ 田）, HYUNDA?（现代）, ISUZU（ 铃木）, KIA（ 起亚）,LANDROVER路（ 虎）, MAZDA（马自 达 ）, MITSUBISHI（ 三菱 ）, NISSAN（ 日产 ）, OPEL（ 欧宝 ）, PSA（ 标志雪铁龙 ）, RENAULT, SAAB（萨

22、博）, SEAT, SKODA（斯柯达）, SSANGYONG MOTOR三S洋（ 摩托车 ）, SUZUKI（ 五十菱）, TOYOTA丰（ 田）, VOLKSWAGEN大（众）, VOLVO（沃尔沃） TRUCK（沃尔沃）, YAMAHA（雅玛哈摩托 车）等 汽车部件供应商： 国内:上海 sekely 汽车模具，上海 Ogihara 荻原模具 ，一汽大众模具公司，天津汽车模具 公司等国外: ARVINM ERITOR阿（ 文美驰）, BATZ（）, BENTELERB, UDD,D ANA, FAGROG, EDAS,K ARMANN, KIRSCHHOFF, MAGNA STEYR, M

23、ICHEL米IN其（ 林集团 ）, NOTHELFER, OGIHARA荻（ 原）, PCI, POLYNORM GRAU, TDM, TENNECO, UNIPRES JAPAN, UNIPRES UK, VALEO, WAGON 材料供应商：国内: 宝钢, 马鞍山钢铁公司，中华钢铁公司等国外: ACERALIA阿（ 塞洛）, ALCAN INTL CANADA（加拿大铝业有限公司 ）, ARCELOR（阿塞洛）, CORUSC（orus 公司）, JFE STEEL（ JFE 钢铁公司）, KOBE STEEL（神户钢铁公司 ）, NIPPON STEEL（日 本钢铁公司）, PECHIN

24、EY, POSCOL P（韩国浦 项）, SALZGITTERM ANNESMANN FORSCHUNG, SIWE, SUMITOMO ME住TA友L钢（ 铁有限公司 ）, THYSSEN KRUPP GMB德H（国蒂森 克虏伯钢铁公司 ）, VOEST ALPINE （ 沃斯特-阿耳品钢铁公司 ） 白色家电： BOSC（H 博士）， SIEMEN（S 西门子），HAUSGER?，TE KALDEWEI GMB，H MIELE ， LG电子： PHILIPS手机、 Delco 电子、安特电子、华硕、奇成电子ESI 集团板料成形模拟解决方案的优点（1） ESI 集团板料成形模拟解决方案是至今世

25、界上在板料成形模拟领域应用最成熟、最广 泛、最专业的模拟解决方案，是板料成形模拟的最新技术的领导者，是板料成形模拟解决 全过程的求解方案，从模具几何设计、快速下料估计、模具的可行性评估与优化、快速模 具生成与修改、成形精确模拟分析到回弹自动补偿过程以及输出回弹补偿后的模具的 CAD 模型等全部整合到了我们板料成形模拟方案中。（2） ESI 集团板料成形模拟解决方案的软件使用方便简单、上手快，经过我们简单的软件 培训，的工作人员就可以将软件用起来，能快速应用到实际板料件模具设计和生产过程中 去，尽快为板料生产发挥作用。（3）ESI 集团板料成形模拟解决方案能全面的结合的实际的设备工艺参数、软件模

26、拟时输 入的参数就是实际设备生产的主要的工艺参数和材料的机械性能参数，基于此软件模拟的 结果与实际物理试模的结果可以得到最大程度结合，能够快速与实际生产过程相结合，为 把模拟结果应用到实际设计和生产过程打下了坚实的基础。（5）ESI 集团板料成形模拟解决方案能够把的板料设计经验和工艺设计经验固化到对应的 板料成形的流程中去，相当于建立自己的板料设计经验的专家库，建立一个板料设计生产 的模拟平台。（6）ESI 集团板料成形模拟解决方案能够明显缩短板料件模具的开发周期，提高模具设计 水平，提高模具设计效率，缩短板料产品的研发时间，提高生产的产品的市场竞争力。ESI 集团板料成形模拟解决方案的软硬件

27、配置 （1） 硬件需求总体概况 硬件需求说明：License 服务器主要作用是管理板料成形解决方案中所有软件的 license 文件，为所有的 工作站和计算服务器提供 license 授权服务。工作站主要作用是使用软件者进行求解前处理、 求解设置、 进行计算量小的模型求解计算、 分析结果、撰写计算报告等。工装设计部门1 台工作计算中心（ 1 台 license 服务器）钣金生产部门（1 台工作机器用途CPU类型内存硬盘操作系统部分具体机器列表License 服 务器 （1 台）英特尔 ? 至强? 处理器1G 以上80G 以上Windows? XP 专 业版HP ProLiant DL140 服

28、务 器Dell PowerEdge TM?1800工作站（2 台）英特尔?奔腾?D 双核处理 器 以上2G 以上160G 以上Windows? XP 专 业版Dell OptiPlex TM?GX520（2） 软件需求配置推荐ESI 板料成形模拟解决方案的软件组成主要为： PAM-DIEMAKE（R模具设计模块）用于快速设计模具几何型面。 PAM-INVERS（E反算模块）用于反算实际生产过程中下料量估计问题。 PAM-QUIKSTAM（P快速成形评估模块）用于模具的成形性分析和可行性分析。 PAM-AUTOSTA（M精P 确模拟，成形质量控制模块）用于成形精确模拟过程以及回弹预测分 析。DI

29、E COMPENSATIO和N ICAPP（成形回弹自动补偿模块）用于解决自动回弹补偿问题，输出进行回弹补偿后的模具几何模型PAM-STAMP 2G模块配置序号模块组合序列号模块序列号模块名称功能（实际作用）1AUT-CT-03-2005STA-E-10-2005PAM-STAMP核 心界面软件核心界面（完成数值模拟过程 中的前处理和后处理 界面）DIE-E-10-2005PAM-DIEMAKE（R包括模 面再生成工程和 IGES 格式输出）进行快速模具设计的 模块（ 完成模拟过程中模 具设计、成形方向、压料面、工艺补充面设计）QUI-E-10-2005PAM-QUIKSTAM环P境进行快速成形性分析 和可行性分析的模块 （完成冲压成形过程 的快速成形性分析