simufact鈑金成形仿真

1、Simufact.forming鈑金成形仿真解決方案西模發(fā)特信息科技（上海）有限公司2014年9月15日目 錄一、鈑金成形仿真軟件購買的必要性3二、鈑金成形仿真軟件的組成部分和技術(shù)要求82.1、鈑金成形仿真軟件的主要組成部分82.2、鈑金成形仿真軟件的主要技術(shù)要求9三、Simufact材料加工一體化仿真軟件整體解決方案103.1 德國SIMUFACT ENGINEERING公司介紹103.2 Simufact材料加工一體化仿真軟件介紹103.3 simufact軟件工作原理123.4 simufact國內(nèi)客戶成功案例123.4.1鈑金成形案例123.5 simufact硬件參考配置133.6售

2、后服務(wù)能力介紹14四、結(jié)論15 一、鈑金成形仿真軟件購買的必要性鈑金成形中主要分沖壓、沖裁、沖彎、拉彎等，生產(chǎn)實踐證明，合理的工藝方案和模具結(jié)構(gòu)，不僅可以穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量、降低沖壓成本，沖壓設(shè)計有任何差錯和失誤，都會給生茶帶來不應(yīng)有的損失，乃至造成設(shè)備事故危機人身安全，對于多工序的沖壓工藝，需要評判工藝的合理性，就更需要實際實驗驗證，如果工裝設(shè)計或工藝參數(shù)不合理，將會導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)缺陷，造成人力和物力資源的浪費。傳統(tǒng)的鈑金成形主要依據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)，工作量大、周期長、效率低、費用高、缺少科學(xué)性和預(yù)見性。我們通過實際的物理實驗，往往需要多次實驗才能得到較為合理的工裝設(shè)計和工藝參數(shù)，對人力和物力的消耗極為巨大

3、。隨著計算機技術(shù)在仿真領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用，材料加工過程的數(shù)值仿真技術(shù)也越來越顯示出其優(yōu)越性。對鈑金成形過程進行計算機模擬，可從以下幾個方面顯著地減少能耗和節(jié)約資源：（1） 減少物理實驗次數(shù)，節(jié)約能源及相關(guān)人力物力，提高工作效率（2） 減少因物理實驗或工藝不當(dāng)造成的材料和模具損耗（3） 減少工時（4） 優(yōu)化工藝路線，減少工藝步驟（5） 縮短新產(chǎn)品研發(fā)時間，加快產(chǎn)品上市步伐（6） 降低廢料率，減少資源耗費（7） 人力資源，在實際零部件的生產(chǎn)中，往往是多種工藝混合使用，從原材料到成品往往是一個工藝鏈，特別是結(jié)構(gòu)件中的主要結(jié)構(gòu)件，對產(chǎn)品質(zhì)量要求極為嚴格，如果工藝鏈中的任何一種工藝出了問題，均會對最終的產(chǎn)

4、品帶來質(zhì)量問題。而以往的仿真軟件無法對產(chǎn)品加工的工藝鏈仿真，只是局限于某一種工藝。這種簡化的模型由于沒有考慮前一步工序的影響，將會導(dǎo)致計算結(jié)果與實際結(jié)果存在較大誤差。而德國Simufact公司開發(fā)的simufact鈑金成形仿真平臺可以對鈑金沖壓進行模擬仿真，不同工序數(shù)據(jù)可以無縫鏈接，極大的提高了仿真模型與實際工藝鏈的吻合性及仿真的精確度。為了提高貴廠在材料加工工藝設(shè)計優(yōu)化方面的效率，縮短設(shè)計周期，減少成本，通過利用德國Simufact公司的專業(yè)的鈑金成形工藝仿真模擬軟件simufact軟件進行計算機仿真，使得工裝和工藝參數(shù)的設(shè)計由經(jīng)驗型向科學(xué)計算型轉(zhuǎn)變，提高材料加工工藝裝備設(shè)計的科學(xué)性和精確性

5、。在現(xiàn)有生產(chǎn)工裝不變的前提下，實現(xiàn)提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的。simufact全工藝鏈仿真下圖為兩次沖壓成形工藝，首先是平板深沖并沖孔，然后采用輥壓成形，深沖和沖孔之后在進入下一工序輥壓時會有殘余應(yīng)力，考慮上一工序更能體現(xiàn)出與實際工序的一致性，能夠準確找出工件缺陷是前一工序影響較大，還是下一工序影響較大，從而有助于合理的工藝制定以及工藝參數(shù)的確定。在成形中考慮模具受力的狀態(tài)，判斷設(shè)備工作狀態(tài)是否在安全作業(yè)范圍之內(nèi)。 （a）stage2起始狀態(tài)應(yīng)力分步（b）stage2終止狀態(tài)應(yīng)力分步 （c）成形過程中模具應(yīng)力分步下圖為在一個模型中對全工序進行仿真分析，可以單獨看各工序的成形狀態(tài)，也可以同時仿真分析，各

6、工序在一個模型中進行對比分析，找出工序中的不足，改進模具結(jié)構(gòu)和工藝參數(shù)。下圖為熱力耦合仿真，在拉伸過程中冷卻處理，可以看到，有冷卻夜的溫度影響范圍和溫度均有所減小； （a）有限元模型 （b）熱拉伸前（c）沒有冷卻液，12s后的溫度分步 （d）有冷卻液，12s后的溫度分布下圖為強力旋壓工藝，在旋壓的同時減薄，能夠通過數(shù)表簡單的控制旋輪的運動軌跡，支持Excel數(shù)表導(dǎo)入，數(shù)表支持時間/行程、時間/速度、行程/速度、力/速度等控制方式，通過剖面分析，容易判斷減薄是否均勻，拐點是否變的太薄，旋輪卸載后，內(nèi)輪廓是否與芯模貼合等關(guān)注的問題，通過仿真進行判斷，優(yōu)化模具參數(shù)和工藝參數(shù)。（a）有限元模型 （b）

7、旋壓結(jié)束應(yīng)力分步 （c）旋壓結(jié)束應(yīng)變剖面下圖為兩個零件先沖壓，然后焊接裝配的一體化仿真案例，如圖所示，當(dāng)不考慮沖壓工藝影響時，計算出的應(yīng)力與變形分布與考慮沖壓成形影響的計算結(jié)果完全不同。經(jīng)過對比Z向變形可以發(fā)現(xiàn)，兩種結(jié)果相差大約3倍。（a）不考慮沖壓成形影響 （b）考慮沖壓成形影響焊后塑性應(yīng)力（a）不考慮沖壓成形影響 （b）考慮沖壓成形影響焊后變形Z向變形對比表 下圖為拼焊板壓彎案例，兩塊板先經(jīng)過激光焊接，然后進行壓彎。如圖所示，可以看出，整個工序成形完成后，最大應(yīng)變出現(xiàn)在焊縫與成形模具接觸處。而不考慮焊接的影響時，最大應(yīng)變并不是出現(xiàn)在該處位置。等效應(yīng)變分布綜上所述，如果不考慮前一步工藝的影響

8、，仿真結(jié)果必然不精確，給仿真帶來極大的誤差。因此，我們極有必要在實際仿真時考慮上一步工藝對下一步工藝帶來的影響。因此，仿真也應(yīng)該按照實際工序進行一體化仿真。另外，實際結(jié)構(gòu)中重要的鈑金類結(jié)構(gòu)件均為有一定厚度的中厚板材沖壓而成，如果使用殼單元或膜單元仿真，勢必對結(jié)果帶來一定影響，比如：形狀、應(yīng)力、應(yīng)變差值計算不精確。如下圖所示，對于有一定厚度的板材、管材進行仿真時，最好使用實體單元進行建模仿真，這樣對于變形后零件的形狀、零件中應(yīng)力及應(yīng)變等變量的差值計算有較高的精度。二、鈑金成形仿真軟件的組成部分和技術(shù)要求2.1、鈑金成形仿真軟件的主要組成部分目前有限元工藝仿真軟件主要由三部分組成，包括用戶界面（G

9、UI）、求解器及相關(guān)數(shù)據(jù)庫，這三部分也直接決定了軟件是否易用、求解是否穩(wěn)定且精確及數(shù)據(jù)庫是否全面，這三部分的主要功能如下：1、 用戶界面（GUI）：用戶操作界面，用戶可使用軟件界面進行自由鍛工藝仿真有限元模型的建立，包括相關(guān)邊界條件定義、幾何模型導(dǎo)入、后處理結(jié)果查看等功能。2、 求解器（solver）：在整個軟件中擔(dān)負計算功能，負責(zé)對前處理建立好的有限元模型進行計算并得出計算結(jié)果。3、 數(shù)據(jù)庫：主要為材料數(shù)據(jù)庫，設(shè)備數(shù)據(jù)庫及邊界條件等數(shù)據(jù)庫。2.2、鈑金成形仿真軟件的主要技術(shù)要求對于鈑金沖壓及焊接工藝仿真，要求軟件能實現(xiàn)以下功能，從而幫助我們提高效率、節(jié)約材料、優(yōu)化人力物力配置，提高產(chǎn)品精度、

10、優(yōu)化工藝：軟件應(yīng)采用windows風(fēng)格界面，易學(xué)易操作，軟件應(yīng)包括前處理模塊、求解器模塊和結(jié)果顯示模塊。1、軟件應(yīng)包含常用的鋼材及有色金屬等熱處理模擬所需參數(shù)的材料庫，并可以進行自定義材料庫的擴充。且軟件可以考慮材料不同相成分的不同屬性，使模擬結(jié)果更加精確。具有和材料分析軟件JMatPro的接口，可將JMatPro的材料數(shù)據(jù)導(dǎo)入進行模擬分析。2、軟件應(yīng)能夠進行全工藝鏈仿真，如：沖壓工藝模擬的結(jié)果可以用于焊接工藝的仿真，方便進行一體化工藝模擬。3、具有鈑金沖壓、鍛造及焊接等專業(yè)仿真模塊，便于用戶完成鈑金沖壓、鍛造及焊接材料加工工藝的材料非線性和接觸邊界非線性仿真分析，為工藝參數(shù)的制定和工裝的設(shè)計

11、提供相應(yīng)指導(dǎo)。預(yù)知加工結(jié)果（成形后的形狀、材料的流動情況、預(yù)測相關(guān)缺陷）、優(yōu)化成形工藝、預(yù)測加工過程中的組織轉(zhuǎn)變、預(yù)測設(shè)備所受載荷。4、軟件應(yīng)可以進行冷成形及熱成形模擬，整個模擬過程均考慮熱傳導(dǎo)，包括工件與空氣、工件與工裝模具、工裝模具與空氣間的熱傳導(dǎo)。5、軟件可以進行四面體網(wǎng)格、六面體網(wǎng)格、實體殼單元的劃分和重劃分。具有筒形回轉(zhuǎn)體六面體網(wǎng)格自動劃分專用工具。軟件具有實體/實體殼單元可以對中厚板沖壓及旋壓進行精確模擬。6、熱分析過程，包括結(jié)構(gòu)熱傳導(dǎo)及外界環(huán)境的熱對流和熱輻射7、可以顯示殘余應(yīng)力、各向分應(yīng)力、切應(yīng)力、各向變形、總變形及溫度場結(jié)果。8、軟件可以采用CCT及TTT曲線對熱處理工藝中的

12、相變過程進行仿真，從而預(yù)測工件在熱處理后的組織性能。9、軟件可以對模具定義彈簧，包括單個剛體上作用的彈簧，比如沖壓工藝中的壓邊圈，也可定義剛體之間的彈簧。10、軟件對于非線性問題（幾何、材料等）計算，應(yīng)具有良好的收斂性，并能由用戶來進行運算模型和時間步長的調(diào)整。11、軟件應(yīng)能考慮材料加工過程中的大應(yīng)變、大變形等非線性行為。12、軟件求解器包含：直線迭代法求解器、稀疏矩陣求解器、混合迭代求解器、多波前法直接迭代求解器、共軛梯度迭代求解器、并行直接稀疏矩陣求解器等多種求解器。13、軟件應(yīng)具有強大的后處理顯示功能，并能滿足如下要求：14、可以分不同時間段在不同節(jié)點、單元、高斯節(jié)點上顯示不同的計算結(jié)果

13、，并能將模擬結(jié)果以圖片和動畫方式保存?？梢灾谱魅我饨Y(jié)點處的各種結(jié)果曲線，并能將數(shù)據(jù)導(dǎo)出為excel格式進行處理。15、軟件應(yīng)支持WINDOWS 2000/XP/2007等主流操作系統(tǒng)16、軟件可以運用Fortran等語言進行軟件的二次開發(fā)。三、Simufact材料加工一體化仿真軟件整體解決方案3.1 德國SIMUFACT ENGINEERING公司介紹SIMUFACT ENGINEERING公司是世界知名的CAE軟件及咨詢服務(wù)公司，成立于1995 年，總部位于德國漢堡。核心業(yè)務(wù)是金屬成形、焊接及熱處理工藝仿真軟件的開發(fā)、維護及相關(guān)技術(shù)咨詢服務(wù)。公司不斷汲取該領(lǐng)域最新的分析理論和仿真技術(shù)，引領(lǐng)全

14、球金屬成形工藝模擬技術(shù)的最新發(fā)展方向。SIMUFACT公司一直以來就是美國MSC.Software公司的商業(yè)合作伙伴，為其金屬成形工藝模擬軟件提供源程序并進行開發(fā)。2005年收購MSC.Software的MSC.Maufacturing（即以前的MSC.Superform和MSC.Superforge）軟件，并在此基礎(chǔ)上經(jīng)高度整合研發(fā)出Simufact.forming及Simufact.welding軟件，產(chǎn)品性能極大提升，使得高度復(fù)雜的金屬成形工藝鏈仿真成為現(xiàn)實，標志制造業(yè)模擬仿真新時代的來臨。SIMUFACT公司在全球各地擁有分公司以及辦事處。SIMUFACT在中國的唯一總代理，西模發(fā)特信

15、息科技（上海）有限公司，擁有獨立的技術(shù)支持和售后服務(wù)能力，其專業(yè)的CAE技術(shù)人員和SIMUFACT全球技術(shù)研發(fā)和技術(shù)支持人員共同為國內(nèi)外客戶提供優(yōu)秀的技術(shù)支持服務(wù)。3.2 Simufact材料加工一體化仿真軟件介紹Simufact.forming及Simufact.welding是由德國Simufact公司和美國MSC.Software 公司達成協(xié)議，基于MSC.Superform 和MSC.SuperForge 的基礎(chǔ)上開發(fā)的獨立軟件。Simufact.forming 主要用于鍛造、鈑金沖壓、旋壓、擠壓及熱處理，Simufact.welding主要用戶焊接工藝的仿真。Simufact軟件可以

16、進行材料加工一體化仿真，數(shù)據(jù)無縫鏈接，軟件的主要功能包括：l 鍛造工藝仿真Simufact軟件可以對模鍛、擠壓、輥鍛、楔橫軋、孔型斜軋、環(huán)件軋制、擠壓、錘鍛、多向模鍛等工藝進行仿真 l 鈑金成形仿真Simufact可以對傳統(tǒng)鈑金沖壓拉伸、中厚板成形、鈑金熱成形工藝及管材成形等工藝進行仿真。l 工藝參數(shù)優(yōu)化工藝參數(shù)優(yōu)化。l 工裝優(yōu)化可對實際工裝進行優(yōu)化。l 溫度場分析熱力耦合計算，溫度場預(yù)測分析。l 應(yīng)力應(yīng)變分析工件加工時不同部位應(yīng)力應(yīng)變分析。l 設(shè)備噸位分析設(shè)備噸位及模具各向受力分析。l 相變分析可對熱加工及熱處理過程中的相轉(zhuǎn)變進行分析。l 硬度分析可對熱加工及熱處理完成后工件硬度進行分析。3

17、.3 simufact軟件工作原理結(jié)果分析計算相關(guān)參數(shù)設(shè)置幾何建模修改工裝設(shè)計，重新計算修改工藝參數(shù)，重新分析通過CAD軟件建立幾何模型，然后導(dǎo)入simufact軟件中。設(shè)置好相關(guān)參數(shù)如：工藝參數(shù)（轉(zhuǎn)速、壓下速度、壓下量、摩擦等）、材料性能參數(shù)（材料數(shù)據(jù)庫中選擇/手動添加新材料）、其它計算控制參數(shù)等。然后提交給計算機進行計算。計算完成后，通過后處理分析計算結(jié)果。能否正確成形。如果不能，我們需要返回重新設(shè)計工藝參數(shù)，然后進行計算分析。通過在計算機上進行多次仿真，便相當(dāng)于做了多次的物理實驗，結(jié)合實際工程經(jīng)驗。我們便可以很快得出合理的工裝設(shè)計和工藝參數(shù)匹配。3.4 simufact國內(nèi)客戶成功案例3

18、.4.1鈑金成形案例厚板成形模擬單元：實體單元/實體殼單元優(yōu)點：相對殼單元與膜單元計算要更加精確適用：厚度大于2mm “通過實際使用及與實際對比發(fā)現(xiàn)simufact.forming中厚板沖壓模擬計算結(jié)果和實際生產(chǎn)呈現(xiàn)的結(jié)果基本一致，simufact采用實體單元進行中厚板鈑金成形模擬，相對于殼單要精確。”某汽車零件廠工藝部門工程師3.5 simufact硬件參考配置綜合考慮性能，價格因素，以下類似的系統(tǒng)可作為軟件的硬件運行環(huán)境：HP Z800（Xeon X5650*2/32GB/4000GB）CPU主頻：2.66GHz CPU型號：Xeon X5650 CPU數(shù)量：2核主板芯片組：2個Intel

19、 5520 內(nèi)存大?。?GB 最大內(nèi)存容量：192GB 硬盤容量：2TB .光驅(qū)類型：DVD 顯卡芯片：nVIDIA Quadro 3.6售后服務(wù)能力介紹 本地化的培訓(xùn)與技術(shù)支持，西模發(fā)特信息科技（上海）有限公司配備專職技術(shù)支持工程師，進行產(chǎn)品的售前售后咨詢與培訓(xùn)(使用語言中文)。 技術(shù)支持的目的是為用戶提供關(guān)于本產(chǎn)品的相關(guān)技術(shù)支持與服務(wù)，以便用戶在使用授權(quán)產(chǎn)品解決工業(yè)實際問題時發(fā)揮最佳功效。西模發(fā)特信息科技（上海）有限公司提供如下幾種方式的技術(shù)支持:遠程支持：第一步：通過電子郵件、電話熱線和網(wǎng)絡(luò)遠程提供疑難解答;第二步：利用電子郵件、FTP傳輸、磁盤、網(wǎng)盤等交換電子文件，提供解答。 回復(fù)時間

20、：承諾在3個工作日內(nèi)針對用戶的問題提供與軟件相關(guān)的計算機模擬解決計劃或解決方案。現(xiàn)場支持：現(xiàn)場支持所包括的內(nèi)容有：在以上二種遠程支持方法都不足以解決貴公司的問題時，雙方可商量由西模發(fā)特信息科技派遣專業(yè)工程師赴貴公司現(xiàn)場進行技術(shù)支持。更進一步的技術(shù)支持：更進一步的技術(shù)支持包括高級技術(shù)培訓(xùn)，版本升級培訓(xùn)，客戶界面等。由貴公司提出并由雙方對派遣人員收費、開銷等參照本協(xié)議的相關(guān)條款進行討論同意后個別實施。 對于一般問題，將在一個工作日內(nèi)負責(zé)答復(fù)；如果不能在24小時內(nèi)處理解決的，將在24小時內(nèi)給出最終處理期限。對于復(fù)雜的問題處理，依托中國本地公司/技術(shù)研發(fā)中心及國外技術(shù)隊伍，給出最終的處理方案。提供技術(shù)

21、支持的主要方式有：1、 遠程支持；2、 現(xiàn)場支持；3、 更進一步高級技術(shù)培訓(xùn)，版本升級培訓(xùn)。免費的軟件升級維護服務(wù)對新購買License的用戶提供12個月內(nèi)免費升級。在合同簽字后，最終用戶能獲得自驗收合格之日起12個月的產(chǎn)品維護、升級服務(wù)，無需支付任何費用。詳盡的培訓(xùn)計劃 西模發(fā)特信息科技為用戶提供詳盡的培訓(xùn)計劃。根據(jù)用戶的實際現(xiàn)狀，為用戶量身制定詳細地培訓(xùn)計劃，具體培訓(xùn)內(nèi)容由用戶提出構(gòu)想，經(jīng)過雙方協(xié)商溝通后進行制定。四、結(jié)論通過以上分析發(fā)現(xiàn)，德國SIMUFACT公司的材料一體化仿真模擬軟件具有以下優(yōu)勢：1、 軟件操作界面：simufact.forming軟件采用windows風(fēng)格界面，界面簡

22、潔，操作簡單。能夠滿足我廠技術(shù)人員的使用要求。2、 軟件材料數(shù)據(jù)庫：simufact.forming軟件不僅具有豐富的鋼、鐵以及有色金屬合金的材料數(shù)據(jù)庫，還可以自己定義擴展材料數(shù)據(jù)庫，并且與著名的材料數(shù)據(jù)計算軟件Jmatpro有數(shù)據(jù)接口，完全能夠滿足我廠材料數(shù)據(jù)要求。3、 一體化工藝仿真： 目前，其它仿真軟件大多數(shù)只能實現(xiàn)一種或幾種工藝類型的仿真，而實際零件加工過程為多種工藝相結(jié)合的過程，目前，大多數(shù)用戶由于以往已經(jīng)采購了不同類型的專業(yè)軟件，只能自己開發(fā)多個不同軟件之間的接口，但是由于軟件的國別、廠商、求解器、編碼方式及底層數(shù)據(jù)的不同，給開發(fā)相應(yīng)的接口帶來了極大的困難。Simufact軟件專門針對材料加工的相關(guān)工藝開發(fā)，來自于制造工藝發(fā)達的德國，可以實現(xiàn)材料加工的一體化工藝仿真。4、 軟件求解器：simufact.forming求解器基于世界著名的非線性求解器MARC開發(fā)，包含直線迭代法求解器、稀疏矩陣求解器、混合迭代求解器、多波前法直接迭代求解器、共軛梯度迭代求解器、并行直接稀疏矩陣求解器等多種求解。保證了求解的精度。5、 兼容擴展性：s