Simufact.forming旋压及热处理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日目录一、旋压及热处理工艺仿真软件购买的必要性 (3)二、旋压及热处理工艺仿真软件的组成部分和技术要求 (4)2.1、旋压及热处理工艺仿真软件的主要组成部分 (4)2.2、旋压及热处理工艺仿真软件的主要技术要求 (4)三、Simufact旋压及热处理工艺设计仿真优化整体解决方案 (7)3.1 德国SIMUFACT公司介绍 (7)3.2 Simufact.forming旋压及热处理工艺仿真软件介绍 (7)3.3 simufact.froming软件工作原理 (9)3.4 simufact.forming旋压案例分析 (9)3.5 simufact.forming其他国内客户成功案例 (12)3.6 simufact.forming热处理案例分析 (16)3.7 simufact.forming软件推荐配置 (19)3.8 simufact.forming硬件参考配置 (20)3.9 simufact.forming其他功能介绍 (21)3.10 simufact.forming售后服务能力介绍 (21)四、结论 (22)一、旋压及热处理工艺仿真软件购买的必要性航天行业许多重要的零部件都通过旋压及热处理加工生产出来，旋压工艺主要包括强力旋压和普通旋压。

影响旋压成形零件的工装设计参数和工艺参数众多。

主要有如下几类：（1）工装设计参数主要有：咬入角、卸荷角、旋轮半径、圆角半径、间隙等（2）工艺参数主要有：芯轴转速、进给比、压下率、温度、润滑等以上这些参数均会对旋压零件产生影响，如果工装设计或者工艺参数匹配不合理，将会导致产品出现缺陷，造成人力和物力资源的浪费。

过去对于零件的热处理工艺一直是一个难题，只能通过反复试验摸索加以解决。

随着计算机技术及有限元仿真软件技术的发展，通过先进的计算机模拟技术，我们能得到实际试验看不到的很多内容及参数。

在国外，进行实际加工前，对零件的加工及热处理进行仿真已经是必要过程。

而且，近些年来随着众多机械装备向高可靠性、小型化、轻量化发展，要求应用于机械中的机械零部件具有高强度、高可靠性。

因此, 为提高机械零部件的材料强度，大多数采用各种热处理及表面处理等方法。

如“凸轮轴和齿轮”是发动机中的重要承力机械零部件。

其表面产生压缩应力是至关重要的。

目前，常常是通过渗碳淬火实施表面硬化处理，以取代传统的齿轮调质处理。

然而，为了降低成本, 在淬火结束时, 必须对所产生的变形、应力、硬度的偏差进行调整, 另外，应用实测值及模拟方法，预测、控制这类偏差将成为一项重要工作。

传统的旋压工艺工装设计主要依据经验数据，工量量大、周期长、效率低、费用高、缺少科学性和预见性。

且航天中旋压零件多为难旋压的贵重合金，如：钛合金、铝镁合金、高温合金等。

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，旋压过程的数值仿真技术也越来越显示出其优越性。

对旋压及热处理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，为了提高贵厂在旋压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公司的专业的旋压及热处理工艺仿真模拟软件simufact.forming软件进行计算机仿真，使得旋压及热处理工装和工艺参数的设计由经验型向科学计算型转变，提高旋压及热处理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、旋压及热处理工艺仿真软件的组成部分和技术要求2.1、旋压及热处理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：1、用户界面（GUI）：用户操作界面，用户可使用软件界面进行旋压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、旋压及热处理工艺仿真软件的主要技术要求对于旋压及热处理工艺仿真，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、软件应能方便定义单个/多个旋轮的旋压工艺模拟。

5、软件应能进行强旋和普旋工艺仿真，回转体强旋工艺模拟要求使用六面体单元，普旋工艺模拟要求使用实体壳单元。

6、软件可以进行四面体网格、六面体网格及实体壳单元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，对于普旋中用到的钣金零件，具有实体壳单元网格自动划分器。

7、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。

8、软件应能很方便的定义旋轮的被动旋转边界条件。

9、软件应能方便的定义芯模的主动旋转。

10、软件应能方便的定义芯模及旋轮的旋转轴。

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。

11、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旋压仿真。

12、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：旋压力、应变、温度、厚度等。

13、软件应方便模拟旋轮沿空间任意位置和方向的移动。

14、软件应能考虑旋压过程中的各种因素，使复杂的旋压模拟过程变得更直观、简单和系统。

15、软件应可以进行冷旋及热旋模拟，整个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。

16、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，且对于旋转加工模拟，软件具有计算总步长数功能。

17、软件应能考虑旋压过程中的大应变、大变形等非线性行为。

18、软件可以进行热处理工艺仿真，如：正火、退火、回火、淬火、感应加热、感应淬火、动态感应热处理等热处理工艺。

19、热分析过程，包括结构热传导及外界环境的热对流和热辐射20、软件可以考虑热处理过程中的夹具及装卡条件，如：完全固定，支撑及受力等装卡条件。

21、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，从而预测工件在热处理后的组织性能。

22、软件具有传热数据库，如：空气、水、油、常用淬火油等属性数据。

23、软件应能直观且方便的定义热处理工艺路线。

24、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热处理仿真。

25、件应方便的定义动态热处理的运动方式。

如动态感应淬火。

26、软件应具有高效的网格处理功能，可以进行四边形、四面体、六面体、实体壳单元的网格自动划分及自动重划分。

27、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。

28、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。

29、软件应支持WINDOWS 2000/XP/2007等主流操作系统30、软件可以运用Fortran等语言进行软件的二次开发。

三、Simufact旋压及热处理工艺设计仿真优化整体解决方案3.1 德国SIMUFACT ENGINEERING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，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。

3.2 Simufact.forming旋压及热处理工艺仿真软件介绍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 主要用于旋压及热处理，包括普通旋压、强力旋压、热/冷旋压工艺成形及热处理工艺仿真，如：正火、退火、回火、淬火、感应加热、感应淬火、动态感应热处理过程中的仿真分析计算。

其主要的功能包括：● 普通旋压热/冷普通旋压，具有单边和双边精度实体壳单元网格划分工具，能够对普通旋压工艺进行精确仿真计算。

● 强力旋压热/冷强力旋压，独有的回转体网格划分工具，能够对强力旋压进行精确仿真。