Simufact.forming环轧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、环轧工艺仿真软件购买的必要性 (3)二、环轧工艺仿真软件的组成部分和技术要求 (4)2.1、环轧工艺仿真软件的主要组成部分 (4)2.2、环轧工艺仿真软件的主要技术要求 (4)三、Simufact环轧工艺设计仿真优化整体解决方案 (6)3.1 德国SIMUFACT ENGINEERING公司介绍 (6)3.2 Simufact.forming环轧工艺仿真软件介绍 (6)3.3 simufact.froming软件工作原理 (11)3.4 simufact.forming国内客户成功案例 (12)3.5 simufact.forming软件推荐配置 (13)3.6 simufact.forming硬件参考配置 (14)3.7 simufact.forming其他功能介绍 (14)3.8售后服务能力介绍 (15)四、结论 (16)一、环轧工艺仿真软件购买的必要性环件轧制又称环件辗扩或扩孔，它是借助环件轧机和轧制孔型使环件产生连续局部塑性变形，进而实现壁厚减小、直径扩大、截面轮廓成形的塑性加工工艺，它适用于生产各种形状尺寸的环形机械零件。

目前，用于轧制成形的环件材料主要有：碳素钢、合金工具钢、不锈钢、铝合金、铜合金、钛合金、钴合金等。

环件轧制工艺与传统的环件自由锻造工艺、环件模锻工艺、环件火焰切割工艺相比，具有较好的技术经济效果，具体表现在环件精度高、加工余量少、材料利用率高；环件内部质量好；设备吨位小、加工范围大；生产率高、生产成本低等。

有限元技术是一种常用的优化金属塑性加工工艺的方法，它可以动态观察、分析金属塑性加工过程中各种物理场量的演变规律，分析金属流动规律和缺陷产生的原因，从而优化出合理的加工工艺，这对于生产出高质量、高精度的环件产品具有重要意义。

传统的环轧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，环轧过程的数值仿真技术也越来越显示出其优越性。

对环轧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，为了提高贵厂在环轧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公司的专业的环轧工艺仿真模拟软件simufact.forming软件进行计算机仿真，使得环轧工装和工艺参数的设计由经验型向科学计算型转变，提高环轧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、环轧工艺仿真软件的组成部分和技术要求2.1、环轧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镦粗、扩孔、冲孔、立式/卧式环轧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、环轧工艺仿真软件的主要技术要求对于环轧工艺仿真，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、热处理、锻造、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、具有立式/卧式环轧、锻造等仿真模块，便于用户完成镦粗、扩孔、冲孔、锻造及环轧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。

6、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。

7、对于卧式环轧，端面轧辊的后退运动，软件可以自动进行调整，无需用户自己定义。

8、对于立式环轧，能够考虑测量辊，并且以直径为变量定义其它辊的运动。

9、对于立式环轧，软件应能设定主动辊的进给速度随半径变化。

当达到具体半径时，软件自动转换用户设定的速度进行计算。

10、软件应能很方便的定义被动旋转边界条件。

如轧辊的局部坐标系定义。

11、软件应能方便的定义芯棒的主动旋转。

12、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环轧仿真。

13、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。

14、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。

15、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。

16、软件应能考虑环轧过程中的大应变、大变形等非线性行为。

17、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，从而预测工件的组织性能。

18、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。

19、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。

20、软件应支持WINDOWS 2000/XP/2007等主流操作系统21、软件可以运用Fortran等语言进行软件的二次开发。

三、Simufact环轧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环轧工艺仿真软件介绍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：● 镦粗能够对环轧制坯过程中的镦粗过程进行仿真。

可以进行2D/3D模拟，且2D仿真结果可以转换为3D结果，供下一步扩孔仿真模型使用。

● 扩孔、冲孔能够对环轧制坯过程中的扩孔及冲孔过程进行仿真。

● 立式环轧能够对立式环轧进行仿真，集成立式环轧机设备，用户只需输入设备参数和工艺参数，即可对立式进行精确仿真。

软件结合实际设备进行开发，可以考虑主轧辊速度随着零件直径变化而变化。

抱辊运行轨迹用户只需定义抱辊转动中心坐标及转动半径，程序随着换件长大自动控制。

卧式环轧能够进行卧式工艺仿真。

Simufact.forming集成卧式环轧设备，根据实际设备进行开发，可以考虑所有自由度，对实际工艺进行精确仿真。

抱辊用户设定简单参数后，在计算过程中由程序自动控制，抱辊运动轨迹与实际运行轨迹吻合度极高。

端面轧辊也可以随着环件的长大自动后退。

锻造仿真simufact软件也可以对模锻、挤压、钣金冲压、自由锻、焊接工艺进行仿真，可以方便的进行工艺链模拟。

● 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。

用户可任意自定义热处理工艺路线。

● 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。

● 热处理工艺路线优化可对热处理工艺路线进行优化计算。

● 环轧工艺参数优化工艺参数优化。

● 工装优化可对实际工装进行优化。

● 温度场分析热力耦合计算，温度场预测分析。

● 应力应变分析工件加工时不同部位应力应变分析。

● 设备吨位分析设备吨位及模具各向受力分析。

● 相变分析可对热加工及热处理过程中的相转变进行分析。

● 硬度分析可对热加工及热处理完成后工件硬度进行分析。

3.3 simufact.froming 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。