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。
● 复合旋压
强力旋压和普通旋压均有的复合旋压工艺仿真。
● 滚珠旋压
薄壁管材滚珠旋压工艺仿真。
● 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
● 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
● 热处理工装优化
热处理工装、卡具夹持位置，夹持力大小进行优化分析
● 工艺参数优化
转速、进给速度、压下量、摩擦、温度和旋轮运动轨迹等工艺参数优化。
● 工装设计优化
旋轮半径、倒角大小及咬入角大小等工艺参数优化。
● 缺陷预测
扩径、椭圆形端口、波纹、前端材料隆起、压不全等缺陷预测。
● 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。
● 轮廓度变分析
零件轮廓度及贴模分析。
● 旋压力分析
设备吨位及旋轮各向受力分析。
● 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。设置好相关参数如：工艺参数（转速、进给速度、压下量、摩擦、温度和旋轮运动轨迹等）、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。如：直接观察是否出现扩径、椭圆形端口、波纹、前端材料隆起、压不全等，通过分析得出是否会出现旋破的情况。能否一次成形。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 旋压案例分析
实际案例验证相关工艺及参数如下：
旋压工艺：强力旋压
材料 ：20#钢
芯模转速：40 Rot/Min
进给比：40 mm/Min
旋轮倾角：35°
右图为simufact.forming
中建立的有限元模型。采用实
体壳单元，共划分8412个单
元。
结果分析—温度场
图1为旋压完成时零件中的温度分布云图。由图可知，在旋轮和零件的接触区域，也就是旋压中变形最剧烈的区域升温效果最明显，温度最高约为180℃左右。 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
图1 旋压完成时温度场分布
结果分析—总残余应力
图2为旋压完成后工件中等效应力分布云图，由图可已看出工件和旋轮接触部位应力较大，约为600Mpa左右。已经变形完成部位，图中蓝色部分，应力较小，约为120~180Mpa。离变形区越近，应力越大。
图2 工件旋完后等效应力场分布
结果分析—应变
图2为旋压完成后工件中应变分布云图，由图可已看出工件和旋轮接触部位应变较大，约为2.5左右。已经变形完成部位，图中蓝色部分，应变较小，约为0.5。离变形区越近，应变越大。
结果分析—厚度
图3为工件旋压完成后厚度分布云图，由图可知，旋压完成后工件厚度最薄为12mm 左右，图中蓝色区域，锥形件顶端倒角处、锥形件整体厚度较为均匀，约为15mm左右。
图3工件旋压完成后厚度分布云图
结果分析—轮廓度
图4为零件轮廓剖面图，由图也可以看出，坯料和旋轮接触处贴膜较好，而不接触处和芯模之间有一段空隙。这也较为符合实际情况。工件总体轮廓度也和实际相符。
图4为零件轮廓剖面图
3.5 simufact.forming其他国内客户成功案例
（1）筒形件强力旋压
图5为旋压工装设计和工艺参数匹配合理的情况下，计算出来较好的结果。图6为旋轮与芯轴受力示意图，与实际吻合较好。
图5 simufact强力旋压模拟结果
图6旋轮与芯轴径向时间-力变化曲线
“Simufact有针对旋压的专业工艺模块进行强力旋压和普通旋压工艺的仿真模拟分析。可以方便地进行旋压的各种工艺参数的设置。其中包括：旋轮运动路径、旋转轴以及转速的设定，任意个旋轮的设定、从动和主动运动、摩擦力驱动等。通过simufact 软件对旋压工艺进行仿真，我们可以直观的看出是否出现扩径、椭圆形端口、波纹、前端材料隆起、压不全等，通过分析得出是否会出现旋破的情况。能否一次成形。下图为由于旋压工装或工艺参数匹配不合理而造成扩径、端口不平、表面波纹及前端材料隆起等缺陷。结果分析可靠。”——某导弹研究院旋压工艺部门工程师。
（2）标准球形封头旋压
图7为直径700mm标准球形封头旋压模拟几何模型示意图。旋压零件成品厚度要求为3.2mm。原始板坯材料为5A06，板坯为变壁厚(直径200以内壁厚为3.2，直径400为3.8，直径500处为4.5，直径600处为5.9，直径700处为8，直径800处为8，各点采用光滑曲线连接)，工装采用R25普旋旋轮，旋轮轴线与芯模轴线夹角为75度。
图7 直径700mm标准球形封头旋压模拟几何模型示意图
图8为不同时刻时零件温度分布云图，由图可知，加工过程中，坯料由于和旋轮及芯模接触导致板坯在和旋轮发生接触区域温度降低，但是随着加工过程的进行，温度大约稳定在150℃左右。
图8不同时刻零件温度分布云图
图9为不同时刻时零件厚度分布云图，由图可知，零件整体厚度达到要求。但是程序计算到49.5%是因网格出现畸变不收敛而停止计算。初步分析原因为：由于之前的计算没有出现问题，而在旋轮恰好转到8mm厚区域时发生计算不收敛，实际生产中极有可能在此时出现相关缺陷（裂纹、壁厚不均、表面不平…..），初步分析可能由于坯料从8mm——3.2mm减薄量太大导致。因此我们提出以下建议：
1、在恰好旋压到板厚为8mm处改为普选(只让材料形状发生改变)
2、增加一道减薄工艺
图9不同时刻零件厚度分布云图
图10为零件轮廓剖面图，由图也可以看出，坯料和旋轮接触处贴膜较好，而不接触处和芯模之间有一段空隙。这也较为符合实际情况。工件总体轮廓度也和实际相符。
图10零件轮廓剖面图
“通过以上分析发现simufact旋压模拟计算结果和实际生产出现的缺陷完全一样，提出的优化建议较为合理。”——某航天动力机械厂旋压工艺部门工程师
3.6 simufact.forming热处理案例分析
图11为零件示意图和1/4有限元模型。为了加快计算速度，我们采用1/4有限元模型，总共划分174709各四面体单元。
图11零件示意图和1/4有限元模型
热处理工艺路线为：930℃保温40Min、转移到油中时间（空冷）15s、油冷20Min、300℃保温180Min、空冷至室温4h。通过simufact软件热处理仿真对热处理后零件中组织性能进行预报。图12为热处理完成后零件中铁素体、珠光体、贝氏体、马氏体含量的体积百分数云图。有图可以看出热处理完成后，工件中铁素体和珠光体含量较低，铁素体含量最高0.00005696%，珠光体最高含量为0.001335%。工件中贝氏体含量较低，但较铁素体和珠光体含量要多，红色区域贝氏体含量较大。最大含量为13.78%，工件经过热处理后马氏体含量最多。红色区域基本上全部转变为马氏体。通过与实际对比验证发现，simufact热处理仿真计算出的微观组织和实际基本符合，满足使用要求。
图12 热处理完成后相关组织百分含量云图核电站大型轴类件热处理仿真案例:
图13核电站转子热处理案例
“通过simufact软件对热处理工艺进行仿真，我们可以直观的看出零件在热处理过程中各个部位的温度场，对于特大型零件的热处理仿真分析可以极大的节约试验成本和研发时间，结果分析比较准确。”——某重型机械行业工艺部门工程师。
某汽车行业用户动态感应淬火案例:
图14 动态感应淬火案例
“Simufact有针对热处理的专业工艺模块进行动态热处理仿真模拟分析。可以方便地进行热处理工艺路线的设置。通过simufact软件对热处理工艺进行仿真，我们可以直观的看出是否热处理后零件中的相变组织，以此分析零件热处理后的性能，也能够直观的得到热处理后零件中的应力场及变形分布，结果分析可靠。”——某汽车行业工艺部门工程师。
3.7 simufact.forming软件推荐配置
旋压仿真软件需要解决的主要问题如下：
（a）对强旋、普旋、强力与普通复合旋压、热/冷旋压工艺进行模拟
（b）分析旋轮直径、旋轮圆角半径、温度、主轴(芯棒)转速、润滑条件、进给比等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
热处理仿真软件需要解决的主要问题如下：
（d）对热处理工艺进行模拟
（e）分析热处理工艺路线对产品质量影响，探寻合理工艺参数
（f）热处理工艺可行性验证前期指导
由于强旋及复合旋压涉及到减薄，热处理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：
(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，能够对模锻、挤压、旋压、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：芯轴转速设定、旋轮轨迹设定、材料定义、边界条件定义等。
(3) Simufact.forming Rolling：专门开发的旋转加工仿真模块，包括环形件及筒形件等回转体网格划分工具ringmesh。能够快速生成高质量六面体单元。极大的减少用户前处理所花费时间。同时可以很方便的定义芯轴的主动旋转轴及旋轮的被动旋转轴。
(4) Simufact.forming Sheet Metal：专业钣金成形仿真模块，支持双边精度实体壳单元和实体钣金类网格划分。这类网格可用于普通旋压，亦可用于复合旋压。
(5) Simufact.forming Heat Treatment：专业热处理工艺仿真模块。
(6) Simufact.forming DDM Parallel Processing：旋压仿真计算量很大，DDM并行计算可以根据并行的核数，提高计算速度，减少完成模拟仿真的时间。
以上模块能实现的功能：
(1) 优化工装设计如：旋轮及芯模结构、前角及后角大小、圆角大小、旋轮半径、间隙及热处理工装设计。
(2)优化工艺参数如：芯轴转速、进给比、压下率、温度、润滑及旋轮间的错距量及热处理工艺路线。
(3)其它工艺仿真优化分析如：锻造、挤压、钣金冲压拉伸等塑性成形工艺分析。3.8 simufact.forming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
Simufact.forming 钣金成形仿真解决方案 西模发特信息科技（） 2014年9月15日
目录 一、钣金成形仿真软件购买的必要性 (3) 二、钣金成形仿真软件的组成部分和技术要求 (8) 2.1、钣金成形仿真软件的主要组成部分 (8) 2.2、钣金成形仿真软件的主要技术要求 (9) 三、Simufact材料加工一体化仿真软件整体解决方案 (10) 3.1 德国SIMUFACT ENGINEERING公司介绍 (10) 3.2 Simufact材料加工一体化仿真软件介绍 (10) 3.3 simufact软件工作原理 (12) 3.4 simufact国客户成功案例 (12) 3.4.1钣金成形案例 (12) 3.5 simufact硬件参考配置 (13) 3.6售后服务能力介绍 (14) 四、结论 (15)
一、钣金成形仿真软件购买的必要性 钣金成形中主要分冲压、冲裁、冲弯、拉弯等，生产实践证明，合理的工艺方案和模具结构，不仅可以稳定产品质量、降低冲压成本，冲压设计有任何差错和失误，都会给生茶带来不应有的损失，乃至造成设备事故危机人身安全，对于多工序的冲压工艺，需要评判工艺的合理性，就更需要实际实验验证，如果工装设计或工艺参数不合理，将会导致产品出现缺陷，造成人力和物力资源的浪费。 传统的钣金成形主要依据经验数据，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，材料加工过程的数值仿真技术也越来越显示出其优越性。 对钣金成形过程进行计算机模拟，可从以下几个方面显著地减少能耗和节约资源：（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
旋压成形技术的应用 摘要：本文阐述了金属旋压成形技术和设备的在各个主要领域的应用与发展，详细介绍了旋压工艺技术、典型旋压件的工艺技术方案、旋压设备及关键装置、典型旋压设备的应用，提出了旋压技术中值得探讨的表面粗糙度等问题，并对今后旋压技术和设备的发展进行了展望。 关键词：旋压成形技术旋压设备 The Application and Development of Metal Spinning Technology and Equipment Zhao Linyu Han dun Wang beiping Yang yantao (The 7414th Factory of the Fourth Academy of CASC, Xi’an 710025, China) Abstract:Introduce the application and development of metal spinning technology and equipment in all sorts of main fields, detailedly account for spinning process technology, typical spinning part’s process projects,spinning Equipment and pivotal devices, typical spinning equipment’s application, bring forward worthy discuss ible questions,such as roughness,and in expectation of the development of metal spinning technology and equipment in the future. Keywords: Metal Spinning Technology; Metal Spinning Equipment 1 前言 旋压技术是一项具有悠久历史的传统技术，据文献记载最早起源于我国唐代，由制陶工艺发展出了金属的旋压工艺。到20世纪中叶以后，随着工业的发展和宇航事业的开拓，普旋工艺大规模应用于金属板料成形领域，从而促进了该工艺的研究与发展。在二十世纪中叶以后，普通旋压有了以下三个方面的重大进展：一是，普通旋压设备逐渐机械化与自动化，在20世纪50年代出现了模拟手工旋压的设备，即采用液压助力器等驱动旋轮往复移动，以实现进给和回程，因而减轻了劳动强度。二是，在20世纪60~70年代出现了能单向多道次进给的、电器液压程序控制的半自动旋压机。三是，由于电子技术的发展，于20世纪60年代后期，国外在半自动旋压机的基础上，发展了数控和录返式旋压机。这些设备的快速发展将旋压工艺带进了中、大批量化的生产中[1-11]。 强力旋压是上世纪五十年代在普通旋压的基础上发展起来的，最早是在瑞典、德国被用于民间工业(例如，加工锅皿等容器)。由于旋压工艺的先进性、经济性和实用性，且该工艺具有变形力小，节约原材料等特点，在近四十年中，旋压技术得到了长足的发展，不仅在航空航天领域，而且在化工、机械、轻工等民用工业中都得到了广泛应用。目前，旋压技术已日趋成熟，已经成为金属压力加工中的一个新的领域。 近20年来，旋压成形技术突飞猛进，高精度数控和录返旋压机不断出现并迅速推广应用，目前正向着系列化和标准化方向发展。在许多国家，如美国、俄罗斯、德国、日本和加拿大等国己生产出先进的标准化程度很高的旋压设备，这些旋压设备己基本定型，旋压工艺稳定，产品多种多样，应用范围日益广泛[19]。 我国旋压技术的发展状况与国外先进水平相比有较大差距。但近年来取得了较大发展，许多产品精度和性能都接近或达到了国外较先进水平。国内许多研究所(如北航现代技术研究所、黑龙江省旋压技术研究所、长春55所等)已经研制出了性能较好的旋压机。
1：模具加工工艺规程是规定模具零部件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件。 2：生产过程是（劳动过程），工艺过程是（非生产过程） 3：模具加工工艺过程是由安装、工位、工步和走刀。工序是工艺过程的基本单元。 4：工件在加工之前，在机床或夹具上先占据一个正确的位置，这就是定位；工件定位后再予以夹紧的过程称为装夹；工件经一次装夹后所完成的那一部分工序称为安装；工件在机床上占据的每一个加工位置称为工位。 5：工艺规程的作用：是记述由毛坯加工成为零件的一种工艺文件。具有指导生产和组织工艺准备的作用。 6：制定工艺规程的原则：技术上的先进性、经济上的合理性、有良好的劳动条件 7：工艺过程综合卡片：（包括毛坯、机械加工和热处理等）适用单件小批生产；工艺卡片：（工序内容、顺序、工步内容、工位及必要的加工简图或加工说明。）适用成批生产；工序卡片：如定位基准、安装方法、机床、工艺装备、工序尺寸及公差、切削用量及工时定额等；适用中小批生产。 8：零件结构的工艺性：是指所设计的零件在满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性。 9：按照零件结构和加工工艺过程的相似性将各种零件分为：轴类零件、套类零件、板类零件和腔类零件。 10:零件的技术要求包括：主要加工表面的尺寸精度；主要加工表面的几何形状精度；主要加工表面之间的相互位置精度；零件表面质量；零件材料、热处理要求及其他要求 11：模具零件的毛坯形式主要分为：原型材、锻造件、铸造件和半成品件。 12：基准按其作用不同分为（设计基准）和（工艺基准）。设计基准：在零件图上用以确定其他点线面的基准。工艺基准：零件在加工和装配过程中所使用的基准。工艺基准按用途不同分为：定位基准、测量基准和装配基准。 13：在各种不同的机床上安装方法分为：直接找正法、划线找正法和采用夹具安装法等三种。 14：粗基准的选择考虑的原则：1）对于具有不加工表面的工件，一般选择不加工表面为粗基准，如有几个不加工的表面，粗基准应选位置精度要求较高者2）对于具有较多加工表面的工件：粗基准应选择毛坯上加工余量最小的表面；对于某些重要的表面，应尽可能使其加工余量均匀对滑道的加工余量尽可能小；使工件上各加工表面金属切除余量最小3）粗基准的表面应尽量平整、没有浇口、冒口或飞边等其他表面缺陷。4）表面粗糙且精度低的毛坯粗基准的选择：同意尺寸方向上的粗基准表面只能使用一次。
旋压机技术之在旋制各类薄壁剖面形状的产品时，主要是以改变板坯的形状为主，而板坯的厚度变化较小，称这一类旋压方式为普通旋压。普通旋压的基本方式主要有：拉深旋压（拉旋）、缩径旋压（缩旋）和扩张旋压（扩旋）三种。 2.1.1拉深旋压 拉深旋压是以径向拉深为主体而使毛坯（板材或预制制件）直径减小的成形工艺。也可以说它与拉深成形相类似，但不用冲头而用芯模，不用冲模而用旋轮。它是普通旋压中最主要和应用最广泛的成形方法。毛坯弯曲塑性变形是它主要的变形方式。 由于是靠旋轮的运动旋制工件，所以与拉深相比其加工条件的自由度更大，能制出很复杂的回转对称体。在旋制过程中，对旋轮运动轨迹有较高的要求。因此，把拉深旋压的成形技术说成是掌握旋轮运动的规律并不算过分。对于成形中的旋轮的运动轨迹控制，主要有A手动；B机械仿形；C液压仿形装置；D数控（nc或者cnc）；E录返系统（或称再学习系统）。 2.1.1.1 简单拉深旋压 如上图所示是用直径为D0、厚度为t0的析坯制出内径为d（与芯模的直径相同）的圆筒形旋压件。当D0小时只能制出短圆筒件，但是成形非常容易，只需采用简单拉深旋压即可。D0/d称为拉深比，其值小时旋轮只需沿芯模移动一次即进行一道次拉深旋压就能成形。为
区别于多道次拉深旋压而称它为简单拉深旋压。旋压机旋轮只应沿芯模运动以保证它与芯模的间隙C。在实际成形中还需考虑下面几个问题。 （1）旋轮的形状通常选用直径为D、顶端圆角半径为R的圆孤状旋轮。将上图中所示的旋轮称为标准旋轮。 （2）旋轮的进给速度通常用拖板运动的速度u0(m/min)表示，但由于在判断成形的效果时要考虑毛坯的转速，因此毛坯每转的旋轮移动量U的大小是极为重要的因素，称其为旋轮进给量。例如在进给速度U不变的条件下，如果毛坯转速增加一倍，则旋轮相对毛坯的运动距离变为原来的1/2，这样瞬间成形量就变小了。 （3）芯模的形状在上图中的情况下芯模是圆柱形，其直径为d，端部拐角处的圆角半径为pm。在其他情况下芯模的形状随旋压件的形状而异。 （4）毛坯的转速要判定所采用的转速n能否完成加工，总要与旋轮的进给速度联系起来考虑。如（2）中所说，可以在旋轮进给速度不变的条件下改变转速，或者在转速不变的条件下改变旋轮的进给速度。 （5）毛坯的尺寸和性质拉深比D0/d或板坯的相对速度to/d是拉深旋压能否顺利进行的重要参数。对于拉深旋压时，毛坯的材料主要为低碳钢、低合金钢等具有很好的塑性性能的材料。
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
模具制作工艺流程集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）
模具制作工艺流程 总的来说模具制作工艺流程如下： 审图—备料—加工—模架加工—模芯加工—电极加工—模具零件加工—检验—装配—飞模—试模—生产 A：模架加工：1打编号，2 A/B板加工，3面板加工，4顶针固定板加工，5底板加工 B：模芯加工：1飞边，2粗磨，3铣床加工，4钳工加工，5CNC粗加工，6热处理，7精磨，8CNC精加工，9电火花加工，10省模 C：模具零件加工：1滑块加工，2压紧块加工，3分流锥浇口套加工，4镶件加工 模架加工细节 1，打编号要统一，模芯也要打上编号，应与模架上编号一致并且方向一致，装配时对准即可不易出错。 2， A/B板加工（即动定模框加工），a：A/B板加工应保证模框的平行度和垂直度为0.02mm，b ：铣床加工：螺丝孔，运水孔，顶针孔，机咀孔，倒角c:钳工加工：攻牙，修毛边。 3，面板加工：铣床加工镗机咀孔或加工料嘴孔。 4，顶针固定板加工：铣床加工：顶针板与B板用回针连结，B板面向上，由上而下钻顶针孔，顶针沉头需把顶针板反过来底部向上，校正，先用钻头粗加工，再用铣刀精加工到位，倒角。
5，底板加工：铣床加工：划线，校正，镗孔，倒角。 （注：有些模具需强拉强顶的要加做强拉强顶机构，如在顶针板上加钻螺丝孔） 模芯加工细节 1）粗加工飞六边：在铣床上加工，保证垂直度和平行度，留磨余量1.2mm 2）粗磨：大水磨加工，先磨大面，用批司夹紧磨小面，保证垂直度和平行度在0.05mm，留余量双边0.6-0.8mm 3）铣床加工：先将铣床机头校正，保证在0.02mm之内，校正压紧工件，先加工螺丝孔，顶针孔，穿丝孔，镶针沉头开粗，机咀或料咀孔，分流锥孔倒角再做运水孔，铣R角。 4）钳工加工：攻牙，打字码 5） CNC粗加工 6）发外热处理HRC48-52 7）精磨；大水磨加工至比模框负0.04mm，保证平行度和垂直度在0.02mm之内 8） CNC精加工 9）电火花加工 10）省模，保证光洁度，控制好型腔尺寸。 11）加工进浇口，排气，锌合金一般情况下浇口开0.3-0.5mm，排气开0.06-0.1mm，铝合金浇口开0.5-1.2mm排气开0.1-0.2，塑胶排气开0.01-
旋压成型技术研究进展 材料142 王瑞仙3140102205 摘要：主要介绍了旋压成型工艺的概念、特点、分类以及发展。同时，着重介绍了普通旋压成型技术和强力旋压成型技术。最后介绍了国内外旋压成型技术的现状以及展望。 关键词：旋压成型；概念；分类；进展 前言 旋压技术是一项传统技术, 据文献记载，最早起源于我国唐代，由制陶工艺发展出了金属的旋压工艺[1]。到20世纪中叶以后，随着工业的发展和航空航天技术的开拓，旋压工艺开始大规模应用于金属板料成型领域，从而促进了该工艺的研究和发展[2]。 由于旋压工艺的先进性、经济性和实用性, 且该工艺具有变形力小,节约原材料等特点, 在近年中, 又得到了长足的发展,并已经成为金属压力加工中的一个新的领域[3]。随着旋压成形技术的突飞猛进, 高精度数控和录返旋压机不断出现并迅速推广应用, 目前正向着系列化和标准化方向发展。在许多工业发达国家,己生产出先进的、标准化程度很高的旋压设备, 这些旋压设备己基本定型, 旋压工艺稳定, 产品多种多样, 应用范围日益广泛[4]。 1. 旋压成型 1.1 旋压成型的概念 旋压是综合了锻造、挤压、拉伸、弯曲、环轧、横轧和滚压等工艺特点的少、无切削的先进加工工艺，广泛地应用于回转体零件的加工成形中。是根据材料的塑性特点，将毛坯装卡在芯模上并随之旋转，选用合理的旋压工艺参数，旋压工具(旋轮或其他异形件)与芯模相对连续地进给，依次对工件的极小部分施加变形压力，使毛坯受压，并产生连续逐点变形而逐渐成形工件的一种先进的塑性加工方法[5]。 1.2 旋压成型的特点 1)在旋压过程中，旋轮(或钢球)对坯料逐点施压，接触面积小，单位压力可达250～350kgf/mm2以上，对于加工高强度难变形材料，所需总变形力较小，从而使功率消耗大大降低。 2)坯料的金属晶粒在三向变形力的作用下，沿变形区滑移面错移，滑移面各滑移层的方向与变形方向一致，因此，金属纤维保持连续完整。 3)强力旋压可使制品达到较高的尺寸精度和表面光洁度。在旋压过程中，旋轮不仅对被旋压的金属有压延的作用，还有平整的作用，因此制品表面光洁度高。 4)制品范围很广。根据旋压机的能力可以制作大直径薄壁管材、特殊管材、变截面管材以及球形、半球形、椭圆形、曲母线形以及带有阶梯和变化壁厚的几乎所有回转体制件，如火箭、导弹和卫星的鼻锥和壳体潜水艇渗透密封环和鱼雷外壳；雷达反射镜和探照灯外壳；喷气发动机整流罩和原动机零件；液压缸、压气机外壳和圆筒涡轮轴、喷管、电视锥、燃烧室锥体以及波纹管。
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。
旋压成型技术研究进展Newly compiled on November 23, 2020
旋压成型技术研究进展摘要：主要介绍了旋压成型工艺的概念、特点、分类以及发展。同时，着重介绍了普通旋压成型技术和强力旋压成型技术。最后介绍了国内外旋压成型技术的现状以及展望。关键词：旋压成型；概念；分类；进展 前言 旋压技术是一项传统技术, 据文献记载，最早起源于我国唐代，由制陶工艺发展出了金属的旋压工艺[1]。到20世纪中叶以后，随着工业的发展和航空航天技术的开拓，旋压工艺开始大规模应用于金属板料成型领域，从而促进了该工艺的研究和发展[2]。 由于旋压工艺的先进性、经济性和实用性, 且该工艺具有变形力小,节约原材料等特点, 在近年中, 又得到了长足的发展,并已经成为金属压力加工中的一个新的领域[3]。随着旋压成形技术的突飞猛进, 高精度数控和录返旋压机不断出现并迅速推广应用, 目前正向着系列化和标准化方向发展。在许多工业发达国家,己生产出先进的、标准化程度很高的旋压设备, 这些旋压设备己基本定型, 旋压工艺稳定, 产品多种多样, 应用范围日益广泛[4]。 1. 旋压成型 旋压成型的概念 旋压是综合了锻造、挤压、拉伸、弯曲、环轧、横轧和滚压等工艺特点的少、无切削的先进加工工艺，广泛地应用于回转体零件的加工成形中。是根据材料的塑性特点，将毛坯装卡在芯模上并随之旋转，选用合理的旋压工艺参数，旋压工具(旋轮或其他异形件)与芯模相对连续地进给，依次对工件的极小部分施加变形压力，使毛坯受压，并产生连续逐点变形而逐渐成形工件的一种先进的塑性加工方法[5]。 旋压成型的特点
1)在旋压过程中，旋轮(或钢球)对坯料逐点施压，接触面积小，单位压力可达250～350kgf/mm2以上，对于加工高强度难变形材料，所需总变形力较小，从而使功率消耗大大降低。 2)坯料的金属晶粒在三向变形力的作用下，沿变形区滑移面错移，滑移面各滑移层的方向与变形方向一致，因此，金属纤维保持连续完整。 3)强力旋压可使制品达到较高的尺寸精度和表面光洁度。在旋压过程中，旋轮不仅对被旋压的金属有压延的作用，还有平整的作用，因此制品表面光洁度高。 4)制品范围很广。根据旋压机的能力可以制作大直径薄壁管材、特殊管材、变截面管材以及球形、半球形、椭圆形、曲母线形以及带有阶梯和变化壁厚的几乎所有回转体制件，如火箭、导弹和卫星的鼻锥和壳体潜水艇渗透密封环和鱼雷外壳；雷达反射镜和探照灯外壳；喷气发动机整流罩和原动机零件；液压缸、压气机外壳和圆筒涡轮轴、喷管、电视锥、燃烧室锥体以及波纹管。 5)同一台旋压设备可进行旋压、接缝、卷边、缩颈、精整等加工，因而可生产多种产品。同时产品规格范围大。 6)坯料来源广，可采用空心的冲压件、挤压件、铸件、焊接件、机加工的锻件和轧制件以及圆板作坯料，能旋压有色金属、黑色金属以及含钛、钼、钨、钽、铌一类难变形的合金金属， 7)在旋压过程中，由于被旋压坯料近似逐点变形，因此，其中任何夹渣、夹层、裂纹、砂眼等缺陷很容易暴露出来，这样旋压过程也附带起到了对制品的自动检验的作用。 8)金属旋压与板材冲压相比较，金属旋压能大大简化工艺所使用的装备，一些需要多次冲压的制件，旋压一次即可制造出来。
Simufact.forming 钣金冲压及焊接一体化仿真整体解决方案 西模发特信息科技（上海）有限公司 2014年1月27日
目录 一、钣金冲压及焊接一体化仿真软件购买的必要性 (3) 二、钣金冲压及焊接一体化仿真软件的组成部分和技术要求 (6) 2.1、钣金冲压及焊接一体化仿真软件的主要组成部分 (6) 2.2、钣金冲压及焊接一体化仿真软件的主要技术要求 (7) 三、Simufact材料加工一体化仿真软件整体解决方案 (9) 3.1 德国SIMUFACT ENGINEERING公司介绍 (9) 3.2 Simufact材料加工一体化仿真软件介绍 (10) 3.3 simufact软件工作原理 (12) 3.4 simufact国内客户成功案例 (12) 3.4.1钣金成形案例 (12) 3.4.2旋压案例......................................................................... 错误！未定义书签。 3.4.3热处理案例..................................................................... 错误！未定义书签。 3.4.4焊接案例 (13) 3.5 simufact软件推荐配置 ............................................................. 错误！未定义书签。 3.6 simufact硬件参考配置 (17) 3.7售后服务能力介绍 (17) 四、结论 (18)
模具加工工艺流程 开料：前模料、后模模料、镶件料、行位料、斜顶料； 开框：前模模框、后模模框； 开粗：前模模腔开粗、后模模腔开粗、分模线开粗； 铜公：前模铜公、后模铜公、分模线清角铜公； 线切割：镶件分模线、铜公、斜顶枕位； 电脑锣：精锣分模线、精锣后模模芯； 电火花：前模粗、铜公、公模线清角、后模骨位、枕位； 钻孔、针孔、顶针； 行位、行位压极； 斜顶 复顶针、配顶针； 其它：①唧咀、码模坑、垃圾钉（限位钉）；②飞模；③水口、撑头、弹簧、运水； 省模、抛光、前模、后模骨位； 细水结构、拉杆螺丝拉钩、弹簧 淬火、行位表面氮化； 修模刻字。 模具设计知识 一、设计依据 尺寸精度与其相关尺寸的正确性。 根据塑胶制品的整个产品上的具体要和功能来确定其外面质量和具体尺寸属于哪一种： 外观质量要求较高，尺寸精度要求较低的塑胶制品，如玩具； 功能性塑胶制品，尺寸要求严格； 外观与尺寸都要求很严的塑胶制品，如照相机。 脱模斜度是否合理。 脱模斜度直接关系到塑胶制品的脱模和质量，即关系到注射过程中，注射是否能顺利进行：脱模斜度有足够； 斜度要与塑胶制品在成型的分模或分模面相适应；是否会影响外观和壁厚尺寸的精度；
是否会影响塑胶制品某部位的强度。 二、设计程序 对塑料制品图及实体（实样）的分析和消化： a、制品的几何形状； b、尺寸、公差及设计基准； c、技术要求； d、塑料名称、牌号 e、表面要求 型腔数量和型腔排列： a、制品重量与注射机的注射量； b、制品的投影面积与注射机的锁模力； c、模具外形尺寸与注射机安装模具的有效面积，（或注射机拉杆内间距） d、制品精度、颜色； e、制品有无侧轴芯及其处理方法； f、制品的生产批量； g、经济效益（每模的生产值） 型腔数量确定之后，便进行型腔的排列，即型腔位置的布置，型腔的排列涉及模具尺寸，浇注系统的设计、浇注系统的平衡、抽芯（滑块）机构的设计、镶件及型芯的设计、热交换系统的设计，以上这些问题又与分型面及浇口位置的选择有关，所以具体设计过程中，要进行必要的调整，以达到比较完美的设计。 三、分型面的确定 不影响外观； 有利于保证产品精度、模具加工，特别是型腔的加工； 有利于浇注系统、排气系统、冷却系统的设计； 有利于开模（分模、脱模）确保在开模时，使制品留于动模一侧； 便于金属嵌块的安排。 四、浇注系统的设计 浇注系统设计包括主流道的选择、分流道截面形状及尺寸的确定、浇口的位置的选择、浇口形式及浇口截面尺寸的确定，当利用点浇口时，为了确保分流道的脱落还应注意脱浇口装置的设计、脱浇装置九章浇口机构。 在设计浇注系统时，首先是选择浇口的位置。浇口位置选择直接关系到产品成型质量及注射过程的顺利进行，浇口位置的选择应遵循以下原则： ①浇口位置应尽量选择在分型面上，以便于模具加工及使用时浇口的清理； ②浇口位置距型腔各个部位的距离应尽量一致，并使具流程为最短； ③浇口的位置应保证塑料流入型腔时，对型腔中宽畅，厚壁部位，以便于塑料顺利流入； ④浇口位置应开设在塑件截面最厚处； ⑤避免塑料在流下型腔时直冲型腔壁、型芯或嵌件，使塑料能尽快流入到型腔各部位，并避免型芯或嵌件
二、工艺分析 1、旋压过程分析 ⑴劈开轮 劈开轮成形分为劈开、整形二个阶段。 垂直缸快速进给，在接近零件时转为工进并压紧零件（始终保压），主轴带动上下模旋转（见图2）。X1劈开轮沿径向快速进给，接近工件时转换为工进，当X1进给了8～10mm后，X3整形轮沿径向快速进给（此时X1停留在原地）（图2 b），接近工件时转换为工进，此时X1和X3同时工进，在速度上X3比X1稍快一点。当X1进给到预定深度，延时0.5～1.5秒后快速退回，X3继续工进，直到零件成形（图2 c）。 图 2 劈开轮旋压过程示意图 在此旋压过程中要注意的问题有：1、垂直缸在压紧工件后应始终处于保压状态下，直到零件成形，X3退回； 2、X1的进给位置一定要是在毛坯的二分之一处，偏差不能大于0.1mm，否则会产生劈偏现象，造成废品； 3、X1和X3工进速度的协调关系（见图3）； 4、成形后槽型的回弹变形与X3的延时和X3旋轮尺寸之间的关系，当成形旋轮X3进给到位后，零件槽型部分会产生冷作硬化，角度尺寸有部分回弹现象，这时的X3旋轮的最终进给尺寸和延时量可以适当调整，最终保证角度尺寸不会超差。在设计X3旋轮时也可以将回弹因素考虑进去，X3的旋轮夹角可以在图纸要求的尺寸上增加1°至2°，使之在旋压结束时能补充回弹量。 图3 X1与X3工进速度的协调关系 注：当X1的工进速度比X3快或两者相等，都会产生如图a的效果，这时会发生已经被劈开的材料边缘部分受材料内应力的作用向X1旋轮表面靠拢，最终产生相对摩擦。这样会在X1旋轮表面留下一圈积削，而这些积削会划伤零件表面，从而影响零件表面质量。只有当X3的进给速度比X1的进给速度稍快一点（但不能快太多，否则到最后会产生X3成了劈开轮，X1没有起到作用的情况），由X3撑开已经被劈开的材料部分，使被劈开的材料部分不会与X1产生相对摩擦。从而保证产品质量。 ⑵折叠轮 折叠轮成形分为预成形、整形二个阶段。 垂直缸快速进给，在接近零件时转为工进并压紧零件（没有保压）。主轴带动上下模旋转（见图4）。X1预成形轮沿径向快速进给，接近工件时转换为工进，同时垂直缸以预成形工进速度对毛坯加压（图4 b），当X1进给到位后，垂直缸停止加压，X1快速后退，同时X3沿径向快速进给，接近工件时转换为工进，此时X3和垂直缸同时工进，在速度上以两者同时完成进给为准。（图4 c）。 图4 折叠轮旋压过程示意图 在此旋压过程中要注意的问题有：X1旋轮和垂直缸同时工进时的速度协调性；X3旋轮和垂直缸同时工进时的速度协调性。X1、X3旋轮在与垂直缸协同进给时各自的进给量均不同，这时需要调整各自的速度来达到时间上的协调（同时完成进给）。 ⑶多楔轮 多楔轮成形分为第一次预成形、第二次预成形、整形三个阶段。 垂直缸快速进给，在接近零件时转为工进并压紧零件（始终保压），主轴带动上下模旋转（见图5）。 图5 多楔轮旋压过程示意图 1 ─ 上模 2 ─ 压料杆 3 ─ 毛坯 4 ─ 下模 5 ─ 退料板 6 ─ 定位销 X1预成形轮沿径向快速进给，接近工件时转换为工进，X1进给到位后延时1秒至3秒不等（视零件直径尺
标准零件加工工艺1、目的： 有效地控制异常，提高效率，提高品质。 2、范围： 适用标准零件的加工。 3、职责： 无 4、定义： 无 5、内容： 5.1 油板(耐磨板)：(如图) 5.1.1工艺路线：铣床组→磨床组→锯床→铣床组→磨床组→铣床组→热处理→磨床组 →铣床组→品检； 5.1.2 铣床加工零件长宽方向的正四面体，单边留余量0.5mm； 5.1.3 磨床见光零件长宽方向的正四面体，加工直角后送铣床； 5.1.4 锯床加工零件Z方向的厚度，留余量1mm-2mm； 5.1.5 铣床用飞刀加工零件Z方向的厚度，留余量0.5mm-0.6mm； 5.1.6 送磨床加工Z方向的平面，留余量0.3mm-0.4mm； 5.1.7 铣床加工平头螺丝扩孔及杯头； 5.1.8 铣床倒角，去毛刺后送品检检测； 5.1.9 送热处理加硬，硬度 52℃±2°； 5.1.10 磨床精磨至图纸尺寸；
5.1.11 铣床加工油槽； 5.1.12 送品检检测； 5.2 压块(斜顶座耐磨板)； 5.2.1工艺路线：铣床组→磨床组→锯床→铣床组→磨床组→铣床组→品管组→热处理 →磨床组→铣床组→品检 5.2.2 铣床加工零件长宽方向的正四面体，单边留余量0.5mm； 5.2.3 磨床见光零件长宽方向的正四面体，加工直角后送铣床； 5.2.4 锯床加工零件Z方向的厚度，留余量1mm-2mm； 5.2.5 铣床用飞刀加工零件Z方向的厚度，留余量0.5mm-0.6mm； 5.2.6 送磨床加工Z方向的平面，留余量0.3mm-0.4mm； 5.2.7 铣床加工螺丝底孔，并倒角攻牙； 5.2.8 品检检测后送热处理，HRC52℃±2°； 5.2.9 磨床精磨至图纸要求尺寸； 5.2.10 铣床加工油槽； 5.2.11送品检检测； 5.3 斜顶座： 5.3.1工艺路线：磨床→铣床→磨床组→线切割→品检 5.3.2 磨床开料Z、宽方向的正四面体并精磨到图纸要求尺寸； 5.3.3 铣床开粗T形台阶，A、B尺寸留余量0.15mm-0.25mm； 5.3.4 磨床精磨T形台阶B尺寸，尺寸公差为±0.01mm； 5.3.5 磨床精磨A尺寸，尺寸公差为±0.02mm； 5.3.6 送慢走丝加工长方向的尺寸及导向槽，导向槽尺寸公差要求+0.015mm至+0.01mm； 5.3.7 送品检检测； 5.4 运输板：
simufact.forming9.0 —实例分析教程 锻造 段小亮2010年1月北京 e-mail：simuate@https://www.doczj.com/doc/0a12965192.html,
1. 创建一个新的工艺仿真 通过开始菜单或桌面快捷方式打开simufact.forming软件。在软件界面点击File下拉菜单中的New Project，或者通过快捷键Ctrl+N来创建一个新的工艺仿真。 或者通过点击新建图标来创建一个新的工艺仿真。 点击后会弹出如下Process Properties对话框：
这里可以设置仿真相关参数：锻造类型（热/冷）、仿真类型（2D/3D）、和求解器（有限元/有限体积）。当选择完工艺类型后，系统将自动定义相关参数。下面可以选择模具数量。 操作步骤： 左侧选择工艺类型为Open Die（开式模锻），修改锻造类型为Hot 保留缺省设置（3D和FV） 点击ok确认 2. 仿真建模 确认后，你可以看到simufact.forming软件已经自动设置好了仿真所需要的相关参数。在左侧可以看到仿真所需要的进程树，右侧为预览窗口。鼠标左键缓慢双击要修改名称的进程树，或者通过右键单击选择Rename可以修改名称。 3 导入几何模型 导入模具和坯料的几何模型有两种方式： 1、在菜单栏点击Insert —Model —Form file/CAD import 2、下图所示第二个空白区（备品区）点击鼠标右键Model —Form file/CAD import
解释： Form file：一般导入通用有限元格式，如STL、BDF、DA T、ARC、T16、WRL 和DXF。 CAD import：可以直接打开proe、catia、ug、SolidWorks等默认格式文件，无需转换。 选择Form file导入STL格式文件，例子中要用到的文件我上传到附件中了。在弹出的对话框中选中如下三个文件：Lower.stl、Billet.stl、Upper.stl，点击“打开” 选择单位为：mm 在备品区用鼠标左键拖动Lower、Billet、Upper到左侧进程树对应模具和坯料中
基于simufact.forming软件车轮旋压模拟仿真 段小亮1，李光杰1 (1．西模发特信息科技（上海）有限公司技术工程部，上海 200336) 摘要：旋压轮毂具有重量轻、强度高、寿命长、表面光洁，机械加工余量少等优点。而旋压工艺过程复杂，影响因素多，造成实际旋压加工中工艺参数和工装的选择和调试较为困难，本文采用理论结合实际对钢质重型卡车车轮及铝合金轿车车轮旋压工艺进行模拟分析，得出了旋压件的应力应变、厚度尺寸变化、旋压力变化情况，验证了工艺参数的准确性与工艺的可行性，仿真结果与实际有较好的相符性。通过simufact.forming软件在旋压产品研制过程中的应用发现，仿真分析软件可以提前判断旋压工艺的可行性及合理性，为旋压产品的研制提供重要参考。 关键词：轮毂旋压；Simufact.forming；模拟仿真 Simulation of wheel spinning by simufact.forming Xiaoliang.Duan1，Jason.Li1 (1.ManuSim Solutions Co,.Ltd Engineering department, Shanghai 200336) Abstract：The spinning wheel has the advantages of light weight, high strength, long service life, smooth surface, less machining allowance. But the spinning process is complicated, many influence factors that cause selection and debugging parameters and tooling is difficult in actual spinning process, this paper simulation of the spinning process of steel heavy truck wheels and aluminum alloy car wheel, give the result of the stress and strain, thickness, pressure changes of the parts, verify the feasibility and accuracy of process parameters, Through the simufact.forming software used in the process of spinning in the product development of discovery, analysis and simulation software can advance to judge the feasibility and rationality of the spinning process, provides the important reference for the development of spinning products. Keywords：wheel spinning；Simufact.forming；numerical Simulation 1引言 轮毂作为汽车中的重要部件之一，起着承载着汽车的重量，同时也体现着汽车的外观造型。国内制造汽车轮毂主要是采用铸造、旋压、锻造等工艺。目前，在轮毂轻量化趋势的要求下，铸旋、锻旋及旋压是目前轮毂加工中最安全、最经济适用的一种加工方法。通过旋压能够是车轮内部组织有明显的纤维流线，大大提高了车轮的整体强度和耐腐蚀性。由于材料强度高、产品重量轻，从而使车轮的使用寿命和安全性大幅提高，有利于车辆减重、节油，机械加工余量也大大减少。 2 有限元建模 由于本文主要对车轮旋压工艺进行有限元模拟分析。两个模型均采用三旋轮错距旋压，旋轮形式和芯模尺寸均不一样。工艺一原始坯料为14mm厚度的板材，采用复合旋压工艺。工艺二所用坯料形状见下图1中工艺二几何模型示意图。采用三旋轮强力旋压工艺。为下图1为在Simufact中建立的三维几何模型，几何模型通过导入CAD软件的数字模型建立。 计算模型按照实际加工过程施加边界条件。工艺一给旋轮施加沿坯料外轮廓运动的时间位移参数，选择常库伦摩擦模型进行计算，设定为0.05。芯模和顶料板转速为650Rot/min。进给比为1mm/Rot。工艺二给旋轮施加沿坯料外轮廓运动的时间速度参数。选用库伦摩擦模型，设定为0.01。芯模的顶料板转速为300Rot/min，进给比为0.01666mm/Rot。两种工艺中均对旋轮设定局部坐标系，释放其自身Z轴的旋转运动，使其可在坯料的带动下，绕自身Z轴自转。
一、simufact多工步锻造仿真分析流程——第一工序——墩粗 （一）CAD软件建模——simufact准备工作 仿真所需要的模型如下： 坯料
上模下模 （二）simufact墩粗工艺仿真流程 在Simufact 中整个锻件的锻造过程按下述求解步骤进行： 1)生成开式模锻的分析项目 2)导入工件及模具几何模型 3)工件及模具位置定义 4)定义工件及模具材料 5)定义模具运动方式 6)定义模具和工件的热参数 7)定义摩擦系数 8)工件网格划分 9)工艺分析条件设置 10)分析 11)分析结果后处理 具体分析过程如下： 1）生成开式模锻的分析项目 a)点击桌面sfForming 9.0快捷方式启动simufact软件，或者Windows开始菜单中 击simufact forming 9.0。
(Windows 开始菜单simufact forming 9.0启动方式) b)选择并按下File→New Project菜单。 c)弹出分析项目向导对话框，按下图进行设置：
d)设置完成后，按下“OK”按钮，生成开式模锻工艺仿真分析项目，整个sfForming窗体如下图所示： e)设定单位，点击菜单栏tools-option。
2）导入工件及模具几何模型 a)在simufact界面的目标存放区域点击鼠标右键，弹出菜单，选择并按下“Model→From file”菜单。 b)弹出对话框，选择用于墩粗工艺仿真的stl格式模型文件，在导入模型时注意选择合 适的单位（m/cm/mm/ft/in）。
3）工件及模具位置定义 a)将目标存放区域刚刚导入的上模Upper拖到对应的Process——“UpperDie”（上模） 分支上，如下图所示： b)将目标存放区域导入的下模lower拖到对应的Process——“LowerDie”（下模）分支 上，如下图所示：