simufact钣金冲压及焊接一体化仿真要点

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)一、钣金冲压及焊接一体化仿真软件购买的必要性现实钣金冲压生产过程中大部分零部件都通过先冲压后焊接装配加工生产出来，首先，影响以上工艺的因素众多。

这些参数均会对零件本身产生影响，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。

传统的冲压及焊接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，材料加工过程的数值仿真技术也越来越显示出其优越性。

对冲压及焊接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（7）人力资源，在实际零部件的生产中，往往是多种工艺混合使用，从原材料到成品往往是一个工艺链，特别是结构件中的主要结构件，对产品质量要求极为严格，如果工艺链中的任何一种工艺出了问题，均会对最终的产品带来质量问题。

而以往的仿真软件无法对产品加工的工艺链仿真，只是局限于某一种工艺。

这种简化的模型由于没有考虑前一步工序的影响，将会导致计算结果与实际结果存在较大误差。

而德国Simufact公司开发的simufact钣金冲压及焊接工艺一体化仿真平台可以对钣金冲压及焊接进行模拟仿真，不同工序数据可以无缝链接，极大的提高了仿真模型与实际工艺链的吻合性及仿真的精确度。

为了提高贵厂在材料加工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Simufact公司的专业的钣金冲压及焊接一体化工艺仿真模拟软件simufact 软件进行计算机仿真，使得工装和工艺参数的设计由经验型向科学计算型转变，提高材料加工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。

simufact全工艺链仿真下图为两个零件先冲压，然后焊接装配的一体化仿真案例，如图所示，当不考虑冲压工艺影响时，计算出的应力与变形分布与考虑冲压成形影响的计算结果完全不同。

经过对比Z向变形可以发现，两种结果相差大约3倍。

（a）不考虑冲压成形影响（b）考虑冲压成形影响焊后塑性应力（a）不考虑冲压成形影响（b）考虑冲压成形影响焊后变形Z向变形对比表下图为拼焊板压弯案例，两块板先经过激光焊接，然后进行压弯。

如图所示，可以看出，整个工序成形完成后，最大应变出现在焊缝与成形模具接触处。

而不考虑焊接的影响时，最大应变并不是出现在该处位置。

等效应变分布综上所述，如果不考虑前一步工艺的影响，仿真结果必然不精确，给仿真带来极大的误差。

因此，我们极有必要在实际仿真时考虑上一步工艺对下一步工艺带来的影响。

因此，仿真也应该按照实际工序进行一体化仿真。

另外，实际结构中重要的钣金类结构件均为有一定厚度的中厚板材冲压而成，如果使用壳单元或膜单元仿真，势必对结果带来一定影响，比如：形状、应力、应变差值计算不精确。

如下图所示，对于有一定厚度的板材、管材进行仿真时，最好使用实体单元进行建模仿真，这样对于变形后零件的形状、零件中应力及应变等变量的差值计算有较高的精度。

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2.1、钣金冲压及焊接一体化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自由锻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、钣金冲压及焊接一体化仿真软件的主要技术要求对于钣金冲压及焊接工艺仿真，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、软件应能够进行全工艺链仿真，如：冲压工艺模拟的结果可以用于焊接工艺的仿真，方便进行一体化工艺模拟。

4、具有钣金冲压、锻造及焊接等专业仿真模块，便于用户完成钣金冲压、锻造及焊接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、软件应可以进行冷成形及热成形模拟，整个模拟过程均考虑热传导，包括工件与空气、工件与工装模具、工装模具与空气间的热传导。

6、软件可以进行四面体网格、六面体网格、实体壳单元的划分和重划分。

具有筒形回转体六面体网格自动划分专用工具。

软件具有实体/实体壳单元可以对中厚板冲压及旋压进行精确模拟。

7、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8、软件可以考虑焊接及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。

9、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。

10、软件可以对模具定义弹簧，包括单个刚体上作用的弹簧，比如冲压工艺中的压边圈，也可定义刚体之间的弹簧。

11、软件应能进行气保焊、氩弧焊、激光焊及电子束等常见焊接工艺的仿真，且软件根据实际焊接工艺流程开发，具有中文界面，简单易用。

12、软件应能方便定义多个焊接机械手模型，每个焊接机械手均可以根据用户需求自行定义不同的焊接路径，且工艺间隙、传热和焊接时间、方向、路径等均可以通过程序进行修改。

焊接路径及热源方向能在全局或局部定义并在立体图上通过箭头显示。

13、软件应能对搭接焊进行仿真，考虑搭接焊时的接触非线性。

14、软件应能对焊缝热影响区网格进行自动细化，对于大型结构，细化后的网格可以在计算过程中随着温度的降低自动粗化。

15、软件对于传统低热流密度的焊接方法（如SMAW, GMAW等）可采用双椭球热源模型。

16、软件对于高能束焊接方法（如EBW, LBW等）可采用圆柱体热源模型（面体组合）。

17、软件的热源模型可以组合使用，且热源可以自动定位到焊缝表面。

18、软件不需要网格节点匹配。

19、软件可以导入实际焊接夹具模型，并可以考虑夹具于焊接构件之间的热传导。

20、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。

21、软件应能考虑材料加工过程中的大应变、大变形等非线性行为。

22、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。

23、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。

24、软件应支持WINDOWS 2000/XP/2007等主流操作系统25、软件可以运用Fortran等语言进行软件的二次开发。

三、Simufact材料加工一体化仿真软件整体解决方案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及Simufact.welding软件，产品性能极大提升，使得高度复杂的金属成形工艺链仿真成为现实，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。