铸造仿真软件项目建议书

目录

1背景

长期以来，对于铸造工艺的改进主要依靠经验和试验，一直缺乏一套专业的、有效的方法和手段。模拟是控制设计、制造过程并预测产品早期服役可能出现问题的最好解决方法。当前，有限元理论已十分成熟，相应的模拟商业软件也逐步趋于成熟，并在各行各业逐步发挥其巨大的作用。

现代制造工艺越来越复杂，性能、精度要求也越来越高，依赖试验的设计手段设计费用越来越高，周期越来越长，也越来越不容易保证可靠性。而从一些发达国家的经验来看，仿真技术的应用可以大大减少试验的比重，减少了设计的盲目性，节省巨额的设计费用，设计周期也大大缩短。从我院专业发展的角度看，急需在数值仿真这一方面提高一个层次，实现我院研发能力的跨越式发展。

铸造仿真软件的开发是一项技术含量很高、专业性很强的工作，作为一个设计单位，自行开发不切实际。国内一些专业单位开发的同类产品在实用性、规范性和易用性等方面都有不足。ESI集团的ProCAST是业界领先的铸造过程模拟软件，基于强大有限元求解器和高级选项，提供高效和准确的求解来满足铸造业的需求。与传统的尝试－出错－修改方法相比，ProCAST是减少制造成本，缩短开发时间，以及改善铸造过程质量的重要的、完美的解决方案。

2铸造模拟仿真对我院的作用

引进ProCAST软件，从短期来看会提高设计和工艺制造水平，在当前在研项目中立即产生效益；而从长远来看，制造工艺计算和仿真手段的大量应用必将彻底改变我院原有的制造工艺方式，最终提高我院铸造工艺的整体水平。

2.1铸造仿真对xx室的作用

xx室目前有很多钛合金铸件的铸造过程需要模拟来解决，其主要原因是：一、采用传统的试错法，费用昂贵、周期太长；二新产品大多没有经验可以借鉴，院以工艺摸索时间比较长，尤其是一些钛合金材料。

2.2铸造仿真对铸钢厂的作用

铸钢厂目前某些件的铸造出品率不是很高，引进铸造模拟仿真软件将大大节省提高铸钢厂的铸造工艺出品率和工艺水平，大大缩短生产周期，有效的提高劳动生产率。

另外铸造模拟仿真对于我院技术的传承也很有帮助，通过仿真我们可以将铸造技术和经验进行科学的直观的描述和记录，使得过去的一些抽象的经验变为简单明了的纸面文档进行记载和保存，有利于铸造技术的延续和资源共享。

3铸造仿真软件的调研与考核

经过上述分析，铸造仿真软件的引入是十分必要的，它对我院的虚拟制

造技术和铸造技术的发展将起到极大的推动作用。因此我们对市面上的铸造仿真软件进行了调研和考核。

由于我们院情况特殊，新材料较多，院以精铸和自动根据化学成分计算合金热物理性能的热力学数据库对我们显得尤为重要，而procast相对这两方面最好，而且升级及功能又最全，以及同类企业（国内如621、410、430、百慕等；国外如Alcoa, Alcan, Umicore, MKM, Selee (filters), Kawasaki steel, Mitsubishi, Pechiney, Hydro, Elkem, VAW等）的铸造CAE系统的选用情况，最终选定专业铸造软件Procast作为我院铸造仿真的工具。

4软件开发商法国ESI集团简介

ESI集团是在法国巴黎上市的世界最大最着名的CAE软件公司之一。作为虚拟测试方案的先锋，ESI集团是全球首屈一指的材料物理学数值模拟原型和制造流程供应商。ESI集团成功的关键在于使用真实材料物理特性，能够进行更真实的模拟，来代替耗时的物理样机尝试和纠错过程。

ESI集团开发了一系列完整的面向工业应用的产品，真实模拟产品在测试中的性能，精细协调制造过程与预期的产品性能间的关系，并评估环境对产品使用的影响。ESI集团主要产品分为虚拟样机、虚拟制造和虚拟环境三大类。ESI集团的产品组合，已经被工业界广泛验证并与多向价值链相结合，代表着独特的协同、虚拟工程方案，称为虚拟试验空间（VTOS），能够持续对虚拟样机进行改进。

ESI集团在军工界有大量客户，并承担了法国及欧洲众多航空航天及防务方面的咨询项目。2005财政年度的收入约为6300万欧元，在全球拥有逾近600名高层次专家。公司及其全球代理网络为30多个国家的客户提供销售和技术支援。

5Procast软件特点

背景

ProCAST自1985年开始一直由位于美国马里兰州首府Annapolis的UES Software进行开发，并得到了美国政府和诸多研究机构的大力资助。1990年后，位于瑞士洛桑的Calcom SA和瑞士联邦科技研究院也加入了ProCAST部分模块的开发工作，基于其强大的材料物理背景，Calcom在ProCAST的晶粒计算模块和反向模块开发上贡献良多。

2002年，ProCAST和Calcom SA先后加入ESI集团。ESI也重新整合了其原有的热物理模拟队伍如PAM-CAST和SYSWELD，这样ProCAST（有限元铸造仿真）整合了Calcosoft（连续铸造仿真），与PAM-CAST （有限差分元铸造仿真）、SYSWELD（热处理与焊接模拟）一起组成ESI完整的材料热处理成型综合解决方案。

功能

ProCAST是为评价和优化铸造产品与铸造工艺而开发的专业CAE系统，借助于ProCAST系统，铸造工程师在完成铸造工艺编制之前，就能够对铸件在形成过程中的流场、温度场和应力场进行仿真分析并预测铸件的质量、优化铸造设备参数和工艺方案。

ProCAST可以模拟金属铸造过程中的流动过程，精确显示充填不足、冷隔、裹气和热节的位置以及残余应力与变形，准确地预测缩孔、缩松和铸造过程中微观组织的变化。

作为ESI集团热物理综合解决方案的旗舰产品，ProCAST是院有铸造模拟软件中现代CAD/CAE集成化程度最高的。是目前唯一能对铸造凝固过程进行热－流动－应力完全耦合的铸造模拟软件。

适用范围

模块化设计适合任何铸造过程的模拟。

高、低压铸造（high and low pressure die casting）

砂模铸造，金属型铸造和斜浇注（sand casting, gravity die casting and tilt pouring）熔模铸造，壳模铸造（investment casting, shell casting）

消失模铸造和离心铸造（lost foam and centrifugal casting）

等等

材料数据库

ProCAST可以用来模拟任何合金，从钢和铁到铝基、钴基、铜基、镁基、镍基、钛基和锌基合金，以及非传统合金和聚合体。