Simufact.forming

Simufact.forming 是一套工業鍛造過程模擬分析軟體,由功能極強的有限體積求解器和Windows風格的圖形介面的所集成友好模擬分析運用軟體。利用Simufact.forming的鍛造模擬技術,能夠作出更快、更經濟的模擬試驗,加快產品導入市場的時間。為功能強大的3D鍛造製程模擬分析工具,能有效地用來觀察比較鋼模與鍛造程序製程的不同,對各種製程特性的影響,包括:材料流動、最後工件的形狀與機械性質、多餘材料區(material flash region)等,以期能用最省的材料、最短的時程,得到機械性質最符合預期的鍛造產品。

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Simufact.forming 簡介(中文) Simufact.forming 簡介(英文)

傳統鍛造工藝和模具設計往往需要反覆的實物試驗,導致生產週期加長、成本提高;對傳統的鍛造業者而言,不管是鋼模的設計或是鍛造的程序,大都是憑經驗加上曠日費時的嘗試錯誤模式去產生可行的製造程序。對於航空、汽車、船舶等行業需要通過實驗認證的鍛造加工生產零部件來說,數值模擬技術的應用顯得更具有相對優勢,就另一方面而言,數值分析工具已被許多製造業用來作為縮短產品發展時程和降低生產成本的有效利器,其結果:能善用最先進的工具者終是最後的贏家。

鍛造是高度非線性工藝過程,需要材料和模具與工件之間複雜的相互作用。在多數情形下,鍛造的毛坯形狀相當簡單,但最終產品的幾何形狀非常複雜,需要分段進行材料流動及多個鍛造才可完成。因此,模擬軟體採用了基於有限體積的材料流動模擬技術,能解決因傳統變形材料流動的障礙。

Simufact.forming的出現(研發),讓鍛造業者也有機會得以享用數值分析工具所帶來的莫大好處。目前,已被日本幾家居於領導地位的公司用於實際的鍛造製程模擬分析,例如Sumitomo重工、Toyota汽車與Denso公司。

Simufact.forming不但有強大的分析能力,同時擁有完整的前後處理器。

主要功能特性

  • 完整的3D鍛造模擬能力
  • 可直接轉入鋼模的 CAD幾何資料
  • 對鋼模表面的Automesh能力
  • 可根據相對於鋼模的位置,自動將工件置入定位。
  • 可模擬多階段的鍛造程序,可考慮熱傳效應
  • 可因應熱作(Hot forging)與冷作(Cold forging)的不同採用不同的公式計算
  • 可考慮鋼模與工件之間的摩擦效應,包括:Coulomb friction與 Plastic shear friction

後處理觀察

  • 工件外形
  • 材料流動
  • 應力&應變等高線
  • 溫度等高線
  • 製程動態模擬

Die analysis 模組介紹
在鍛造製程中,模具壽命、模具設計與生產成本息息相關。因此準確分析出模具之受力狀況,進而分析判斷可能損耗、甚至破壞之處,均可對鍛造製程之提昇有所幫助。在Simufact.forming中,Die analysis模組可計算相關資訊。功能特性如下:

  • 鍛打製程中模具應力計算
  • 使用彈塑性方式計算模具應力
  • 計算模具預應力
  • 計算模具溫度
  • 計算模具熱應力變化
  • 套環尺寸公差設計與強度計算
  • 計算套環補強後模具幾何變化量
  • 判斷模具應力破壞
  • 判斷模具磨耗損壞

塑性加工分析

包括型鍛、輥鍛、型擠、擠伸、軋製和鈑金沖壓等加工。

熱耦合分析

包括熱-固耦合分析、加熱/冷卻和熱加工過程中的穩態/暫態熱傳導、熱對流、熱輻射、摩擦生熱和熱應力等分析。

模具應力分析

包括成形過程中材料的斷裂,預應力模具受力分析,模具失效、磨損和壽命分析,成形和卸載後材料的回彈及殘餘應力分析等。

熱處理分析

基於材料TTT/CCT 曲線資訊進行時效溫度過成計算,可取得碳鋼材料熱處理後之微結構分佈狀態。

Simufact.forming 產品系列

Simufact.forming 是全方位的成形模擬軟體。在軟體的架構上有包含以Forming Hub為核心的基本模組,再搭配以不同成形方式而定義的應用模組,及為了增加軟體使用效能的附加模組。軟體模組化的概念可讓使用者明確挑選出適合需求的相關產品功能,以適應不斷變化的需求,並且符合成本效益。

Simufact.forming 提供一個用於輔助製造程序設計的工具箱。製造程序設計工具箱可用於單道次製程,也可結合多道次製程,模擬整個製造程序鏈。

基本模組

Forming Hub 是軟體的操作核心,包括有軟體的基本操作功能,如:使用者介面、求解器、材料資料庫、網格劃分器、…等等。工具箱的功能也存在此核心中。
基本模組包括有Forming Hub的操作核心,及冷作成形與熱鍛成形等應用模組。

Cold Forming 冷作成形

用於模擬再結晶溫度以下的金屬塊材成形。此模組可協助提早發現常見的製程缺陷,例如疊料的產生。 Simufact.forming Cold Forming 計算時考慮包括模具套環預力與彈簧工具等所有相關的邊界條件。為了達成高精度模擬計算的目的,計算時可同步考慮回彈以及彈塑性材料的影響。

Hot Forging 熱鍛成形

用於模擬高於材料再結晶溫度的金屬塊材成形。獨特的雙求解方式(FE求解器與FV求解器),可預測常見的金屬流動缺陷,例如包料、缺料以及流穿等。為了考慮所有設備相關的影響,例如機台彈性與傾斜。軟體可自由的定義設備之機構運動,局部座標系統以及各類彈簧類型,以用於真實的呈現與描述設備。

Sheet Metal Forming 鈑金成形

用於模擬金屬鈑材成形製程,包括厚鈑與不等肉厚管材成形。為了達成高效率模擬,具有適合用在鈑材造型的特殊網格技術。此模組透過專用的六面體實體網格劃分器來呈現其計算的高精度,特別是涉及內外徑,回彈和鈑厚變化等題目。透過此特殊的鈑金網格技術提高計算速度,同時降低硬體需求。

Rolling 滾鍛

透過簡單的設定與指定方式來建立旋轉工具。無論是鈑材或塊材均可使用滾鍛模組。最大的特點在於可透過點選圓徑上的三點來定義旋轉軸,滾鍛的模具數量沒有上限限制,且可包含任何類型的運動:主動(驅動)滾模與從動(惰輪)滾模。本模組可使用的範圍除滾鍛外,包含平輥、交錯滾鍛、旋壓與流動成形、以及縮徑滾軋。

Analysis 分析相關模組

提供模具應力分析以及材料微結構計算。Simufact.forming Die Analysis 模擬工具提供精準的模具應力計算。此模組可使用於各類型製程的模具應力分析。可呈現預應力或測試模具裝配順序對於模具組件的影響,且無模具數量上的限制。可使用耦合與非耦合方式進行計算。Simufact.forming Microstructure Matilda 適用於計算鋼材與鎳基合金微結構的特殊模組(例如動態與靜態再結晶,晶粒尺寸預測)。其技術是來自於 GMS, Bernau。

Performance 效能模組

涵蓋許多增加模擬效能的額外技術。選擇Simufact.forming parallel core 來使用區域分割技術(DDM)進行多核心加速計算。Simufact.forming Additional Job 允許同時計算各自獨立的不同題目,另可選購額外前後處理器授權數。

CAD Interfaces CAD接口

透過CAD接口將CAD檔案直接匯入。可使用的相關CAD格式包含STEP, VDA, DXF, ACIS, Parasolid, CATIA V4, CATIA V5, PRO/E, SolidWorks, 與Inventor。

Material Data 材料資料庫

提供JMatPro軟體用於合金材料性質計算。合金種類包含鎳基合金、鈦合金、銅合金、碳鋼與不鏽鋼。若需要其他類型之合金(如鋁合金、...),請與我們聯繫。

Joining process self-piercing riveting Ring rolling process ※ 資料來源:Simufact Engineering