前言

本指引適用于沖壓件生產(chǎn)工藝，包括拉延（拉深）、沖裁、熱沖壓成形的板材變形工藝等，以及管材液壓成形工藝等的特種成形工藝。同時(shí)也適用于鈑金制作的彎曲等板材變形的工藝。

本指引適用于沖壓和鈑金制作企業(yè)，沖壓和鈑金制作模具設(shè)計(jì)制造企業(yè)，用于指引企業(yè)開展工藝模擬建設(shè)，以及工藝設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)人員進(jìn)行工藝模擬分析。

本指引適用于各種沖壓和鈑金制作設(shè)備下的沖壓和鈑金制作工藝模擬，包括但不限于機(jī)械壓力機(jī)、液壓機(jī)、折彎?rùn)C(jī)和卷板機(jī)等。

本指引不但適用于沖壓和鈑金制作工藝，也適用于與沖壓和鈑金制作相關(guān)的下料和材料熱處理工藝，同時(shí)也適用于指導(dǎo)沖壓和鈑金制作件機(jī)械性能相關(guān)的組織和影響因素的模擬。

本指引在引導(dǎo)完善沖壓和鈑金制作工藝模擬體系的同時(shí)，鼓勵(lì)應(yīng)用本指引的單位和個(gè)人同時(shí)重視沖壓和鈑金制作過(guò)程的物理模擬技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用。

第一篇 沖壓與鈑金制作、沖壓與鈑金工藝及工藝模擬概述

一． 工藝模擬的意義與作用

金屬塑性加工是金屬加工的一種重要工藝方法，它不僅生產(chǎn)效率高，原材料消耗少，而且可以有效改善金屬材料的組織和力學(xué)性能。

沖壓是在加壓設(shè)備和工（模）具作用下，使金屬板料發(fā)生塑性變形或分離，從而獲得一定幾何尺寸、形狀沖壓件的加工方法。板料沖壓主要由下列工序組成:

分離工序（沖裁工序)：毛坯或零件的一部分與另一部分分離。包括剪切、落料、修邊、沖裁和切口等。

成形工序：毛坯或零件改變形狀。包括拉深、脹形、縮口、起伏成形和整形等。

復(fù)合工序：該類工序包含沖裁和成形等兩種以上工序。主要是通過(guò)復(fù)合模或連續(xù)（級(jí)進(jìn)）模來(lái)實(shí)現(xiàn)。

裝配工序：利用模具將幾個(gè)單個(gè)沖壓件裝配到一起，比如車門壓合、轎車前后蓋壓合等工序都屬于用沖壓方法實(shí)現(xiàn)裝配工序的實(shí)例。

鈑金制作用鈑金制作是用簡(jiǎn)單、通用性工具，使金屬板材、管材和型材發(fā)生變形或分離，按照預(yù)期要求成為零件或結(jié)構(gòu)件的加工過(guò)程。

鈑金制作是一種綜合冷成形工藝。鈑金包括剪切、沖孔、切割、沖/切復(fù)合、折彎、鉚接、拼接、滾壓、輥壓（漸進(jìn)成形）、翻邊、卷邊和扭曲等工序；而制作則是指利用設(shè)備與工具對(duì)型材和管材進(jìn)行切割、彎曲和打孔等加工，從而獲得一定形狀零部件的加工過(guò)程。鈑金制作在中國(guó)傳統(tǒng)工業(yè)體系中被納入五金件生產(chǎn)工藝的范疇。

現(xiàn)代沖壓和鈑金制作技術(shù)對(duì)毛坯與模具設(shè)計(jì)以及材料塑性流動(dòng)控制等方面要求越來(lái)越高，所以采用基于經(jīng)驗(yàn)的試錯(cuò)設(shè)計(jì)方法已不能滿足實(shí)際需要，引入以計(jì)算機(jī)為工具的現(xiàn)代數(shù)字化設(shè)計(jì)分析手段已成為人們的共識(shí)。

隨著信息技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，沖壓和鈑金制作行業(yè)的數(shù)字化時(shí)代已經(jīng)到來(lái)。數(shù)字化技術(shù)是指利用計(jì)算機(jī)軟硬件及網(wǎng)絡(luò)、通信技術(shù)，對(duì)描述的對(duì)象進(jìn)行數(shù)字定義、建模、儲(chǔ)存、處理、傳遞、分析、綜合優(yōu)化，從而達(dá)到精確描述和科學(xué)決策的過(guò)程和方法。數(shù)字化方法在沖壓和鈑金制作行業(yè)中最重要的應(yīng)用之一是工藝模擬。

沖壓和鈑金制作成形時(shí)，材料特性、材料表面狀態(tài)、變形速度、溫度、摩擦條件、坯料形狀尺寸、模具幾何外形等因素對(duì)成形有著非常重要的影響。金屬?zèng)_壓和鈑金制作成形過(guò)程是復(fù)雜的非線性問題，包含材料非線性，邊界非線性、幾何非線性，采用傳統(tǒng)理論計(jì)算方法很難計(jì)算成形過(guò)程中材料流動(dòng)、應(yīng)力應(yīng)變。對(duì)于復(fù)雜產(chǎn)品，變形過(guò)程中材料流動(dòng)通過(guò)理論計(jì)算難以完成。通過(guò)工藝模擬可以回答經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)無(wú)法回答的問題，了解沖壓和鈑金制作成形的全過(guò)程，包括沖壓和鈑金制作過(guò)程中各階段材料貼合模具的情況、材料變形趨勢(shì)、材料內(nèi)部的應(yīng)力、表面應(yīng)力、應(yīng)變、應(yīng)變速率、成形載荷及速度矢量場(chǎng)等，以此指導(dǎo)沖壓和鈑金制作成形的工藝設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)、板坯的設(shè)計(jì)、壓力機(jī)的選擇以及成形質(zhì)量的控制等，已經(jīng)成為眾多沖壓和鈑金制作企業(yè)新產(chǎn)品開發(fā)鏈中不可缺少的一環(huán)。同時(shí)，工藝模擬對(duì)于優(yōu)化已有產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝同樣具有重要意義，通過(guò)工藝模擬能夠直觀地重現(xiàn)生產(chǎn)中出現(xiàn)的缺陷和問題，深入分析出現(xiàn)問題的原因并且針對(duì)問題進(jìn)行大量?jī)?yōu)化計(jì)算得到最優(yōu)的工藝。目前工藝模擬在沖壓和鈑金制作工業(yè)中取得成功的領(lǐng)域有：制定沖壓和鈑金制作工藝、分析模具應(yīng)力、分析沖壓和鈑金制作工藝缺陷等。另外，通過(guò)工藝模擬可以減少昂貴的車間試驗(yàn)，縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期，減少?zèng)_壓和鈑金制作生產(chǎn)成本。

概括地講，工藝模擬協(xié)助制訂沖壓和鈑金制作工藝，確定需要的成形工步，目標(biāo)就是合理地設(shè)計(jì)出成形工步及操作流程，其中任一工步的分析都基本上涉及以下幾個(gè)方面：

（1）建立金屬材料內(nèi)部變形區(qū)與未變形區(qū)間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系（如外形、速度、應(yīng)變、應(yīng)變率），即金屬塑性流動(dòng)的預(yù)測(cè)。

（2）確定材料與工藝的成形極限，即確定工件成形后是否會(huì)出現(xiàn)表面或內(nèi)部缺陷。

（3）預(yù)測(cè)成形工藝所需的變形力，應(yīng)力，以便模具及設(shè)備設(shè)計(jì)、制造或選用。

（4）確定或預(yù)測(cè)內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)、影響變形和零件機(jī)械性能的因素。

工藝模擬的主要作用是提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本，縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期，是企業(yè)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、信息化、智能發(fā)展的基礎(chǔ)，是行業(yè)企業(yè)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)、高質(zhì)量發(fā)展的必要手段。

二． 工藝模擬的定義

CAE: CAE(Computer Aided Engineering) 計(jì)算機(jī)輔助工程，指用計(jì)算機(jī)輔助求解分析復(fù)雜工程和產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)力學(xué)性能，以及結(jié)構(gòu)性能的優(yōu)化設(shè)計(jì)等問題的一種近似數(shù)值分析方法。

CAE軟件：CAE軟件可以分為兩類：針對(duì)特定類型的工程或產(chǎn)品所開發(fā)的用于產(chǎn)品性能分析、預(yù)測(cè)和優(yōu)化的軟件，稱之為專用CAE軟件；可以對(duì)多種類型的工程和產(chǎn)品的物理、力學(xué)性能進(jìn)行分析、模擬和預(yù)測(cè)、評(píng)價(jià)和優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新的軟件，稱之為通用CAE軟件。

工藝模擬：processing simulation，是1993年發(fā)布的電子學(xué)名詞。是對(duì)工藝過(guò)程及結(jié)果進(jìn)行的模擬分析。是CAE內(nèi)容的一部分。

沖壓和鈑金制作工藝模擬（板材工藝模擬）：利用計(jì)算機(jī)和板材成形專用軟件對(duì)沖壓和鈑金制作工藝過(guò)程進(jìn)行模擬，進(jìn)而不斷完善產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和工藝參數(shù)、工藝方法的計(jì)算機(jī)輔助工程。

CAE的作用：

a）增加設(shè)計(jì)功能，借助計(jì)算機(jī)分析計(jì)算，確保產(chǎn)品設(shè)計(jì)的合理性，減少設(shè)計(jì)成本；

b）縮短設(shè)計(jì)和分析的循環(huán)周期；

c）CAE分析起到的“虛擬樣機(jī)”作用在很大程度上替代了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中資源消耗極大的“物理樣機(jī)驗(yàn)證設(shè)計(jì)”過(guò)程，虛擬樣機(jī)作用能預(yù)測(cè)產(chǎn)品在整個(gè)生命周期內(nèi)的可靠性；

d）采用優(yōu)化設(shè)計(jì)，找出產(chǎn)品設(shè)計(jì)最佳方案，降低材料的消耗或成本；

e）在產(chǎn)品制造或工程施工前預(yù)先發(fā)現(xiàn)潛在的問題；

f）模擬各種試驗(yàn)方案，減少試驗(yàn)時(shí)間和經(jīng)費(fèi)；

g）進(jìn)行機(jī)械事故分析，查找事故原因。

第二篇 工藝模擬所需資源

一． 工藝模擬需要的硬件、軟件

首先需要強(qiáng)調(diào)，為了能有效地開展模擬工作，工藝模擬必須建立獨(dú)立的運(yùn)算系統(tǒng)或使用獨(dú)立的計(jì)算機(jī)，將進(jìn)行模擬的系統(tǒng)和模擬計(jì)算機(jī)獨(dú)立，不可兼用日常工作等。這是提升模擬效率，保證模擬精度的重要保證。特別需要指出的是日常工作使用的電腦不可作為模擬電腦使用。

硬件需要

計(jì)算機(jī)/工作站：根據(jù)模擬需求以及專業(yè)軟件的不同選擇相應(yīng)的硬件，可咨詢軟件公司獲得具體配置，目前模擬軟件普遍需要臺(tái)式計(jì)算機(jī)、工作站甚至服務(wù)器，便攜式筆記本大多不能夠勝任。如果有多個(gè)使用者需要提交模擬任務(wù)一般推薦工作站，若這些任務(wù)超過(guò)現(xiàn)有工作站所用的內(nèi)核數(shù)的CPU，則建議適用服務(wù)器（或集群），并需要配置作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)。

CPU（處理器）：高時(shí)鐘速率芯片，按對(duì)模擬時(shí)間的要求選擇。

內(nèi)存：快速內(nèi)存有利于提高計(jì)算速度，建議2400Mhz，4GB以上

硬盤：硬盤越快，模擬速度越快

顯卡：參考CAD軟件的要求選擇

顯示器：需要有一定的分辨率，以便于結(jié)果分析，主要參考CAD軟件的要求選擇.

例如可依據(jù)以下配置進(jìn)行選擇：

特別說(shuō)明，以上給出的建議是基于2021年12月之前計(jì)算機(jī)發(fā)展的水平，以及該日期之前應(yīng)用軟件所存在版本確定，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)和應(yīng)用軟件的不斷升級(jí)和變化，在采購(gòu)各軟件時(shí)，需要依據(jù)各軟件公司當(dāng)時(shí)的具體建議執(zhí)行。

本處的所有陳述對(duì)模擬工程建設(shè)提出了必須要考慮的硬件因素，這些因素必須予以遵守，應(yīng)該說(shuō)是需求的最低標(biāo)準(zhǔn)。

軟件需要

系統(tǒng)平臺(tái)：目前工藝模擬用專業(yè)軟件普遍能夠在Windows系統(tǒng)上運(yùn)行，在選用Windows系統(tǒng)時(shí)，需要與銷售軟件公司確認(rèn)。由于應(yīng)用軟件開發(fā)速度等原因，可能會(huì)不建議使用Windows的最新版本。依據(jù)目前情況（2021年12月前）部分軟件可以在Linux, Unix 等平臺(tái)上運(yùn)行，購(gòu)買軟件時(shí)需要與銷售軟件公司確認(rèn)。

CAD軟件：在沖壓和鈑金制作成形行業(yè)里，模擬軟件都注重與CAD軟件的接口，基本都與流行的三維設(shè)計(jì)軟件CATIA、Pro/ENGINEER和UG有著良好的接口，軟件的使用操作也都比較方便。通用性軟件有：MSC.Marc、ABAQUS、ANSYS、LS-DYNA系列等。

模擬軟件：沖壓和鈑金制作CAE方面的軟件是比較多的，板材成形的CAE軟件多為專業(yè)軟件。目前常用的專用軟件有Autoform、Dynaform、PAM-STAMP和通用軟件ProE和Solidworks.

需要特別指出的是在進(jìn)行模擬工程建設(shè)中必須充分考慮硬件和軟件的配置，需要將配置建議和自己確定的配置放置在雙方簽訂的技術(shù)或商務(wù)合同中，并隨時(shí)咨詢軟件銷售方升級(jí)建議，更新配置，防止配置不合適而影響后續(xù)操作使用。

工作環(huán)境

計(jì)算機(jī)、工作站以及服務(wù)器通常對(duì)于工作溫度有一定的要求，應(yīng)保證一定的散熱空間，對(duì)于工作站和服務(wù)器需要保證工作環(huán)境的溫度在適當(dāng)范圍內(nèi)。

機(jī)房設(shè)備基本上都是電子設(shè)備，電子設(shè)備是由大量的電子元件、精密機(jī)械構(gòu)件和機(jī)電部件組成的，這些電子元件、機(jī)械構(gòu)件及材料易受環(huán)境條件的影響，如果使用環(huán)境不能滿足使用要求，就會(huì)直接影響計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，加速元器件及材料的老化，縮短設(shè)備的使用壽命，因此要合理設(shè)計(jì)機(jī)房。

場(chǎng)地的選擇。計(jì)算機(jī)機(jī)房應(yīng)避開有害氣體來(lái)源及存放腐蝕、易燃、易爆物品的地方，應(yīng)避開低洼、潮濕、落雷區(qū)和地震活動(dòng)頻繁的地方，應(yīng)避開強(qiáng)振動(dòng)源和強(qiáng)噪音源，應(yīng)避開電磁干擾、電磁輻射，應(yīng)避免設(shè)在建筑物的高層或地下室及用水設(shè)備的下層或隔壁。

機(jī)房?jī)?nèi)環(huán)境設(shè)計(jì)。計(jì)算機(jī)房?jī)?nèi)環(huán)境應(yīng)本著安全、防火、防塵、防靜電的原則來(lái)設(shè)計(jì)，并應(yīng)符合下列要求

安全。計(jì)算機(jī)機(jī)房最小使用面積不得小于20m² ，一般一套機(jī)器的占用面積按1.5-2m²;計(jì)算;計(jì)算機(jī)機(jī)房的建筑地面要高于室外地面，以防止室外水倒灌;機(jī)房頂棚與吊頂燈具、電扇等設(shè)備務(wù)必安裝牢固，用電線路設(shè)計(jì)必須考慮安全用電;門窗應(yīng)安裝防盜網(wǎng)和防盜門，機(jī)房?jī)?nèi)應(yīng)安裝自動(dòng)報(bào)警器。

防火。機(jī)房裝修應(yīng)采用鋁合金、鋁塑板等阻燃防火材料;應(yīng)配備滅火器，計(jì)算機(jī)數(shù)量較多的機(jī)房應(yīng)采用煙霧報(bào)警器，機(jī)房?jī)?nèi)嚴(yán)禁明火與吸煙;消防系統(tǒng)的信號(hào)線、電源線和控制線均應(yīng)穿過(guò)鍍鋅鋼管在吊頂、墻內(nèi)暗敷或在電纜橋架內(nèi)敷設(shè);應(yīng)保證防火通道的暢通，以便發(fā)生緊急情況時(shí)疏散人員之用。

防塵。墻壁和頂棚表面要平整光滑，不要明走各種管線和電纜線，減少積塵面，選擇不易產(chǎn)生塵埃、也不易吸附塵埃的材料(如鋼板墻、鋁塑板或環(huán)保立邦漆);裝飾墻面和地面、門、窗、管線穿墻等的接縫處，均應(yīng)采取密封措施，防止灰塵侵入，并配置吸塵設(shè)備。最理想的是安裝新風(fēng)系統(tǒng)

防靜電。機(jī)房應(yīng)嚴(yán)禁使用地毯，特別是化纖、羊毛地毯，避免物體移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的靜電(可達(dá)幾萬(wàn)伏，擊穿設(shè)備中的集成電路芯片(抗靜電電壓僅200~2000V)，最好安裝防靜電地板。

溫度和濕度。由于機(jī)房?jī)?nèi)的設(shè)備大部分均由半導(dǎo)體元器件組成，它們工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量熱量，如果沒有有效的措施及時(shí)散熱，循環(huán)積累的溫度就會(huì)加速設(shè)備老化，導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)故障，過(guò)低的室溫又會(huì)使印刷線路板等老化發(fā)脆、斷裂;相對(duì)濕度過(guò)低容易產(chǎn)生靜電干擾，過(guò)高又會(huì)使設(shè)備內(nèi)部焊點(diǎn)及接插件等電阻值增大，造成接觸不良;為此，機(jī)房?jī)?nèi)應(yīng)配備高效、低噪音、低振動(dòng)、有足夠容量的空調(diào)設(shè)備，使溫濕度盡可能符合《電子計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》的有關(guān)要求，一般空調(diào)參數(shù)為:溫度，夏季：23士2℃，冬季：20士2℃；濕度45%~65%;同時(shí)應(yīng)安裝通風(fēng)換氣設(shè)備，使機(jī)房有一個(gè)清新的操作環(huán)境。

如果使用PC機(jī)進(jìn)行模擬，也需要考慮PC機(jī)使用環(huán)境建設(shè)，建議建立獨(dú)立的模擬工作室，保證機(jī)器24小時(shí)工作和人員長(zhǎng)時(shí)間逗留。

二． 工藝模擬可以解決的問題，模擬軟件的主要功能

功能涵蓋了沖壓和鈑金制作零件的整個(gè)開發(fā)流程。產(chǎn)品可行性、模面開發(fā)設(shè)計(jì)、調(diào)試、模具和工藝優(yōu)化等。

l 模具設(shè)計(jì)，基于參數(shù)化的模面設(shè)計(jì)功能，代替復(fù)雜的CAD設(shè)計(jì)，節(jié)省模具設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)時(shí)間。（目前模具結(jié)構(gòu)剛強(qiáng)度計(jì)算以及壓機(jī)撓度計(jì)算基本還沒有納入這些專業(yè)軟件中，一般采用通用軟件計(jì)算。但隨著高品質(zhì)、輕量化的產(chǎn)品需求，未來(lái)模具結(jié)構(gòu)剛強(qiáng)度計(jì)算、壓機(jī)撓度計(jì)算必然會(huì)體現(xiàn)在專業(yè)軟件中，指導(dǎo)模具設(shè)計(jì)開發(fā)）。

l 沖壓和鈑金制作件工藝輔助設(shè)計(jì)。

l 零件所需材料毛坯快速展開功能——優(yōu)化排樣，替代繁瑣的人工展開計(jì)算。

l 沖壓和鈑金制作件成形工藝性分析，可以預(yù)測(cè)成形過(guò)程中板料的破裂、起皺、減薄、沖擊線、滑移線等缺陷，評(píng)估板料的成形性能，從而為完善產(chǎn)品設(shè)計(jì)和板料成形工藝、模具設(shè)計(jì)提供幫助。

l 快速產(chǎn)品評(píng)估，節(jié)省產(chǎn)品初期開發(fā)的時(shí)間。

l 快速計(jì)算功能，針對(duì)成形件、簡(jiǎn)單拉延件、伸長(zhǎng)類及壓縮類翻邊結(jié)構(gòu)、脹形結(jié)構(gòu)進(jìn)行快速評(píng)判。

l 工藝優(yōu)化功能，識(shí)別敏感因素，提高成形穩(wěn)定性。

l 強(qiáng)大的數(shù)據(jù)管理功能。

l 結(jié)果報(bào)告功能。厚度分布、失效、可成形性、應(yīng)力應(yīng)變輸出，成形極限圖等。

l 可進(jìn)行全工序模擬分析，預(yù)測(cè)回彈并進(jìn)行回彈補(bǔ)償。

l 進(jìn)行沖壓和鈑金制作件剛性分析，及時(shí)修改完善產(chǎn)品或完善工藝方案。

l 沖壓和鈑金制作設(shè)備選擇。

l 指導(dǎo)產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

總之，解決沖壓和鈑金制作件產(chǎn)品的可制造性，節(jié)約材料成本和模具成本，縮短模具制造和調(diào)試時(shí)間，提高產(chǎn)品質(zhì)量，最終提高企業(yè)的綜合競(jìng)爭(zhēng)力。

需要特別說(shuō)明，以上提及的功能和能解決的問題，是最為基本的內(nèi)容。但對(duì)于不同的軟件，也具有不同的情況，需要使用者在選擇軟件時(shí)必須就以上技術(shù)點(diǎn)進(jìn)行咨詢。隨著軟件開發(fā)的不斷發(fā)展，軟件具有的功能和解決的問題也在不斷地變化中，一些軟件可以提供特種沖壓和鈑金制作工藝的模擬，一些軟件沒有。多數(shù)情況下，模擬軟件都是在基本功能的情況下提供獨(dú)特的模擬模塊，基本功能不同的軟件，內(nèi)容不同，需要使用者依據(jù)需要具體了解和調(diào)研。

三． 工藝模擬需要的人員

工藝模擬應(yīng)由企業(yè)技術(shù)研發(fā)人員或?qū)�業(yè)的研究分析人員進(jìn)行，最好是理工科本科以上學(xué)歷，外語(yǔ)為英語(yǔ)語(yǔ)種，應(yīng)具備一些模擬需要的基本知識(shí)。工藝模擬人員應(yīng)具備優(yōu)秀的數(shù)據(jù)收集能力、問題提出分析解決能力、邏輯思維能力、數(shù)據(jù)分析能力以及認(rèn)真踏實(shí)、勤學(xué)好問、責(zé)任心強(qiáng)等個(gè)人素質(zhì)。

就企業(yè)而言，需要開展工藝模擬工作的人員包括產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)、工藝開發(fā)設(shè)計(jì)、DL圖及模具設(shè)計(jì)人員。具體要求：

（1）掌握金屬塑性成形理論基礎(chǔ)知識(shí)：

①了解常用材料（鋼、鋁合金等）晶體結(jié)構(gòu)及性能曲線；

②了解常用材料在特定溫度下屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、延伸率、斷面縮減率等相關(guān)數(shù)據(jù)；

③掌握金屬塑性成形中材料應(yīng)力應(yīng)變分析方法、屈服準(zhǔn)則、金屬滑移理論、金屬應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系（本構(gòu)方程）、金屬塑性成形過(guò)程中的摩擦和潤(rùn)滑及塑性成形的幾種理論解法。

（2）實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，掌握沖壓和鈑金制作成形工藝基本知識(shí)：

①具有沖壓和鈑金制作技術(shù)和工藝的基本概念和知識(shí)；

②了解典型產(chǎn)品的沖壓和鈑金制作成形工藝；

③了解通用沖壓和鈑金制作成形設(shè)備（液壓機(jī)、機(jī)械壓力機(jī)、折彎?rùn)C(jī)等）以及特種成形設(shè)備（液壓成形機(jī)、卷板機(jī)和旋壓機(jī)等）；

④了解模具材料性能（成形過(guò)程中模具受力狀態(tài)，摩擦系數(shù)、溫度、噴霧潤(rùn)滑等對(duì)模具磨損的影響）；

⑤應(yīng)具有生產(chǎn)一線的經(jīng)驗(yàn)或體驗(yàn)。

（3）掌握有限元基礎(chǔ)理論：

①有限元解決工程實(shí)際問題的理論基礎(chǔ)；各種有限元單元類型的使用范圍；有限元求解方法以及誤差分析；

②劃分質(zhì)量網(wǎng)格；成形材料的幾何非線性、幾何非線性和接觸非線性；

③沖壓和鈑金制作成形工藝模擬軟件的前處理、求解器及后處理；有限元模擬實(shí)現(xiàn)步驟：劃分網(wǎng)格、賦予材料模型及邊界條件的設(shè)置；后處理中材料的應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)、速度場(chǎng)、收斂依據(jù)、摩擦條件等基本理論問題。

（4）計(jì)算機(jī)與軟件知識(shí)與技能

①具有一定的計(jì)算機(jī)軟硬件知識(shí)，并具有簡(jiǎn)單故障的處理能力；

②需要的配套軟件知識(shí)、使用能力和技巧。

③實(shí)際的計(jì)算機(jī)操縱技能，具有CAD制圖建�；�礎(chǔ)。

特別說(shuō)明：人員要求，不一定由一個(gè)人全部擁有上述要求，可以是團(tuán)隊(duì)合作。

第三篇 工藝模擬技術(shù)應(yīng)用

一． 工藝模擬分析的操作流程

根據(jù)工藝模擬分析重點(diǎn)目標(biāo)的不同，所進(jìn)行的具體操作和輸入內(nèi)容有所不同，但基本流程主要包括以下幾方面：

模擬規(guī)劃，收集所需數(shù)據(jù)

①規(guī)劃要通過(guò)模擬得到哪些方面的信息；

②確定使用二維模擬或者三維模擬，需要進(jìn)行模擬的數(shù)量；

③收集模擬需要的數(shù)據(jù)，包括工件和模具的幾何信息、材料參數(shù)、初始狀態(tài)和邊界條件。

幾何描述，建立幾何模型

利用CAD軟件對(duì)工件和模具進(jìn)行幾何描述，建立模具3D造型，得到模擬的幾何模型。有限元模擬軟件一般都具有CAD系統(tǒng)的文件接口，通過(guò)接口可將CAD設(shè)計(jì)的模具幾何導(dǎo)入到有限元模擬軟件。

前處理，建立模擬模型

② 選擇合適的模擬模塊；

②輸入實(shí)體描述，包括幾何模型及其網(wǎng)格、溫度、材料、工藝模面等；對(duì)產(chǎn)品幾何數(shù)據(jù)或工藝模面數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；模具和工藝參數(shù)設(shè)置。

一些軟件需要進(jìn)行網(wǎng)格劃分，將幾何模型轉(zhuǎn)化成離散化的有限元網(wǎng)格。一些軟件不需要人工選擇網(wǎng)格劃分。所有軟件在變形模擬過(guò)程中，軟件能夠?qū)ψ冃螐?fù)雜的區(qū)域進(jìn)行自動(dòng)重劃分。如果需要人工選擇網(wǎng)格劃分，初始化時(shí)網(wǎng)格劃分的原則是在滿足質(zhì)量、精度的條件下適當(dāng)考慮電腦的硬件條件，避免由于網(wǎng)格尺寸太小造成計(jì)算機(jī)運(yùn)算時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。

③選擇/輸入材料性能，從材料庫(kù)中選擇或者輸入材料在變形條件下的性能，若數(shù)據(jù)庫(kù)中沒有相關(guān)數(shù)據(jù)需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)得到；

根據(jù)產(chǎn)品的特性，選擇合適的材料模型。材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線對(duì)材料塑性流動(dòng)影響較大。如果軟件的材料庫(kù)中有合適的材料可以選擇，直接選取相應(yīng)的材料數(shù)據(jù)輸入即可。如果材料庫(kù)缺少相應(yīng)的材料數(shù)據(jù)，需要通過(guò)插值擬合（插值和擬合都是根據(jù)某個(gè)未知函數(shù)（或已知但難于求解的函數(shù)）的幾個(gè)已知數(shù)據(jù)點(diǎn)求出變化規(guī)律和特征相似的近似曲線的過(guò)程。但是插值法要求的是近似的曲線需要完全經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)點(diǎn)，而擬合則是得到最接近的結(jié)果，強(qiáng)調(diào)最小方差的概念。插值和擬合的區(qū)別如下圖所示）或者通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得材料應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后獲得應(yīng)力應(yīng)變曲線，導(dǎo)入有限元軟件中進(jìn)行工藝模擬運(yùn)算。

④選擇求解算法。對(duì)于準(zhǔn)靜態(tài)成形過(guò)程，應(yīng)盡可能選用隱式算法求解，避免采用動(dòng)力算法時(shí)人為引入慣性效應(yīng)，同時(shí)隱式算法采用迭代法，求得的應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)更為準(zhǔn)確；對(duì)于高速成形過(guò)程，考慮材料的慣性效應(yīng)，優(yōu)先考慮顯式算法；對(duì)于采用隱式算法無(wú)法收斂的準(zhǔn)靜態(tài)問題，也可采用顯式算法進(jìn)行求解，此時(shí)應(yīng)注意合理選擇時(shí)間步長(zhǎng)。

需要特別說(shuō)明，不同的軟件對(duì)于這一問題的解決方式不同，需要依據(jù)不同軟件的結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行規(guī)劃和確定。

⑤定義實(shí)體之間相互作用，包括接觸、摩擦和熱傳遞等；

設(shè)定模擬成形過(guò)程中各種邊界條件，包括環(huán)境溫度、模具初始溫度、坯料與模具熱傳導(dǎo)系數(shù)、坯料與環(huán)境熱傳導(dǎo)系數(shù)、坯料與模具之間的摩擦系數(shù)；模具運(yùn)動(dòng)過(guò)程定義及終止位置；也就是定義模擬控制，定義工藝過(guò)程的環(huán)境、計(jì)算步長(zhǎng)、計(jì)算時(shí)間等。

不同軟件，不同模擬需要，對(duì)這部分的輸入內(nèi)容不同。也具有不同的輸入方式和操作，一般依據(jù)軟件引導(dǎo)可以完成選擇和輸入。

⑥其他特殊條件，需要追蹤的位置等特殊模擬需求需要的輸入。

運(yùn)行模擬

①設(shè)定模擬所用的計(jì)算機(jī)以及CPU核數(shù)，模擬的儲(chǔ)存位置、多個(gè)模擬的計(jì)算順序等，運(yùn)行模擬。

求解階段一般不需要用戶干預(yù)。成形過(guò)程由于具有高度非線性性質(zhì)，計(jì)算量很大。計(jì)算過(guò)程有關(guān)的文字信息、運(yùn)算狀態(tài)可以從輸出窗口獲得，可以通過(guò)圖形窗口獲得已經(jīng)計(jì)算完成的時(shí)間步的中間結(jié)果。在計(jì)算過(guò)程中，可能出現(xiàn)某些錯(cuò)誤諸如網(wǎng)格發(fā)生嚴(yán)重畸變導(dǎo)致運(yùn)算停止，在這種情況下需要人工干涉，繼續(xù)模擬，無(wú)法解決的情況下，需要與軟件公司服務(wù)人員溝通，尋求協(xié)助。

后處理，分析結(jié)果數(shù)據(jù)

①觀察模擬結(jié)束后的數(shù)據(jù)信息，包括幾何體信息、場(chǎng)信息如應(yīng)變、溫度、應(yīng)力和其他模擬數(shù)據(jù)信息，如磨具載荷等。

②輸出圖形或數(shù)值信息以在其他應(yīng)用中使用。

后處理通過(guò)讀入分析結(jié)果數(shù)據(jù)文件，能夠提供工件在變形過(guò)程中任何時(shí)間步的各種物理數(shù)據(jù)，包含材料應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)、任意部位的速度場(chǎng)；追蹤工件內(nèi)任意點(diǎn)的物理量與時(shí)間的變化曲線，壓力機(jī)力能曲線等。用戶能直觀方便地觀察模擬結(jié)果，預(yù)測(cè)材料流動(dòng)趨勢(shì)及成形缺陷，為工藝優(yōu)化提供重要的參考依據(jù)。需要特別注意，不同的軟件輸出的格式，保存的結(jié)果格式不同，在軟件應(yīng)用中需要執(zhí)行確定自己習(xí)慣和需要的格式和內(nèi)容。

③對(duì)模擬結(jié)果分析，進(jìn)行工藝方案調(diào)整或?qū)Σ叻桨钢贫�；必要時(shí)，進(jìn)行新一輪模擬分析，直到通過(guò)工藝分析要求。

二． 輸入條件及注意事項(xiàng)，包括工藝模擬需要的數(shù)據(jù)

工藝模擬需要的輸入條件以及注意事項(xiàng)如下：

有的軟件依據(jù)模擬的需要，需要確定：

三． 工藝模擬需要的數(shù)據(jù)收集和獲得方式

工藝模擬需要的數(shù)據(jù)類型依據(jù)軟件不同而需要有所不同，下表列出的是必須的一些數(shù)據(jù)，以及獲取方式。在采購(gòu)軟件時(shí)，需要依據(jù)軟件需要與軟件銷售商確定需要的數(shù)據(jù)表，依據(jù)數(shù)據(jù)表建立“工藝模擬卡”，而后開展模擬工作。

必須的數(shù)據(jù)如下：

邊界條件是工藝模擬需要數(shù)據(jù)的通用稱呼，上表已經(jīng)列出了最為重要的邊間條件。依據(jù)軟件和生產(chǎn)工藝不同，邊間條件需要不同，但所有的邊間條件都必須從實(shí)際生產(chǎn)中測(cè)量或者通過(guò)經(jīng)驗(yàn)設(shè)定。

材料數(shù)據(jù)來(lái)源主要為鋼廠，但鋼廠提供的數(shù)據(jù)應(yīng)該是基于大量實(shí)驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)，如何確立鋼板取樣原則和參數(shù)選取原則是鋼廠需要深入研究的課題。參數(shù)取優(yōu)了則沖壓CAE分析會(huì)有偏差，導(dǎo)致后期設(shè)變量增加及生產(chǎn)穩(wěn)定性下降；取劣了一方面安全裕度過(guò)大會(huì)影響產(chǎn)品造型和功能，另一方面也不利于材料成本控制，即會(huì)出現(xiàn)材料牌號(hào)選擇偏優(yōu)的趨勢(shì)。

高強(qiáng)鋼板伸長(zhǎng)類翻邊失效準(zhǔn)則、成形力修正系數(shù)等主要還得通過(guò)生產(chǎn)數(shù)據(jù)、試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)確定。

摩擦系數(shù)得靠試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)確定。

就開展的模擬控制條件，需要依據(jù)計(jì)算機(jī)條件與模擬時(shí)間來(lái)確定，這也與使用的模擬軟件相關(guān)，需要與軟件開發(fā)商或銷售商進(jìn)行技術(shù)確定。

為了引導(dǎo)企業(yè)正確開展模擬，這里提出了建立“工藝模擬卡”的應(yīng)用，下表為比較典型的一個(gè)“工藝模擬卡”（格式），企業(yè)可以依據(jù)本卡建立某零件的“工藝模擬卡”。

工藝模擬卡（格式）

特別指出：圖形包括模具和坯料三位實(shí)體圖形（要求和工件接觸部分是光滑接觸面， 即無(wú)尖棱或不搭邊情況），必須是模擬軟件可以識(shí)別的圖形格式。

“工藝模擬卡”是指導(dǎo)開展模擬工作的重要文件，也是重要的技術(shù)文件，應(yīng)該與模擬結(jié)果和模擬判斷，以及沖壓和鈑金制作件圖、工藝卡等一起存檔。

四． 工藝模擬的主要輸出內(nèi)容及結(jié)果分析與判斷準(zhǔn)則

工藝模擬的主要輸出內(nèi)容

工藝模擬可以預(yù)測(cè)出工件變形的詳細(xì)過(guò)程，并定量地給出工程師們所關(guān)心的與變形有關(guān)的各種物理量在工件或模具上的空間分布以及隨時(shí)間的變化。通常包括：工件與模具的幾何外形，位移，速度，（彈性和塑性）應(yīng)變，應(yīng)變率，應(yīng)力，載荷等。沖壓和鈑金制作工藝模擬可以在不做任何成形試驗(yàn)的情況下就能使技術(shù)人員知道他所設(shè)計(jì)的工藝、模具和坯料是否合理，如果不合理，可以修改設(shè)計(jì)重新輸人數(shù)據(jù)再模擬一次直到設(shè)計(jì)滿意為止。應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)可以最大限度地減少試驗(yàn)次數(shù)﹐使工藝優(yōu)化和新產(chǎn)品試制降低成本，縮短周期。

一般情況下，工藝模擬輸出的內(nèi)容包含下表內(nèi)容，主要分為：模具（一般為剛形體）和工件（變形體）。但依據(jù)模擬軟件的不同，輸出內(nèi)容和格式有所不同，為此在訂購(gòu)軟件時(shí)，必須考慮是否包含了企業(yè)需要的輸出結(jié)果和格式，以合同的形式予以明確和確認(rèn)。

另外，依據(jù)使用模擬軟件的模塊不同，比如特殊工藝模擬，以及機(jī)械和物理性能模擬，輸出的結(jié)果有所不同，因此需要企業(yè)依據(jù)需要和要求咨詢軟件銷售商或開發(fā)商。

結(jié)果分析與判斷準(zhǔn)則

幾何外形結(jié)果：通過(guò)分析模擬結(jié)果中工件/模具的幾何外形和精確尺寸可以判斷產(chǎn)品是否符合實(shí)際產(chǎn)品的情況，以及對(duì)模具壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)。

載荷結(jié)果：通過(guò)模擬的載荷結(jié)果可以指導(dǎo)產(chǎn)品的設(shè)備選擇。

位移、速度結(jié)果：通過(guò)模擬的位移、速度結(jié)果可以分析沖壓和鈑金制作工藝中的材料流動(dòng)，以指導(dǎo)工藝和模具的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

應(yīng)力應(yīng)變結(jié)果：通過(guò)模擬的應(yīng)力應(yīng)變結(jié)果可以分析材料的變形程度以及模具的受力狀況，以控制沖壓和鈑金制作件質(zhì)量、優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)以及優(yōu)化沖壓和鈑金制作工藝。

溫度場(chǎng)結(jié)果：通過(guò)模擬的溫度場(chǎng)結(jié)果可以了解工件/模具在成形過(guò)程中的溫度演變情況，結(jié)合應(yīng)力應(yīng)變結(jié)果，可以分析其組織演變、缺陷產(chǎn)生趨勢(shì)等，以指導(dǎo)工藝和模具的優(yōu)化設(shè)計(jì)，本功能在熱沖壓中體現(xiàn)。

其他結(jié)果：根據(jù)模擬得到的其他特定結(jié)果，如微觀組織、材料密度變化（熱沖壓中）等都對(duì)實(shí)際生產(chǎn)有著直觀的指導(dǎo)意義。

依據(jù)國(guó)外使用模擬技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)，工藝模擬必須有沖壓和鈑金制作工程師參與，工藝模擬軟件是工程師工作的一種工具，模擬軟件不能判斷其模擬結(jié)果的正確性和適應(yīng)性。因此工藝模擬軟件在使用中必須堅(jiān)持三個(gè)原則：

一個(gè)是模擬次數(shù)必須足夠的多，對(duì)于一個(gè)從來(lái)沒有沖壓和鈑金制作過(guò)的零件，在使用工藝模擬技術(shù)協(xié)助工藝設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)和設(shè)備選型時(shí)，必須要進(jìn)行多次模擬，一般應(yīng)該在修正各種參數(shù)的情況下，進(jìn)行不少于27-33次的模擬。對(duì)于一個(gè)類似與以前生產(chǎn)過(guò)的零件的沖壓和鈑金制作件進(jìn)行模擬，模擬次數(shù)也不應(yīng)少于10次。第二是使用工藝模擬技術(shù)必須對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品進(jìn)行反復(fù)模擬，并進(jìn)行驗(yàn)證，積累經(jīng)驗(yàn)，建立企業(yè)需要的數(shù)據(jù)庫(kù)。這不但有利于原來(lái)沖壓和鈑金制作件工藝的改進(jìn)，也是模擬技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的積累，推進(jìn)新產(chǎn)品開發(fā)成功的重要途徑。 第三是工藝模擬是一門技術(shù)，需要的知識(shí)面比較廣。工藝模擬選擇參數(shù)必須盡可能地靠近實(shí)際生產(chǎn)情況，取值必須科學(xué)合理，不可過(guò)分理想化和人為化，必須聽取和參考老技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)，否則可能會(huì)嚴(yán)重影響工藝模擬的效果。

在沖壓和鈑金制作工藝模擬中，可以輸出并判斷材料開裂風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)位置及程度判定（最大失效、成形極限圖）；起皺、多料區(qū)域及程度判定；減薄率輸出；開裂風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)主應(yīng)變、主應(yīng)力及其方向；面品風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)次應(yīng)變、次應(yīng)力及其方向；壓邊圈閉合力、成形力、板料流入量、坯料排樣等；到底前各時(shí)間段成形及貼模過(guò)程，以及滑移線、沖擊線（外板），面品的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)（外板）和各工序回彈及回彈補(bǔ)償方案、結(jié)果輸出（參考）。

依據(jù)所用軟件的不同，輸出與判斷格式都有不同，特別是對(duì)缺陷判斷準(zhǔn)則各軟件有各軟件設(shè)定的內(nèi)容，需要與軟件開發(fā)商和銷售商予以確認(rèn)。

五． 工藝模擬軟件常見故障或顯著錯(cuò)誤判斷原則

模擬中發(fā)生模擬故障，猶如使用機(jī)器沖壓和鈑金制作發(fā)生故障一樣，非常正常，也需要及時(shí)修正，盡力避免非法和非理性操作。

既然工藝模擬是一門獨(dú)特的工程技術(shù)，因此從事模擬的人員必須要進(jìn)行必要的培訓(xùn)和訓(xùn)練，特別是要反復(fù)用已有的成功沖壓和鈑金制作件事例進(jìn)行訓(xùn)練，否則工藝模擬無(wú)法正常使用，也很難起到應(yīng)有的效果。

需要特別指出的是：不同的模擬軟件所發(fā)生的故障千差萬(wàn)別，難以琢磨，因此發(fā)生故障并不可怕，可怕的是總發(fā)生故障，如果相同故障總是發(fā)生，而非使用者問題，必須要協(xié)商軟件銷售商或開發(fā)者進(jìn)行解決。

在大多數(shù)情況下，會(huì)發(fā)生模擬硬件、工作平臺(tái)和使用的配套軟件與模擬軟件不兼容，這就需要嚴(yán)格按照模擬軟件的需要做好硬件、工作平臺(tái)和軟件的準(zhǔn)備。

目前各企業(yè)所使用的所有軟件都是國(guó)外軟件商的，這基本是一大硬傷。其余都是小故障和小問題。

六． 工藝模擬軟件的驗(yàn)證方法

工藝模擬軟件的結(jié)果一般采用實(shí)驗(yàn)或生產(chǎn)試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證。

1．通過(guò)工藝試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證：按照最優(yōu)化的工藝模具造型和軟件模擬中選用壓力機(jī)類型，加工工藝模具和選擇合適的壓力機(jī)。工藝試驗(yàn)的邊界條件嚴(yán)格遵照模擬中設(shè)定的邊界條件，進(jìn)行工藝試驗(yàn)。將實(shí)際成形力、成形能量、成形力變化曲線、工件最終成形形狀與仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，驗(yàn)證專業(yè)金屬成形模擬軟件的準(zhǔn)確性。

2．企業(yè)不應(yīng)該僅有一種模擬軟件，為了能讓工藝模擬起到應(yīng)有的作用，企業(yè)至少應(yīng)該擁有兩套不同種的工藝模擬軟件，通過(guò)多種有限元模擬軟件進(jìn)行仿真計(jì)算，對(duì)比分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。在實(shí)際應(yīng)用中，也可以采用通用的有限元模擬仿真軟件進(jìn)行更為詳細(xì)的前處理設(shè)定，結(jié)果與專業(yè)金屬成形軟件模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)照，進(jìn)一步對(duì)比分析專業(yè)金屬模擬軟件的準(zhǔn)確度。

3．采用理論計(jì)算和模擬仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)照。金屬成形過(guò)程中材料流動(dòng)、成形力可以通過(guò)理論方法或經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算，將計(jì)算結(jié)果和模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)照分析，驗(yàn)證專業(yè)金屬成形模擬軟件的準(zhǔn)確性。

4. 模擬計(jì)算結(jié)果一般分為定性分析、定量分析、定性+定量綜合分析。

5．善于利用統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí)對(duì)模擬結(jié)果加以分析。

6、合理利用正交實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)則，選取不同維度輸入工藝參數(shù)類型，研究同類沖壓和鈑金制作件模擬的輸出結(jié)果，可以有效的校驗(yàn)?zāi)�擬軟件的工藝適用范圍、計(jì)算偏差等。

軟件算法和計(jì)算過(guò)程是軟件公司自己驗(yàn)證；材料參數(shù)以及力、位移邊界條件（含模具型面）是用戶輸入的，要與實(shí)際一致，但往往根本沒有辦法一致，就一個(gè)有平衡塊的壓邊過(guò)程就沒法正確模擬，還有拉延筋現(xiàn)在基本都用虛擬筋，真實(shí)拉延筋用的很少。模擬分析是否準(zhǔn)確，不僅與軟件有關(guān)，很大成度上取決于輸入條件是否與實(shí)際一致。驗(yàn)證模擬結(jié)果與實(shí)際一致性的方法：

①現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試要嚴(yán)格按照模擬分析的板料流入量控制，看成形性是否與模擬分析一致；

②利用網(wǎng)格儀對(duì)成形后的零件實(shí)測(cè)主應(yīng)變和減薄率及FLD圖對(duì)應(yīng)安全裕度，與模擬分析比對(duì)；

③留到底前各高度工序件，驗(yàn)證模擬成形結(jié)果準(zhǔn)確度；

④對(duì)比現(xiàn)場(chǎng)滑移線及沖擊線高度與模擬相比對(duì)；

⑤到底及過(guò)程中褶皺狀態(tài)是否與模擬一致；

⑥零件回彈尺寸是否與模擬數(shù)據(jù)一致；

⑦面品（缺陷）是否與軟件預(yù)測(cè)結(jié)果一致。

第四篇 模擬工程建設(shè)注意事項(xiàng)

一、 模擬工程建設(shè)特點(diǎn)和行業(yè)應(yīng)用現(xiàn)狀

從第二篇工藝模擬所需資源以及第三篇工藝模擬技術(shù)應(yīng)用的步驟與流程來(lái)看，沖壓和鈑金制作工藝模擬工程建設(shè)具備以下特點(diǎn)：

1．基礎(chǔ)投資費(fèi)用高

模擬分為前處理、模擬、后處理等過(guò)程。三個(gè)步驟均依賴于配置不低的計(jì)算機(jī)硬件、價(jià)格不菲的大型專業(yè)軟件、以及要求較高的運(yùn)維保障環(huán)境。

2．人員的技術(shù)要求門檻高

應(yīng)用模擬技術(shù)需要較高的人員技術(shù)素養(yǎng)。一個(gè)工程技術(shù)人員，要想達(dá)到熟練地、有價(jià)值地使用模擬軟件，不僅要懂得沖壓和沖壓和鈑金制作鈑金制作工藝的基礎(chǔ)理論，還要懂得模擬所需的理論知識(shí)，如塑性成形原理、有限元分析基礎(chǔ)理論知識(shí)等，而且還要具有一定年限的工藝、模具設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試、工藝質(zhì)量處理、沖壓和鈑金制作件缺陷分析的實(shí)操經(jīng)驗(yàn)。具備這樣水平人員的培訓(xùn)，在企業(yè)內(nèi)部，一是需要較長(zhǎng)的培養(yǎng)時(shí)間（平均5-8年），二是培訓(xùn)的代價(jià)也很高。

3、模擬結(jié)果的應(yīng)用容易受到制約

一個(gè)企業(yè)所生產(chǎn)的沖壓和鈑金制作件產(chǎn)品在整個(gè)沖壓和鈑金制作行業(yè)產(chǎn)品分類中占據(jù)一個(gè)較窄的幅度，所以企業(yè)花大力氣投資、進(jìn)行人員培養(yǎng)，也僅僅用在一個(gè)較窄的產(chǎn)品類別、工藝種類上，經(jīng)濟(jì)性值得思考。另外，模擬的結(jié)果可分為定性的、定量的、或者定性定量相結(jié)合的，在企業(yè)實(shí)際應(yīng)用中，很容易導(dǎo)致：工藝簡(jiǎn)易的零件，不需要模擬，憑借技術(shù)人員的豐富經(jīng)驗(yàn)即可掌握；工藝復(fù)雜的零件，模擬的結(jié)果采用度有限，感覺結(jié)果不可用。這是因?yàn)榧夹g(shù)人員在復(fù)雜零件和復(fù)雜工藝之間，沒有建立起有效的定向分析的聯(lián)系模式，模擬技術(shù)受到應(yīng)用制約的另一個(gè)因素。

4、工程系統(tǒng)閑置率高

如果把一個(gè)模擬工程系統(tǒng)的使用效率用一個(gè)時(shí)間指標(biāo)來(lái)衡量，即時(shí)間利用率，就是將模擬準(zhǔn)備時(shí)間、模擬計(jì)算運(yùn)行時(shí)間、包括后臺(tái)計(jì)算等時(shí)間總和加以統(tǒng)計(jì)，除以系統(tǒng)可開動(dòng)的總時(shí)間，即得到利用的效率。從行業(yè)總體來(lái)看，這個(gè)系統(tǒng)的時(shí)間效率平均值是一個(gè)較低的水平，閑置明顯。

正是由于模擬技術(shù)的應(yīng)用具備以上的特點(diǎn)，所以制約了行業(yè)工藝模擬工程建設(shè)的發(fā)展�，F(xiàn)階段，行業(yè)的模擬工程建設(shè)大致有以下兩種模式：

第一種模式，單項(xiàng)、局部應(yīng)用模式。

這種模式是在中大型企業(yè)中加以應(yīng)用。首先，中大型企業(yè)有能力進(jìn)行投資；第二，企業(yè)有一定的生產(chǎn)規(guī)模、零件和工藝品類較多，技術(shù)人員和技術(shù)儲(chǔ)備較廣，有一定應(yīng)用基礎(chǔ)；第三，企業(yè)具備模擬分析的內(nèi)在需求。

這種模式下，一般按用戶終端計(jì)算的節(jié)點(diǎn)數(shù)在個(gè)位數(shù)，模擬軟件單一，人員技術(shù)面較窄，模擬應(yīng)用局限于本企業(yè)內(nèi)特定的一些工藝類別。

第二種模式，工藝模擬聯(lián)合模式。

這種模式主要應(yīng)用于：一種是大型、特大型企業(yè)的技術(shù)中心，還有一種是數(shù)個(gè)企業(yè)、高校等聯(lián)合起來(lái)的模擬應(yīng)用陣地。

這種模式下，按用戶終端計(jì)算的節(jié)點(diǎn)數(shù)有的多達(dá)數(shù)十個(gè)，模擬軟件品種較多，工藝和產(chǎn)品類別涵蓋較廣，技術(shù)支持較為全面。例如，一些大型聯(lián)合平臺(tái)，將技術(shù)人員分為前端造型人員、前端數(shù)據(jù)處理人員、模擬技術(shù)人員、后端數(shù)據(jù)處理人員、系統(tǒng)基礎(chǔ)研究人員、系統(tǒng)維保人員等。分工細(xì)化，一方面能有效地降低模擬人員的技術(shù)門檻，同時(shí)也提高了聯(lián)合平臺(tái)系統(tǒng)的使用效率。

二、模擬工程未來(lái)建設(shè)模式

基于以上的原因，沖壓和鈑金制作行業(yè)應(yīng)用模擬技術(shù)的企業(yè)數(shù)量并不是很廣。因此，前節(jié)所述第一、第二類應(yīng)用模式，也僅局部在較小比例的沖壓與鈑金制作企業(yè)中應(yīng)用。更多的企業(yè)，依然還沒有開展模擬技術(shù)的應(yīng)用。原因：用不起（企業(yè)規(guī)模�。�；沒啥用（幾十年就生產(chǎn)三五個(gè)零件，沒啥問題不清楚）；用了也白用（好不容易有了復(fù)雜零件需要用到模擬，但是由于經(jīng)驗(yàn)欠缺，得不到所需的結(jié)果）。

但是現(xiàn)在，由于新的技術(shù)出現(xiàn)，沖壓和鈑金制作行業(yè)的模擬技術(shù)發(fā)展，又迎來(lái)了新的契機(jī)。分析如下：

主要的新技術(shù)是通訊方面5G技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和人工智能技術(shù)。計(jì)算機(jī)技術(shù)主要體現(xiàn)在：新一代物聯(lián)網(wǎng)（將取代現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)或者說(shuō)是現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)的升級(jí)，其基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)已布局完成并開始應(yīng)用）；云存儲(chǔ)和云計(jì)算（含大數(shù)據(jù)應(yīng)用、新型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)等）。5G通訊技術(shù)的主要特點(diǎn)：高帶寬、低時(shí)延、多點(diǎn)接入性等。人工智能技術(shù)，雖然仍處于高速發(fā)展的起步階段，但其應(yīng)用面的擴(kuò)張速度、對(duì)傳統(tǒng)行業(yè)的沖擊已經(jīng)有所體現(xiàn)。為了能適應(yīng)這種新技術(shù)的發(fā)展，也有人提出一種模擬軟件新的應(yīng)用理念，也就是第三種應(yīng)用模式，被稱為“云端智能模擬模式”。其核心含義如下：

一是將模擬的主計(jì)算放置在云端�，F(xiàn)有的云技術(shù)發(fā)展已很成熟了。沖壓和鈑金制作工藝所需的云計(jì)算算力已經(jīng)不是問題�，F(xiàn)有云計(jì)算成本性價(jià)比較高。而且我國(guó)現(xiàn)階段冗余算力對(duì)于沖壓和鈑金制作行業(yè)僅用于模擬的算力覆蓋也是綽綽有余。主計(jì)算放置在云端，極大節(jié)省終端用戶投資。

二是終端用戶只需要解決簡(jiǎn)單的I/O問題。終端用戶不需要投資昂貴的硬件；不需要投資大型的專用軟件。即使是輕量級(jí)的I/O軟件，將來(lái)隨著行業(yè)應(yīng)用規(guī)模擴(kuò)大，也可以做到免費(fèi)。終端用戶只需要描述問題即可。特別需要指出的是未來(lái)終端用戶不再需要復(fù)雜高端技術(shù)人才。（這個(gè)不僅取決于系統(tǒng)，還需要體系的建設(shè)做出改變）

三是5G的高帶寬、低時(shí)延特點(diǎn)正好解決了模擬所需的海量數(shù)據(jù)傳輸。就現(xiàn)有的模擬數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)傳輸，可能縮短到秒級(jí)、分鐘級(jí)。

四是智能技術(shù)+新型數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，可以做模擬條件、模擬過(guò)程、模擬結(jié)果、模擬環(huán)境等優(yōu)化工作。

綜上所述，如果用一句通俗的話來(lái)概括這種未來(lái)的應(yīng)用模式，就是：全國(guó)的沖壓和鈑金制作行業(yè)，都在共用一個(gè)模擬軟件（沖壓和鈑金制作云端智能模擬），不需要懂很復(fù)雜的理論，只需要描述需求，輸入并上傳需求，很快就得到想要的結(jié)果。

有理由相信，第三種工藝模擬建設(shè)模式，可以實(shí)現(xiàn)多方共贏：

1．首先終端用戶實(shí)現(xiàn)模擬的“白菜價(jià)”和低技術(shù)門檻；

2．現(xiàn)有軟件提供商由銷售成套軟件贏利轉(zhuǎn)變?yōu)樘峁┰朴?jì)算工時(shí)服務(wù)贏利。

由于現(xiàn)有沖壓和鈑金制作企業(yè)數(shù)、已實(shí)施（購(gòu)買）模擬軟件企業(yè)數(shù)處于相對(duì)平衡狀態(tài)，軟件提供商的利益獲取已到瓶頸或發(fā)展空間有限；而由于模擬成本降低帶來(lái)用戶群體擴(kuò)大、導(dǎo)致行業(yè)模擬產(chǎn)業(yè)規(guī)模的增長(zhǎng)，軟件提供商也將是長(zhǎng)期獲利。

3．行業(yè)協(xié)會(huì)提供中間諸多資源整合、衍生服務(wù)，起到任何上、下游替代不了的作用，也必將創(chuàng)造應(yīng)有價(jià)值。另外，本發(fā)展趨勢(shì)與行業(yè)協(xié)會(huì)宗旨高度吻合。

假如按第三種模式來(lái)建設(shè)和應(yīng)用模擬系統(tǒng)，需要做的事情：

1. 現(xiàn)有模擬系統(tǒng)上云�？赡芤延邢到y(tǒng)具備此功能；沒有此功能的略加改造、開發(fā)、升級(jí)。

2. 創(chuàng)新商業(yè)運(yùn)作模式、統(tǒng)合多方資源。傳統(tǒng)模擬軟件廠商，將不再以銷售成套軟件作為盈利點(diǎn)，將用云端計(jì)算工時(shí)獲取利益；

線下終端用戶，不再需要大量固定資產(chǎn)投資，只需按需求、按流量、按算力支付費(fèi)用；

技術(shù)上，還需要整合、開發(fā)前處理輸入標(biāo)準(zhǔn)、后處理輸出標(biāo)準(zhǔn)、結(jié)果運(yùn)用及解讀等技術(shù)。

行業(yè)組織將推動(dòng)整合各利益體、商業(yè)化組織及運(yùn)作、中間過(guò)程服務(wù)等。

三、協(xié)會(huì)在新的模擬工程建設(shè)模式中所起的作用

依據(jù)第三種工程建設(shè)模式的設(shè)想，作為行業(yè)牽頭單位和聚合平臺(tái)的中國(guó)鍛壓協(xié)會(huì)，將推動(dòng)做以下事情：

1．整合各方資源。模擬軟件選型、升級(jí)改造、上云；組織國(guó)內(nèi)力量聯(lián)合開發(fā)國(guó)產(chǎn)模擬軟件；組織開發(fā)前、后端接口軟件。

2．推進(jìn)商業(yè)平臺(tái)的建設(shè)。運(yùn)作；協(xié)調(diào)投資主體；規(guī)劃運(yùn)行模式；協(xié)商利益劃分。

3．推動(dòng)衍生服務(wù)發(fā)展。建立模擬資源庫(kù)（材料庫(kù)、性能參數(shù)庫(kù)、模擬作業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)等）；聚合模擬技術(shù)人才（系統(tǒng)開發(fā)人才、沖壓和鈑金制作模擬理論研究、技術(shù)應(yīng)用人才等）；提供造型數(shù)據(jù)輸入代理服務(wù)、輸出數(shù)據(jù)解讀服務(wù)（各種類型應(yīng)用）、云端模擬計(jì)算過(guò)程服務(wù)；相關(guān)技術(shù)培訓(xùn)業(yè)務(wù)。

4．指引模擬平臺(tái)創(chuàng)新發(fā)展。分步實(shí)施、滾動(dòng)發(fā)展；協(xié)調(diào)解決平臺(tái)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的問題（包括技術(shù)、管理、商業(yè)問題）；不斷融合新技術(shù)，研究平臺(tái)未來(lái)發(fā)展。

附注：

參與本指引起草和審校的單位和人員有

（1）中國(guó)鍛壓協(xié)會(huì) 李鳳華教授級(jí)高級(jí)工程師

（2）一汽解放汽車有限公司 富壯工程師

（3）重慶大學(xué) 周杰教授；