旋轉加工是指金屬在成形過程中，工件或模具在做旋轉運動的成形工藝的統稱，例如大家所熟悉的環軋、旋壓、擺碾、輥鍛、旋鍛、型材軋制等等。這類工藝都是使用模具在工件上產生局部成形，通過旋轉運動擴展到整個產品中，能夠小噸位設備生產出大尺寸產品，產品尺寸精度高，工業應用廣泛。

旋轉加工相比鍛造成形，由于生產持續時間長，模具運動路徑復雜，工藝過程難控制，經常采用現場實驗的方法改進工藝。有限元仿真技術是目前廣泛應用的、先進的、成熟的工藝研究手段，雖然目前也能成功的仿真旋轉加工工藝，但存在兩個問題，一是工藝路徑和流程復雜，仿真前處理設置繁瑣；二是有限元計算時步長非常小，而整個工藝又持續時間長，總的計算步經常需要上萬、甚至十幾萬步，計算時間久。這兩個問題導致仿真在實際工藝應用中受限，不利于實際生產快速研發的需求。

多道次旋壓

大咖慧網絡培訓

2023年3月29日-31日，安世亞太推出工藝仿真專題仿真免費線上培訓，專題講座包含：Deform感應淬火、旋轉加工成形仿真和Tribo-x摩擦潤滑仿真，不容錯過。

為了方便工藝研究者快捷使用仿真軟件，DEFORM軟件對于典型工藝，開發了向導模塊，按照界面提示，輸入對應參數即可。在旋轉加工成形方面，包括了環軋、型軋、旋壓、旋鍛等，將復雜工藝流程界面化管理，輸入對應的工藝參數即可快速完成模擬設置。擺碾、輥鍛等其它工藝同樣可向導流程化設置。

環軋工藝向導模塊

型軋工藝向導模塊

旋壓工藝向導模塊

旋鍛工藝向導模塊

在設置便捷性方面除了向導流程輸入參數外，還有以下幾個特點：

參數化建模：典型的幾何模型如板料、棒料、軋輥、錐輥、旋壓輪、機械手等等，可對照界面圖形，輸入參數，自動產生幾何模型，復雜形狀的模具外部導入還可檢查、編輯幾何。

部分工藝的參數化建模

多道次工藝參數列表輸入：軋制、旋壓、旋鍛等工藝都會有多個道次的生產過程，熱成形時還要考慮鍛打間隙或道次之間的工件傳熱模擬，這些復雜的流程，一個表格即可全部輸入，方便工藝人員查看和編輯。省去了大量的中間道次的前處理設置工作。

多道次工藝列表

自適應再加熱模擬：旋轉工藝成形持續時間長，熱成形時，往往會因為工件與空氣傳熱導致工藝未完成時，工件低于鍛造溫度，這時需要回爐再加熱，這個過程在模擬設置時，軟件可自動判斷溫度范圍，恢復工件初始溫度或模擬計算再加熱過程。

自適應再加熱設置

自動裝配定位：無論哪種旋轉成形工藝，只要我們按向導界面輸入了工藝參數，工件與多個模具位置關系會根據工藝參數和幾何模型，自動調整位置，該功能也適用于多道次后續計算時自動裝配。例如旋壓輪會沿著旋壓曲線軌跡與工件自動對齊，而不是只能沿X、Y、Z方向對齊。

部分自動定位設置

自動算法選擇：DEFORM軟件包含了豐富的算法，不同成形問題選擇不同算法和迭代方式能夠大大提高計算效率，向導模塊中，自動篩選出當前工藝最適合的算法，省去了工藝人員學習有限元理論和軟件算法的精力。

如何快速計算完成旋轉成形工藝，SFTC公司一直以來在算法方面大膽創新，謹慎驗證，為DEFORM軟件提供了許多全新的算法，將計算效率提高十幾倍、甚至百倍。

首先，目前的已知的旋轉成形工藝模擬，工件可完全采用六面體網格自動劃分和局部細化，包括變形后復雜幾何的六面體網格自動重劃分。六面體網格相對于四面體網格在同一尺寸下，不僅數量少，而且計算精度更高，六面體網格的應用有效提高了計算速度和精度。

其次，每種工藝開發了特有的新算法。如環軋模擬特有的Ring Rolling（ALE）算法，是目前所有軟件中計算速度最快的環軋計算方法；旋鍛模擬計算可激活RSE模型，對于局部鍛打成形，計算效率提高顯著；型軋軋制的2.5D算法，原本需要十幾天的多道次軋制模擬，現在只需要十幾分鐘；多道次的旋壓模擬，包含了傳統的拉格朗日法和ALE算法，還開發了快速求解和顯式求解，均有效提高了計算效率，而最新研發的快速評估模型，能夠在十幾分鐘內計算完成以前需要十幾天計算完成的的多道次旋壓。新開發的另外一種算法局部域法適用于大部分旋轉成形，包括擺碾、輥壓、旋壓等工藝，計算效率也有了成倍的提高。以上算法都是經過實際驗證和對比，結果與傳統穩健的拉格朗日增量法計算結果相差無幾，在使用時，軟件提供界面直接激活，方便易用。