工藝設計方案的案例
淺談沖壓工藝方案設計的重要性
一個沖壓工藝的方案設計是一種沖壓件生產出來的必要依據。在沖壓工藝分析的基礎上擬定出可用的幾套沖壓工藝方案，然后根據生產批量和沖壓廠現有的生產條件，通過對各種方案的綜合分析和比較，確定一個技術經濟性最佳的工藝方案。
一般來說，制定沖壓工藝方案主要包括一下內容：
1．根據沖壓件的形狀尺寸，初步確定沖壓工序的性質，如：沖裁、彎曲、拉深、脹形、擴孔等。
2．核算各沖壓成形方法的變形程度。若變形成度超過極限變形程度，應計算該工序的沖壓次數。
3．根據各工序的變形特點和質量要求，安排合理的沖壓順序。要注意確保每道工序的變形區都是弱區，已經成形的部分（含已經沖制出的孔或外形）在以后的工序中不得再參與變形，多角彎曲件要先彎外后彎內，要安排必要的輔助工序和整形、校平、熱處理等工序。
4．在保證沖壓件精度的前提下，根據生產批量和毛坯定位與出料要求，確定合理的工序組合方式。
5．要設計兩個以上的工藝方案，并從質量、成本、生產率、模具的刃磨與維修、模具壽命及操作安全性等各個方面進行比較，從中選定一個最佳的工藝方案。
6．初步確定各個工序的沖壓設備。
可見，沖壓工藝方案并不是可以獨立進行的，也就顯得系統和復雜多樣了。沖壓工藝方案就是將加工沖壓件所需要的各個工序加以組合安排，它的重要性是有目共睹的，好的沖壓工藝方案是產品合格的根本保證，更是企業盈利的重要因素。
展開 設計仿真 | FTI 助力車身鈑金件沖壓工藝設計及模具成本預估
FTI 助力車身鈑金件沖壓工藝
設計及模具成本預估
汽車行業的競爭越來越激烈，成本、質量、周期成為汽車廠商核心的競爭因素。 其中沖壓工序設計對設計質量和成本的重要性：
市場對新產品上市時間要求越來越短，整車價格越來越低，對設計的成熟度要求越來越高。
沖壓工藝難題都是由于產品早期設計的合理性決定的。
產品設計一般只占產品成本的5%~15%，但是卻決定了75%的制造成本和80%的產品質量和性能。
因此，產品設計在對后期沖壓工藝設計起到重要的作用。特別是在產品設計最初階段所做的決定，對產品成本、制造和質量的影響更為重要。設計人員的設計思想很大程度上限制了制造與裝配中可選的方法，也就決定了產品的性能以及產品的制造使用成本。
海克斯康解決方案
FTI 工藝設計及模具成本
海克斯康FTI 工藝設計及模具成本解決方案（PROCESSPLANNER），專業用于解決車身鈑金沖壓工藝設計及模具成本，在鈑金件沖壓早期工藝規劃階段，使用PROCESSPLANNER功能，可以在幾十秒內獲得沖壓工藝設計方案，可快速用于沖壓設備選型、規劃生產線、模具結構、模具成本，并可以生成詳細的工藝和成本摘要及報告，包括模具加工時間、沖壓成本等信息，也包括沖壓工序的模具布局圖。
FormingSuite ?PROCESSPLANNER 沖壓工序設計為您的3D CAD設計提供詳細的工藝計劃。它利用生成圖像來詳細說明每個工序中的模具動作，從而提高準確性，并通過基于科學物理的工藝規劃方法實現更快的報價過程。PROCESSPLANNER可計算最低壓力要求，如噸位，模具尺寸，閉合高度，能量，并選擇適當的壓力機。它為估算模具成本提供了一致且可重復的方法，并提供了完整文檔的詳細報告。
展開 鋁合金薄壁殼體低壓鑄造工藝方案設計
圖6 保溫措施后縮松、縮孔預測圖
3.2 冷卻系統設計
針對圖6左側的缺陷采取點冷的方式，運用試錯法經過多次嘗試不難獲得此位置的冷卻管道的布置。對于圖6右側的縮松、縮孔缺陷，由于其處于非常復雜的結構中，如圖7所示，冷卻系統難以設計與布置。由于鑄件在該處有四個表面要向模具傳熱，且四個表面圍成的空間也十分狹小，導致模具在此處會過熱。并且產生縮松、縮孔的位置明顯比其他位置厚度更厚。所以要想消除該處缺陷，首先需要改變四個面同時向模具傳熱的現狀，需對圖中深色的面進行保溫處理，降低其傳熱系數，對與該面對稱的面進行同樣的操作。這樣可以顯著減少此處的過熱，接下來就是設計此處的冷卻系統，綜合此處結構等一系列因素，設計了如圖8深色部分的冷卻系統，最終在冷卻系統的幫助下，鑄件的縮松、縮孔缺陷全部被消除。
圖7 鑄件局部結構圖
圖8 鑄件局部冷卻系統
4 優化工藝方案后對鑄件力學性能的影響
在鑄造數值模擬領域，一般用二次枝晶間距值來反映鑄件的力學性能。工藝方案優化之前，鑄件的二次枝晶間距最大值為58.90 μm，經過以上優化步驟之后，鑄件的二次枝晶間距最大值為52.50 μm，優化前后二次枝晶間距值對比，如圖9所示。二次枝晶間距值減小了10.87%，顯著提高了鑄件的力學性能，后續可以通過優化澆注工藝參數的方式進一步減小鑄件二次枝晶間距值，繼續提升鑄件力學性能。
圖9 優化前后二次枝晶間距值對比圖
鑄造工藝方案優化前，工廠反應鑄件成形質量不佳，力學性能較差。鑄造工藝方案優化后，在試制殼體數值模擬缺陷最嚴重處取樣，具體處在圖7表示的位置，該位置的金相圖如圖10所示。根據該圖可以推斷出殼體內部組織均勻，無明顯縮松、縮孔現象，鑄件力學性能明顯改善，驗證了工藝方案的正確性。
展開 設計仿真 | 立即預約-Simufact成形及熱處理工藝仿真解決方案
精彩直播預告
金屬塑性加工工藝是一種常用的零部件成形制造工藝，常見的成形工藝有鍛造、沖壓、拉拔、軋制等等，這些工藝廣泛應用于各行各業。在以往，成形工藝的制定、創新，以及模具的設計都需要依靠大量的工程試錯進行迭代，從而優化工藝參數、優化模具設計，但時間與物料人力成本極高。
海克斯康工業軟件旗下Simufact Forming仿真軟件，能夠對零部件的成形過程進行仿真分析，預測成形過程中材料與模具設計的諸多問題，例如折疊、填充不滿、模具應力分布等問題，助力工程師對工藝及模具進行優化，同時軟件能夠進行熱處理工藝仿真分析，預測零部件在熱處理過程中變形、殘余應力、相變的演化過程，對熱處理工藝的改善起到一定指導作用。
本期直播，海克斯康工業軟件工藝仿真專家將結合經典行業案例展示成形及熱處理仿真方案，同時帶來全新模具壽命分析方案的介紹，歡迎預約報名！
展開 
設計仿真 | Simufact Welding焊接工藝-結構一體化仿真分析方案
工具模塊是Digimat的核心功能，它們既可以獨立運行，也可以作為解決方案的一部分（部分功能）發揮作用。解決方案是針對特定應用領域或行業的一體化解決方案，這些方案采用Step-by-Step設置模式，方便用戶快捷地完成各步驟的設置和仿真分析。例如本文用到的工藝結果映射工具模塊Digimat-MAP和有限元聯合仿真分析模塊Digimat-CAE，就集成在解決方案Digimat-MS里面，而Digimat-MS則是多尺度耦合分析集成解決方案，該方案將工藝分析與結構分析集成，通過將工藝分析結果映射至結構分析模型，完成后續的結構分析。
?MSC Nastran工具軟件
MSC Nastran是一款高度可靠性結構有限元分析軟件，擁有眾多領先的求解功能，尤其在動力學方面，可以快速的得到準確的分析結果。MSC Nastran具有多學科分析，可為用戶提供針對各種工程問題的一體化結構分析解決方案。MSC Nastran能夠有效解決各類大型復雜結構的強度、剛度、屈曲、模態、動力學、熱力學、非線性、聲學、流體-結構耦合、氣動彈性、超單元、結構疲勞、慣性釋放及結構優化等問題。
圖4. MSC Nastran多用途有限元分析程序
PART.02
焊接工藝-結構一體化仿真工作流程
為了考慮焊接工藝對焊接結構強度的影響，本文給出一種焊接工藝-結構一體化仿真分析的工作流程。該流程可實現金屬結構焊接工藝仿真分析，將焊接工藝仿真結果自動引入結構仿真分析中，保證焊接結構仿真模型與實際狀態的一致性，從而提高焊接結構強度分析的精度。
圖5. 焊接工藝-結構一體化仿真分析工作流程。
展開 設計仿真 | 面向增材制造工藝的打印數據準備解決方案
針對這一技術，除了打印設備，軟件技術中的增材制造結構設計、工藝仿真、制造工藝數據處理、打印數據準備等也是該技術的核心關鍵。
02 增材制造工藝方案
海克斯康增材制造工藝方案涵蓋了整個增材制造工藝流程，從前端結構輕量化設計、創成式設計、拓撲優化，實現增材結構的設計，到增材制造結構定位、支撐創建、定位和排布、打印策略、打印過程仿真、層切片數據可視化、成本評估，實現增材過程的參數準備，還涵蓋了增材制造工藝仿真優化，預測打印過程的變形、開裂、收縮線、卡刮刀、應力集中等，通過變形補償自動優化，幫助實現一次打印成功。補償優化后的結構，可以再次進行結構的優化設計，也可以進行打印參數準備，實現增材制造工藝參數的閉環。幫助用戶解決3D打印過程中的問題。
圖：海克斯康增材制造工藝方案示意
03 金屬增材制造工藝打印數據準備
海克斯康旗下的CADS Additive GmbH與Simufact 增材制造工藝仿真、Apex Generative Design創成式設計等軟件形成完整的增材制造方案，幫助用戶解決增材制造過程中的各個階段面臨的問題，其中CADS Additive的AM Studio提供了面向金屬增材制造工藝打印參數準備方案，可實現輔助零件定向、支撐創建、定位和排布、打印過程仿真、打印策略、層切片數據及可視化層切片數據、成本評估等。
AM Studio可以基于不同的權重影響，自動計算零件的擺放角度，輔助零件定向設計。軟件在Orientation Maps中提供了一個特別友好的圖形顯示，考慮因素包括打印時間、支撐質量、變形趨勢等，通過不同權重的選擇，可以直接顯示定向預覽，更直觀的顯示定向。
展開 直播預告-增材制造結構設計-切片-工藝優化仿真全流程解決方案
精彩直播預告
近年來增材制造廣泛應用于航空、汽車、醫療、電子等眾多行業，但增材制造工藝過程中存在零件變形難以控制；殘余應力難以測量和評估，極易造成開裂、刮刀碰撞、收縮線等風險；增材制造缺陷（球化，孔隙度等）普遍的問題。傳統的工藝改進和優化主要依靠工藝試驗和人員經驗，不僅對人員技術要求高而且試驗成本也很高。除此之外還有燒結模型的非線性補償難度較大、數據準備流程復雜、數據文件太大等問題存在。
針對以上問題，海克斯康工業軟件重磅推出增材制造工藝全流程解決方案，從前端高自由度、輕量化的結構設計、多類型支撐創建、打印件定向，到中端工藝分析與優化（鋪粉工藝分析、送絲送粉工藝分析、缺陷分析、粘結劑噴射成型分析、機加分析），至后端的數據準備（切片、填充等），都有海克斯康專業、高效、可靠的軟件方案為客戶解決實際問題。
本期海克斯康直播講堂請到了技術專家徐蕾為我們帶來增材制造結構設計-切片-工藝優化仿真全流程解決方案，從功能介紹到軟件操作到實際案例，逐一為我們講解海克斯康解決方案如何為客戶解決實際問題，歡迎預約報名！
展開 3D設計和產品制造工藝正在顛覆制造業，如何選擇適合自己的產業升級方案？
上海葉爍數字信息技術發展有限公司完全掌握工業噴頭、板卡和控制系統核心技術，提供用于3D打印和高級制造所需的功能性流體，用于原型制作及其他定制方案對于葉爍來講只是技術應用層面的下放，可以游刃有余的提供3D增材制造按需定制一站式服務。
相較于其他廠商，我們提供的方案更加貼合客戶實際需求，更加靈活多樣，客戶選擇空間更多，上海葉爍支持技術可幫助客戶更快地進入市場，并有效提高投資回報率（ROI）。
關于葉爍
一站式定制化服務的領跑者
上海葉爍數字信息技術發展有限公司是中國噴墨領域供應鏈核心單位，是驅動電子設備和墨水系統組件的專業供應商-支持各種工業噴墨打印頭，我們擁有包括Fujifilm Dimatix，柯尼卡美能達，京瓷，理光，精工電子，東芝Tec和Xaar官方合作伙伴，我們掌握噴墨領域專業核心技術和定制化開發應用能力，我們與國家級專業實驗室建立了戰略合作關系，我們的客戶均為各自行業內領軍企業，我們專門為產業升級和創新型企業提供專業領域定制化一站式服務。
我們提供的是砂型3D打印機定制+核心數碼噴墨技術。3DP設備按需定制，中英日三方團隊聯合技術研發。為客戶提供自有的，開源性，的自主3D打印設備及工藝。
在未來智造的大趨勢下，已經取得突破的3D設計和產品制造工藝正在顛覆制造業。
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展開 載貨汽車車身外飾件涂裝線工藝設計
為了實現色差最小化，在規劃車身外飾件涂裝線時，實現4 種素材的共線生產，從而提高了低溫水性漆工藝設計難度。
2
設計要求
2.1 適用產品及生產綱領
車身外飾件涂裝線主要完成2 個系列車型4種素材27 類產品的清洗、底漆、色漆、罩光漆噴涂。年設計綱領為30 萬掛∕年。圖1 所示為典型車身外飾件分布示意，表1～表4 為典型零件涂裝特性參數。
圖1 車身外飾件分布示意
表1 UP-GF材質典型零件特性清單
表2 ABS材質典型零件特性清單
表3 PP材質典型零件特性清單
表4 St14材質典型零件特性清單
2.2 質量目標
UP-GF 產品涂層一次交檢合格率≥87%；ABS、PP、ST14 產品涂層一次交檢合格率≥95%。返線率＜5%。
3
工藝設計方案
3.1 工藝設計思路
a.零件組掛方式，采用零件相同、材質分類、雙側或單側裝掛的原則，滿足工藝與材質的匹配及機器人自動噴涂操作的需要。
展開 優化鑄造方案，提前發現鑄造缺陷-將CFD（FLOW3D）分析集成到壓鑄工藝設計中
鑄件分為有強度要求的和一般要求的兩類,對于有強度要求的,應該具有良好的致密度.這是應該采用高的增壓比壓「FLOW3D鑄造仿真分析」「高壓鑄造」「壓力鑄造」「壓鑄工藝」
如何設定壓力鑄造壓力、射速？考慮工藝因素和結構復雜程度，導熱和比熱性，凝固溫度范圍，模具溫度，結構。「射速」「壓射速度」
「FLOW3D鑄造仿真」材料
壓鑄鋁合金中各元素的作用和影響「高壓鑄造」「壓力鑄造」「壓鑄工藝」
「FLOW3D鑄造仿真」壓鑄模具
如何優化設計壓鑄模具設計（鑄造模具）？模具結構考慮因素湯餅，湯道，澆道，澆口，產品，真空澆道頭，鑄孔，渣包，優化模具設計。「FLOW3D鑄造仿真」「壓鑄模具」「鑄造模具」「鑄造模具設計優化」
「FLOW3D鑄造仿真」鑄造方案
優化鑄造方案，提前發現鑄造缺陷，優化澆道設計（進澆截面積、型腔內部速度）、排氣設計、渣包設計、冷卻設計（防止產品變型）、滑塊方案。「鑄造方案」「排氣」「渣包」「冷卻」
如何從鑄造原理出發，通過仿真分析優化鑄造方案？工藝因素帕斯卡原理、伯努利定理、壓鑄機結構、壓鑄機、壓鑄的射出過程、高速低速、充填時間、鑄造壓力、射出波形。「鑄造原理」「壓鑄機」「充填時間」「射出波形」
展開 
Ansys多物理場解決方案通過臺積電N2芯片工藝認證
Ansys榮獲臺積電N2工藝認證，包括自熱效應，以實現提高芯片可靠性和優化設計
主要亮點
Ansys? Redhawk-SC?和Ansys? Totem?電源完整性平臺已通過臺積電N2工藝認證
該認證包括器件和導線的自發熱計算以及散熱器感知的電遷移流程等
Ansys宣布Ansys電源完整性軟件通過臺積電N2工藝技術認證，這將進一步深化Ansys與臺積電的長期技術合作。采用納米片（nanosheet）晶體管結構的臺積電N2工藝標志著半導體技術的重大進步，其可為高性能計算（HPC）、移動芯片和3D-IC 芯粒（chiplets）帶來顯著的速度及功耗優勢。Ansys RedHawk-SC和Ansys Totem都已通過N2電源完整性簽核認證，其中包括自發熱對導線及晶體管長期可靠性的影響。這項最新認證也是基于此前Ansys平臺通過臺積電N4和N3E FinFLEX工藝認證的合作上的延續。
臺積電設計基礎架構管理部負責人Dan Kochpatcharin表示：“臺積電始終與我們的Open Innovation Platform?（OIP）生態系統合作伙伴密切合作，臺積電最先進的N2工藝全套設計解決方案，可幫助雙方客戶實現最佳設計結果。
展開 沖壓件的工藝分析和工藝方案制定
五金沖壓件沖壓成形工藝分析是沖壓設計工作的重要組成部分。工藝設計主要包括沖壓件的工藝分析和工藝方案制定兩方面內容。即對具體的沖壓零件。首先從其機構形狀、尺寸大小、精度要求及原材料選用等方面入手，進行沖壓的工藝性審查，必要時提出修改意見，然后根據具體的生產條件，并綜合分析研究個方面影響因素，從而制定出一種技術上先進可行、經濟上相應合理的工藝方案。其中包括工序數量的確定、工序順序的排列、工序的組合方式確定以及與實現工序內容有關的模具類型、設備規格、工藝定額的確定等。因此，沖壓的工藝設計實質上就是制定沖壓工藝規程。
沖壓工藝規程作為表達工藝設計內容的技術文件，既是生產準備的基礎，又是模具設計部門進行設計和生產管理部門用于指揮生產的重要依據。沖壓工藝規程的編制，是一項嚴謹而復雜的技術工作，它對于產品的質量、成本、生產效率以及減輕勞動強度和保證安全生產都有重要影響。一種合理的工藝規程，不僅能確保產品質量和降低生產成本，而且能達到安全而方便地組織生產的母的。反之，若工藝規程編制得不合理，則會造成產品大量報廢、成本提高或使生產周期長、效率低、模具返工維修頻繁、不利于生產組織與管理等一系列的不良后果。所以，沖壓工藝規程的合理編制與設計，是沖壓生產前不可缺少的一項重要技術工作。
在實際生產中，為了能編制出合理的沖壓工藝規程，不僅要求工藝設計人員本身應具有良好的工藝設計知識和豐富的沖壓生產實踐經驗，而且還要求工藝設計人員在實際工作中與產品設計人員、模具設計人員、模具制造工人以及沖壓生產工人密切配合，及時采納他們的合理化建議，不斷吸取國內外的先進經驗并將其貫穿到工藝設計中。同時，在分析和制定工藝規程時，應從工廠的具體生產條件出發，綜合各方面的因素后，制定出合理的沖壓工藝規程。
文章推薦：汽車沖壓鋼板失效是怎么回事？
展開 制定沖壓件工藝方案為什么要進行工藝計算
進行必要的工藝計算，在五金沖壓件加工廠制定沖壓件工藝方案時非常重要。那么這些計算都包括哪些內容呢？
1）根據產品圖紙計算毛坯展開尺寸：如彎曲件毛坯展開長度、拉深件毛坯展開形狀及尺寸等；
2）工序間的半成品尺寸：如拉深件的各次拉深直徑及高度、翻孔件的預沖孔形狀及尺寸等；
3）沖壓力的計算，包括：沖裁力、彎曲力、拉深力、壓邊力、卸料力等；
上述工藝計算，是確定工藝方案時所必需的，比如拉深件，若不計算它的毛坯尺寸和半成品尺寸，就不知道拉深次數，也就無法確定其工藝方案；并且通過沖裁力沖壓力等力的計算可以選擇適合沖壓加工的設備和模具結構的確定。
由此可以看出必要的工藝計算在沖壓工藝設計中是十分重要的。
展開 船舶設計方案：NoGAPS氨燃料船設計方案曝光
除了使用DNV規范和IGC規則作為項目的法規基礎外，研究還納入了在船舶設計過程中應考慮的使用氨作為燃料的挑戰、危險和機會，包括氨的特性及其對人類健康和環境的影響，如可燃性、爆炸性和腐蝕性。
作為可行性階段的一部分，還評估了兩種主要的機械配置：帶有四沖程主發動機的氨-電推進系統（4S）和帶有二沖程主發動機的氨-機械解決方案（2S）。聯盟選擇了2S方案，因為該方案的燃料消耗更低，排放更少。
此外，還對其他設計方面進行了評估，包括燃料艙位置和尺寸、加注能力和船舶穩定性。結論是需要進一步研究該船的加注能力，包括安裝船首推進器，因為這為船東提供了一個靈活的選擇。另外，MMMCZCS解釋稱主發動機將是唯一使用氨燃料的裝置，如果需要的話，輔機和鍋爐將以常規燃料或生物燃料為動力。
該項目現已進入初步設計階段，以納入可行性階段的關鍵決定和成果，并提高細節和分析層次。這包括啟動初步設計開發、危險識別（HAZID）定性風險評估研討會、優化船舶效率、提交設計圖紙和文件以獲得DNV的原則性批準（AIP），以及最后可用于提交給船廠正式招標的初步設計要素。
MMMCZCS指出，氨燃料發動機、氨燃料供應系統和減排技術仍處于早期開發階段。對于NoGAPS項目，與燃料消耗、引燃燃料量和其他性能值相關的設計假設將被視為預期或目標值。
END
文章來源：中國船檢
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