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GB／T 39334.5-2020 机械产品制造过程数字化仿真 第5部分：典型工艺仿真要求.pdf

易于输送、便于挑取、定位防错等特性 c）装配工艺仿真报告可通过产品数据管理系统进行存储和管理，便于设计人员根据装配仿真报 告优化设计，提高产品的可装配性

6.3.1仿真方案制定

6.3.1.1仿真目标

开展钣金工艺仿真前GB/T 16895.19-2017 低压电气装置 第7-702部分：特殊装置或场所的要求 游泳池和喷泉，应确定仿真目标，具体内容应包括但不限于 a）零件材料钣金展开可行性； b）零件加工特征可制造性； c）钣金工艺过程工艺路线可执行性

钣金折弯输人相关的工艺参数包括但不限于最小弯曲半径、弯曲件孔边距离、弯曲件直边高度 钣金工艺仿真预测成形过程中的缺陷，包括但不限于起皱、开裂、回弹等

6.3.2仿真模型构建

6.3.2.1几何模型构建

钣金工艺仿真几何模型构建应符合以下要求： 模型应与现场生产工艺一致，尤其不能忽略较小的圆角； b) 几何模型在CAD软件中进行初步线性分割时应选取适合弦高度及角度控制参数自由生成 儿何模型中不应有尖角、缝隙等； d) 用已有模型生成仿真模型时，不应产生多余面、线等特征； e 在保证仿真精度的条件下，可对模型进行简化处理； f 几何模型创建完成后，应进行模型检查

6.3.2.2网格划分

网格划分应符合以下要求： 组）最小网格应小于整个模具的最小圆角； b）生成体网格前需对面网格质量进行检查； c）关键模拟区域应采用较密集的网格，数据变化梯度较小且远离关键模拟区域可采用较稀疏的 网格； d） 网格应无自由节点、无重合节点； 网格单元应无重合、无断裂、无干涉； 面网格单元法线方向应一致； 单元尺寸过渡应平滑，粗细网格之间应有单元进行过渡

6.3.2.3材料属性定义

材料属性定义应符合以下要求： a）材料属性应包含热学性能和力学性能； b）材料力学性能应包含材料流动应力应变、弹性模量、泊松比、屈服应力、应变硬化和成形极阳 线（FLC)等：

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材料各项异性参数应包含板材 硬化指数）和产值（塑性应变

6.3.2.4参数设置

参数设置应符合以下要求： a）按实际相对位置关系对模型进行定位； b） 按实际工艺设置工件与模具、模具间相对关系及可能产生的接触关系，并定义基准模具： C） 冷成形时，不考虑模具的温度变化与变形，可将模具定义成刚性体； d 热成形时，考虑模具的温度变化，应将模具上相应部分离散成单元，并定义成允许传热的刚性 接触体；考虑模具的温度变化与变形时，应将模具离散成具有温度和位移自由度的有限单元， 并定义成可变形接触体； e 按工艺选取设备及设备参数，定义模具的运动方向和速度； 根据网格单元的尺度合理确定步长和步数； g）前处理完成后进行相应的检查

6.3.3仿直运行分析

6.3.3.1数值仿真分析

数值仿真分析的一般步骤应包括但不限于： a）通常以变形体的节点速度为求解变量； D 考虑成形过程中的某一时刻、当变形体的速度场解出以后，通过积分可以得到变形体的位移场 及变形体现时的各点坐标，据此由几何方程可进一步计算出变形体的应变率； C 用材料的本构方程由初始应变、应变率计算出应力； 由边界的应力可以求得模具所受到的压力以及所需要的压机载荷

6.3.3.2仿真结果输出

6.3.4结果评价与优化

钣金工艺仿真结果评价与优化的内容通常包括但不限于： a）钣金工艺仿真结果评价内容包括但不限于成形载荷、成形缺陷、尺寸精度等： b）依据钣金工艺仿真结果，对材料参数、设备参数、模具以及其他边界条件进行优化，直至仿真 果满足产品技术要求，并编写仿真结果分析与优化报告

钣金工艺仿真结果评价与优化的内容通常包括但不限于： a）钣金工艺仿真结果评价内容包括但不限于成形载荷、成形缺陷、尺寸精度等； b 依据钣金工艺仿真结果，对材料参数、设备参数、模具以及其他边界条件进行优化，直至仿真结 果满足产品技术要求，并编写仿直结果分析与优化报告

6.4.1仿真方案制定

6.4.1.1仿直目标

开展焊接工艺仿真前，应确定仿真目标，具体内容应包括但不限于

艺仿真前，应确定仿真目标，具体内容应包括但不

a）焊接部件制造质量的改善： b）提高产品服役性能； c）优化焊接顺序。

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依据不同的焊接工艺仿真目标，焊接工艺仿真的内容应包括但不限于：变形仿真、应力仿真、结构碰 童仿真、冷裂仿真、产品寿命仿真， 焊接工艺仿真输入相关的工艺参数包括但不限于焊接参数、焊接工艺、焊接顺序、焊接位置、约束条 件和材料。

6.4.2仿真模型构建

6.4.2.1几何模型构建

焊接工艺仿真几何模型构建应符合以下要求： a）几何模型构建时应准确地表达机械产品结构设计信息； b 在保证计算精度的前提下，尽量简化模型； 几何模型创建完成后，进行模型检查； d） 划分网格之前，需要对模型进行一些必要的修整，将没有用的或重复的表面删除，将不连续的 面缝合在一起，相邻面的边也应连接在一起； 焊缝及其周边影响区域应利用细致的网格，划分为体元素网格，以满足对物理现象的详细描 述；网格划分完毕后应对网格质量及耦合性等进行详细检查； 离焊缝较远的区域，特别是薄壁结构可划为壳元素网格，以简化模型，提高建模和计算效率

6.4.2.2系统设施

焊接工艺仿真系统设置的主要内容通常包括但不限于： a）创建焊接线一一用于指定热源行走的轨迹及方向； 创建热交换面一 用于能量散失函数的加载； 设置求解器 确定求解器参数用于进行矩阵方程计； d）项目描述 描述项目内容； e） 设置全局参数 设定计算类型； 组建属性 设置材料属性； g) 设置焊接线 赋予热源行走轨迹； 设置熔池参数 一赋予熔池能量函数； 设置焊接线能量 赋予热源能量密度； 设置冷却条件 设置组件的散热条件； k）设置夹持/约束条件 一 设置组件位移边界条件； 设置载荷： m）定义接触； n）设置求解参数 定义求解类型以及结果类，

6.4.2.3材料属性定义

才料属性包含热学性能和力学性能。材料属性定义应符合以下要求： 材料热学性能包含固相线温度、液相线温度、材料相的个数、热导率、比热、密度等：

属性包含热学性能和力学性能。材料属性定义应符合以下要求： 材料热学性能包含固相线温度、液相线温度、材料相的个数、热导率、比热、密度等；

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b）材料力学性能包合 、应变强化和热应变： 料属性主要包括线膨胀系数和温度变化量等

6.4.2.4热源模型建立

热源模型建立应符合以下要求： a）为了在模拟中得到准确的应力场和温度场，针对不同的焊接方式建立合适的热源模型； b）焊接热源模型建立过程中要考虑热源加载型式、电弧有效半径、焊接速度、对流系数等因素对 焊接模拟的影响； 焊接热源能量的加载可采用“等效热源法”：首先计算熔池的形状，然后根据熔池的形状将实际 供给的热能导人到焊接结构当中去，用来计算内应力与变形 d）热源参数设置时，要根据计算结果进行修改和调试，直至计算得到的焊缝形貌与实际焊缝基本 一致； e）采用不同的热源模型来模拟不同的焊接方法，如双椭球形热源模型主要用来模拟MIG焊 （MetalInertGasWelding，熔化极惰性气体保护焊）、MAG焊（MetalActiveGasWelding，活 性气体保护焊）、TIG焊（TungstenInertGasWelding，非熔化极惰性气体钨极保护焊）等焊接 方法，3D锥形高斯热源模型主要用来模拟电子束焊、激光焊等能量密度较大的焊接方法，2D 高斯热源模型用来模拟火焰焊等熔深较浅的焊接方法等

6.4.3仿真运行分析

6.4.3.1数值仿真分析

数值仿真分析主要是根据仿真 处理设置实施数值仿具计算，其作内容通常包括值不 限于： a） 焊件的变形模拟； b） 焊接过程的应力模拟； 焊缝或焊点处的结构碰撞模拟； d）焊接产品的寿命模拟

6.4.3.2仿真结果输出

焊接工艺仿真完成后，生成的仿真结果应符合以下要求： a）数值仿真计算完成后，进行后处理，显示仿真结果； 5Z1C b）仿真结果以动画、云图或曲线等形式给出

6.4.4结果评价与优化

焊接工艺仿真结果评价与优化应符合以下要求： a） 焊接工艺仿真结果评价内容包含不仅限于焊缝外观质量、接头尺寸、力学性能、弯曲性能、堆焊 层的化学成分等； D 通过仿真结果对工艺数据进行修改，对焊接参数、焊接顺序或约束条件等进行优化，直至仿真 结果满足产品技术要求，并编写仿真结果分析与优化报告

6.5.1仿真方案制定

6.5.1.1仿真目标

开展铸造工艺仿真前，应确定仿真目标，具体内容应包括但不限于

艺仿真前，应确定仿真目标，具体内容应包括但不

a）铸件凝固过程质量问题解决 b）铸件微观组织生长预测： c）验证铸造工艺设计质量。

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依据不同的铸造工艺仿真目标，铸造工艺仿真的内容应包括但不限于：铸件凝固过程仿 型过程仿真、铸件热应力仿真、铸件微观组织仿真， 铸造缺陷判据、温度和应力等物理量的测试方法应在仿真前明确

6.5.2仿直模型构建

6.5.2.1几何模型构建

铸造工艺仿真几何模型构建时应满足以下要求： a）铸造仿真工艺模型与现场生产工艺一致； b 温度场、流动场模拟中，模型中较小的圆角（如R1～R3)可省略； ? 部分冷铁、发热冒口、保温冒口应在建模过程中生成，如遇到曲面或形状复杂的特征，可在体网 格生成后建立； 砂型铸造时，可在工艺图上直接做出砂箱，砂箱为面特征，砂箱尺寸应与实际砂箱大小相一致； e) 模型建立过程中不应有尖角、缝隙等，若用已有模型生成仿真模型时，不应产生多余面、线等 特征； f) 使用装配模型时，应完全约束； 在保证仿真精度的条件下，可对模型进行简化处理； h 几何模型创建完成后，进行模型检查

6.5.2.2网格划分

模型网格划分应满足以下要求： a）薄壁和特殊要求处网格应细化； b）面网格划分后，应进行节点和单元网格质量检查与修复，合格后再进行体网格划分： c）在面网格生成后，若存在错误且修复量大，宜返回CAD软件中进行几何修复； d）熔模铸造时，体网格划分后应增加型壳的层数及厚度； e）体网格划分完成后，应对网格的质量进行检查与修复

6.5.3.1前处理设置

前处理设置时应满足以下要求： a）无砂箱时应设置虚拟砂箱； D 采用对称模型时应设置镜像； 材料热物性参数应包括热导率、密度、比热、结晶潜热、固相分数、固相线温度、液相线温度等 d） 进行应力场计算时，材料力学性能参数应包括杨氏模量、泊松比、热膨胀系数等； e 界面换热系数应按不同材质之间的换热特性确定； 边界条件中冷却方式、浇注速度、浇注温度等应根据工艺设置； 重力加速度方向应与软件界面中坐标方向一致； h 初始条件中环境温度、铸型温度等应与工艺一致：

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i）运行参数应包括铸造方法、温度场、流动场、应力场等 i）计算之前应设置计算结果的可视化动态显示方式。

6.5.3.2数值仿真分析

铸造工艺过程仿真分析时应满足以下要求： a）根据前处理设置实施数值仿真计算包括计算域内材料在宏观尺度上的动量传输、能量传输、质 量传输、应力应变或者在微观尺度上的微观组织形貌变化等内容； b）在数值仿真计算过程中可在计算机屏幕上动态显示计算域内相关物理量场的变化状态，并按 照设置存储数值仿真计算结果

6.5.3.3仿真结果输出

铸造工艺过程仿真完成后，应以二维或三维可视化形式显示数值仿真计算结果，显示内容应包括但 不限于： 充型过程液态金属自由表面、温度场、速度场和压力场随充型时间变化： 铸件凝固过程金属温度场、固相分数场、凝固时间场、应力应变场、微观组织形貌随凝固时间 变化； C 铸件充型凝固过程铸型的温度场变化； 充型凝固过程中铸件/铸型内某点的温度随时间变化曲线； 铸件冷隔、缩孔、缩松、热裂等缺陷大小和位置的预测结果

6.5.4仿真结果评价与优化

铸造工艺过程仿真结果评价与优化应满足以下要求： a）铸造工艺过程仿真结果评价包括不仅限于凝固控制可靠度、排气通道顺畅度、热量分布均勾等 内容； b）工艺设计人员可以根据仿真结果优化工艺设计； ）模具设计人员可以 造模具进行优化

6.6.1仿真方案制定

6.6.1.1仿真目标

开展锻压工艺仿真前，应确定仿真目标，具体内容应包括但不限于： a 锻件变形体应变率预测； b）锻件微观组织演化预测； c）验证锻压工艺参数正确性

锻压工艺仿真中预测成形过程中的微观组织演变内容包括但不限于动态回复、再结晶、晶： 相变等。 锻压工艺仿真中，应考虑在不同锻压工艺下，工件的成形载荷、金属流动、应力、应变、流线 情况。

锻压工艺仿真中预测成形过程中的微观组织演变内容包括但不限于动态回复、再结晶、晶粒长大和 相变等。 锻压工艺仿真中，应考虑在不同锻压工艺下，工件的成形载荷、金属流动、应力、应变、流线等的变化 情况。

6.6.2仿真模型构建

6.6.2.1几何模型构建

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锻压工艺仿真儿何模型构建时应满足以下要求 a 模型应与现场生产工艺一致，模型中较小的圆角可省略； 几何模型在CAD软件中进行初步线性分割时应选取适合弦高度及角度控制参数自由生成： C) 几何模型中不应有尖角、缝隙等； d) 用已有模型生成仿真模型时，不应产生多余面、线等特征； e) 宜利用模型对称性，指定合理对称面； 在保证仿真精度的条件下，可对模型进行简化处理； 几何模型创建完成后，应进行模型检查

6.6.2.2网格划分

网格划分时应满足以下要求： a）最小网格应小于整个模具的最小圆角； b） 生成体网格前需对面网格质量进行检查； 关键模拟区域应采用较密集的网格，数据变化梯度较小且远离关键模拟区域可采用较稀疏的 网格； d 网格应无自由节点、无重合节点； e) 网格单元应无重合、无断裂、无干涉； f 面网格单元法线方向应一致； g） 单元尺寸过渡应平滑，粗细网格之间应有单元进行过渡； h) 网格划分时应设定体积补偿

6.6.2.3材料属性定义

材料属性定义时应满足以下要求： a）材料属性包含热学性能和力学性能； b）材料热学性能包含热膨胀系数、比热、热导率等； c 材料力学性能包含不同的温度和应变率下材料流动应力应变、弹性模量、泊松比、屈服应力、应 变硬化和热应变等

6.6.2.4参数设置

参数设置时应满足以下要求： a）按实际相对位置关系对模型进行定位； b）按实际工艺设置锻件与模具、模具间相对关系及可能产生的接触关系，并定义基准模具； c）不考虑模具的温度变化与变形时，可将模具定义成刚性体； d）考虑模具的温度变化时，应将模具上相应部分离散成单元，并定义成允许传热的刚性接触体： 考虑模具的温度变化与变形时，应将模具离散成具有温度和位移自由度的有限单元，并定义成 可变形接触体； e）按工艺选取设备及设备参数，定义模具的运动方向和速度； f）根据网格单元的尺度合理确定步长和步数； g）前处理完成后应进行相应的检查

参数设置时应满足以下要求： a）按实际相对位置关系对模型进行定位； b）按实际工艺设置锻件与模具、模具间相对关系及可能产生的接触关系，并定义基准模具； c）不考虑模具的温度变化与变形时，可将模具定义成刚性体； d）考虑模具的温度变化时，应将模具上相应部分离散成单元，并定义成允许传热的刚性接触体 考虑模具的温度变化与变形时，应将模具离散成具有温度和位移自由度的有限单元，并定义成 可变形接触体； e）按工艺选取设备及设备参数，定义模具的运动方向和速度； f）根据网格单元的尺度合理确定步长和步数； g）前处理完成后应进行相应的检查

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6.6.3.1数值仿真分析

数值仿真计算的步骤如下： a）通常以变形体的节点速度和温度为求解变量； b）考虑成形过程中的某一时刻、当变形体的速度场和温度场解出以后，通过积分可以得到变形体 的位移场及变形体现时的各点坐标，据此由儿何方程可进一步计算出变形体的应变率： C 用材料的本构方程由初始微观组织、温度、应变、应变率计算出应力； d 用微观组织的演化方程由初始微观组织、应变、应变率和应力计算出现时的微观组织变化； 由边界的应力可以求得模具所受到的压力以及所需要的压机载荷

6.6.3.2仿真结果输出

锻压工艺过程仿真完成后，应以云图 a) 等效应力； b) 等效应变； c) 速度场； d) 温度场； e) 压力行程曲线： f) 塑性变形破坏程度

6.6.4仿真结果评价与优化

锻压工艺过程仿真结果评价与优化应满足以下要求： a）工艺过程仿真结果评价包括不仅限于变形体应变率、变形体应力、模具受力、变形体组织等 内容； b） 应依据仿真结果预测不同条件下材料经过成形改性制成零件后的组织性能质量，找出易发生 缺陷的成因及消除方式，调整仿真工艺参数，找出优化工艺方案

6.7增材制造工艺过程仿真

6.7.1仿直方案制定

6.7.1.1 仿直且标

开展增材制造工艺仿真前，应确定仿真目标，具体内容应包括但不限于： a）优化材料配置； b）优化增材制造设备和部件的设置； c）预测失真、压力场和温度场，优化产品设计制造工艺方案

直用于增材制造的材科可分为非 增材制造的材料可从形态上分，通常包括丝状材料、粉末材料、光敏感材料、薄材等

6.7.2仿真模型构建

6.7.2.1几何模型构建

增材制造工艺仿真儿何模型构建时应满足以下要求

造工艺仿真儿何模型构建时应满足以下要求：

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素应符合增材设备最小可打印尺寸； b）模型应分层构建，且层间构建应满足模型水密性检查； c）模型曲面应采用非均匀性的线条呈现模型表面，确保打印质量

6.7.2.2网格划分

网格划分时应满足以下要求： a）应将模型转化为STL（stereolithography，光固化立体造型术）格式文件； b）切片时应按需设定制造参数，如支撑、层厚、建造方向等，

6.7.2.3材料属性定义

材料属性定义时应满足以下要求： a 通过增材制造工艺制备的零件及增材制造工艺用粉未原材料的主要特性应满足GB/T35022 2018的相关要求； b）材料属性包含热学性能和力学性能

6.7.2.4参数设置

AQ/T 4218-2012 铝加工厂防尘防毒技术规范参数设置时应满足以下要求： a）依据不同的增材制造工艺建立热源模型： b）应建立成形路径与成形精度相对应的工艺数据。

6.7.3.1数值仿真分析

数值仿真分析应包括但不限于： a) 成形路径的可制造性； b) 成形部件组织； c）成形精度； d）成形过程的温度场、压力场

6.7.3.2仿真结果分析

仿真结果宜以云图、动画、曲线等形式保存， 其体内容应包适值不限于： a）温度场： b）增材制造设备成形行走路径； c)成形模型

JR/T 0075-2018 医保数据交换规范6.7.4仿真结果评价与优化

制造工艺过程仿真结果评价与优化应满足以下要求： 工艺过程仿真结果评价包括不仅限于成形失真度、成形应力、成形组织等内容： 通过调整不同的工艺参数、成形路径，优化成形精度，满足工艺设计技术要求。

增材制造工艺过程仿真结果评价与优化应满足以下要求： a）工艺过程仿真结果评价包括不仅限于成形失真度、成形应力、成形组织等内 b）通过调整不同的工艺参数、成形路径，优化成形精度，满足工艺设计技术要求