面臨的挑戰(zhàn)：

來自海克斯康的解決方案：

a) 模擬仿真軟件

皮帶輪屬于盤轂類零件，一般相對尺寸比較大，制造工藝上一般以鑄造、鍛造為主。皮帶輪通常與相對柔軟的與之相適應(yīng)的傳動帶配合，構(gòu)成帶傳動系統(tǒng)。此類傳動系統(tǒng)優(yōu)點有：皮帶輪傳動能緩和載荷沖擊；皮帶輪傳動運(yùn)行平穩(wěn)、低噪音、低振動；皮帶輪傳動的結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便；皮帶輪傳動對于皮帶輪的制造和安裝精度不像嚙合傳動嚴(yán)格；皮帶輪傳動具有過載保護(hù)的功能；皮帶輪傳動的兩軸中心距調(diào)節(jié)范圍較大。因此在一些農(nóng)業(yè)機(jī)械，小型發(fā)電機(jī)、減速器、空壓機(jī)，軋花機(jī)、紡織機(jī)械等領(lǐng)域都有應(yīng)用，相對比較經(jīng)濟(jì)，實用。

?？怂箍档囊幌盗蟹抡娣治鲕浖瑢τ谄л喌脑O(shè)計開發(fā)提供了有效的工具，可以大大減少帶輪的設(shè)計開發(fā)成本和周期。

? 帶傳動分析模塊

Adams/Machinery為設(shè)計人員和工程師提供了一套定制的工具套件，包括所有Adams縱向機(jī)械工具模塊：齒輪模塊、帶傳動模塊、鏈傳動模塊、軸承模塊、纜索模塊和電機(jī)模塊。

① 為常見傳動機(jī)械零件進(jìn)行高保真的仿真模擬，無需專家知識和經(jīng)驗；

② 極為快速的建模-解算-評估，提高了設(shè)計效率；

③ 通過用戶向?qū)Ы缑鎸崿F(xiàn)復(fù)雜機(jī)械部件的自動化建模，包括幾何特征及部件之間的相互作用關(guān)系，省時；

④ 提供從簡單到復(fù)雜的多層次模型定義選項，靈活；

⑤ 預(yù)定制標(biāo)準(zhǔn)化的測試輸出，方便對仿真結(jié)果進(jìn)行輸出和評估；

⑥ 作為Adams/View的插件，支持Master key token方式獲得使用授權(quán)。

其中Adams Machinery Belt是一個高效的帶傳動專用工具，可對多種類型的皮帶輪進(jìn)行建模及評估，包括一般平面帶、V型帶、楔形帶等，研究傳動帶系統(tǒng)傳動比、張緊器變化、帶的動力學(xué)行為等對系統(tǒng)性能的影響。

? 疲勞分析模塊

一些受力復(fù)雜的大型構(gòu)件或關(guān)鍵機(jī)械部件往往要進(jìn)行可靠性分析,從有限元的角度分析可以使計算結(jié)果更加準(zhǔn)確,若再采用有限元軟件進(jìn)行輔助分析，就會令計算工作量大大降低。利用Nastran軟件和有限元分析方法，對帶傳動系統(tǒng)進(jìn)行可靠性分析，計算結(jié)果能精確反映受力零件應(yīng)力集中部位及各部位的應(yīng)力值。通過工作應(yīng)力值與材料許用應(yīng)力值的比較，對零件結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，有效降低應(yīng)力集中,提高零件的可靠性。

MSC Nastran嵌入疲勞是基于 CAE預(yù)測疲勞的全新方法，首次將疲勞分析為有限元解算過程的一部分，而不是作為后處理。改進(jìn)了目前繁重而耗時的疲勞求解過程。由于大幅減少了各種疲勞計算文件的數(shù)量，從而大大縮短了總計算時間，Nastran嵌入疲勞徹底改變了當(dāng)前的疲勞計算模式。 借助嵌入Nastran的疲勞（NEF）軟件，不再需要龐大的應(yīng)力（中間）文件。由此無需傳輸應(yīng)力文件，大大降低了對 CPU（內(nèi)存）的需求，真正實現(xiàn)了在內(nèi)存中進(jìn)行疲勞計算，使疲勞計算成為可能。

參考文獻(xiàn)：劉濤, 楊長征. 基于Nastran的十字軸萬向節(jié)有限元分析[J]. 鄭州輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版）, 2009, 24(2).

b) 成形仿真軟件

對于壁厚變化較大且?guī)в型古_的零件，通常采用整體鑄造、拼焊和鍛后切削加工的方式來制造，但這樣制造出來的零件整體力學(xué)性能較差，成本及能耗較高且工序多效率低，往往無法滿足其使用要求，也不符合節(jié)能與綠色制造的社會發(fā)展趨勢。

本軟件通過模擬鍛造、鈑金成形、旋壓、擠壓及熱處理的過程，可以驗證、優(yōu)化工藝方案和模具結(jié)構(gòu)，不僅可以穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量，還能最大限度的降低制造成本。

? 沖鍛成形模塊

沖鍛成形工藝是在板材沖壓與鍛造復(fù)合塑性成形技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種復(fù)合成形工藝，兼有普通板料沖壓的低壓力及鍛造成形的高精度，可成形壁厚有變化的零件。本模塊可以有效模擬鈑材沖壓時的變形、溫度場及應(yīng)力應(yīng)變等。通過模擬鈑金成形和鍛造過程，可以有效改善產(chǎn)品缺陷的問題。

① 鈑金成形模塊

傳統(tǒng)鈑金成形主要依據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)，工作量大、周期長、效率低、費(fèi)用高、缺少科學(xué)性和預(yù)見性。往往需要進(jìn)行多次實驗才能得到較為合理的工裝設(shè)計和工藝參數(shù)，對人力和物力的消耗極為巨大。使用本模塊，通過減少物理實驗次數(shù)；減少因物理實驗或工藝不當(dāng)造成的材料和模具損耗；優(yōu)化工藝路線，減少工藝步驟，減少工時從而節(jié)約能源及相關(guān)人力物力，通過縮短新產(chǎn)品研發(fā)時間，降低廢料率，減少資源耗費(fèi)，提高工作效率，達(dá)到最終最大程度降低制造成本的目的。

在實際零部件的生產(chǎn)中，往往是多種工藝混合使用，從原材料到成品往往是一個工藝鏈。部件中的主要結(jié)構(gòu)件對產(chǎn)品質(zhì)量要求極為嚴(yán)格，如果工藝鏈中的任何一環(huán)出現(xiàn)問題，均會影響最終產(chǎn)品的質(zhì)量。如果無法對產(chǎn)品加工的工藝鏈仿真，只是局限于某一種工藝，那么這種簡化的模型由于沒有考慮前一步工序的影響，將會導(dǎo)致計算結(jié)果與實際結(jié)果存在較大誤差。本模塊針對不同工序數(shù)據(jù)可以無縫連接，極大的提高了仿真模型與實際工藝鏈的吻合性及仿真的精確度。同時工裝和工藝參數(shù)的設(shè)計由經(jīng)驗型向科學(xué)計算型轉(zhuǎn)變，提高材料加工工藝裝備設(shè)計的科學(xué)性和精確性。在現(xiàn)有生產(chǎn)工裝不變的前提下，實現(xiàn)提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的。并可通過以下方面大幅減少研發(fā)和生產(chǎn)成本：減少模具設(shè)計過程中由測試產(chǎn)生的工作量、縮短研發(fā)時間；根據(jù)壓力機(jī)沖壓能力對工藝過程進(jìn)行優(yōu)化、完成復(fù)雜模具的優(yōu)化設(shè)計，通過加強(qiáng)工程師對工藝過程的理解，實現(xiàn)模具載荷的優(yōu)化仿真來得到更高的工藝穩(wěn)定性和成形質(zhì)量。

典型案例：

② 鍛造仿真模塊

冷鍛仿真模塊

冷鍛是指在材料的再結(jié)晶溫度范圍內(nèi)發(fā)生的顯著成形過程，其成形溫度通常是在室溫條件下。材料在冷鍛過程中，高壓載荷的作用下發(fā)生塑性形變，將坯料加工至所需形狀。通過本功能模塊的模擬仿真過程，可協(xié)助用戶預(yù)防以下缺陷的產(chǎn)生：起皺、填充性不足、切邊后的材料缺陷、斷裂、模具超負(fù)荷。進(jìn)行仿真時，用戶需要定義幾乎所有與成形工件相關(guān)的邊界條件，比如壓力機(jī)和模具彈簧。本模塊可協(xié)助用戶完成完整的邊界條件定義，這在仿真工件的回彈時非常有必要，這將保證仿真的精度和穩(wěn)定性。

熱模鍛仿真模塊

熱模鍛仿真是當(dāng)今CAE領(lǐng)域不可分割的一環(huán)。 本軟件模塊將便捷、直觀、易用集成在一起，為熱鍛工藝的優(yōu)化設(shè)計提供高質(zhì)量的指導(dǎo)和預(yù)測。它能夠過減少開發(fā)循環(huán)次數(shù)降低研發(fā)成本、降低試驗成本，縮短新品上市周期。優(yōu)化模具使用壽命，降低模具成本；提高機(jī)器利用率，從而降低固定成本；提高材料利用率，降低生產(chǎn)成本（比如減少毛刺等）；優(yōu)化工藝過程，降低制造成本；提高單個工藝過程的效率，降低能源成本。同時提高工藝穩(wěn)定性，提高了目標(biāo)工件質(zhì)量；

熱鍛模塊可對零件制造的整個熱鍛工藝鏈進(jìn)行全方位仿真：比如從坯料下料開始，承接坯料初始熱處理、鐓粗、預(yù)成形和終鍛、修邊、沖壓、校正、冷卻、最終熱處理等。主要用于高于再結(jié)晶溫度成形的工藝仿真，除熱模鍛成形仿真之外，模塊中還包含了切邊、加熱、冷卻、磨具應(yīng)力分析等一系列與熱鍛相關(guān)的仿真模塊，滿足全方位的仿真需求。 除此之外，還支持其它類似的熱擠壓成形仿真：比如說軋制工藝仿真。該模塊不僅可以對坯料的軋制過程進(jìn)行仿真，還可在一定精度上還原軋機(jī)和軋輥的復(fù)雜運(yùn)動，并對模具應(yīng)力進(jìn)行分析，還可非常精準(zhǔn)的還原設(shè)備運(yùn)動規(guī)律。用戶可按需對模具的運(yùn)動進(jìn)行方便的定位，一旦定義后，軟件會自動將運(yùn)動規(guī)范保存到數(shù)據(jù)庫中以備后續(xù)使用，協(xié)助進(jìn)行模具設(shè)計。

通過仿真將實際的測試和優(yōu)化搬運(yùn)到虛擬電腦中，大大節(jié)約了成本。

汽車連桿模擬圖和生產(chǎn)車間的實物圖

熱鍛模塊采用獨(dú)有的雙求解器（FE和FV）求解技術(shù)，內(nèi)置強(qiáng)大的沖壓、摩擦數(shù)據(jù)庫，且支持簡便的用戶自定義材料數(shù)據(jù)輸入，能夠為用戶提供非常全面、快速、準(zhǔn)確的仿真。輕松打破2D與3D直接的仿真界限，在工藝鏈中進(jìn)行2D和3D的混合仿真，或進(jìn)行全工藝的3D仿真，實現(xiàn)工藝鏈無縫對接計算，結(jié)果自動傳遞。雙求解器優(yōu)勢互補(bǔ)，使用FV求解器可進(jìn)行可靠、精確的皺褶檢測，通過FE保證高效的求解速度，能夠有效應(yīng)對各種任務(wù)：模具、設(shè)備剛度的快速定義；工藝過程的魯棒性分析；對CAD數(shù)據(jù)格式進(jìn)行自動離散；通過模具應(yīng)力分析功能，可對模具見的裝配關(guān)系所產(chǎn)生的應(yīng)力進(jìn)行仿真；基于非耦合仿真方法進(jìn)行模具應(yīng)力仿真；定義彈簧模具；實現(xiàn)沖孔、修邊仿真并簡便轉(zhuǎn)換模具類型（將模具類型轉(zhuǎn)變?yōu)榭勺冃文＞呋驇鳠岬膭傂阅＞撸粺o飛邊精細(xì)模鍛；考慮壓力機(jī)撓度的仿真設(shè)計；進(jìn)行壓力演變預(yù)測分析；彈塑性熱力耦合材料模型；預(yù)測回彈和殘余應(yīng)力；對機(jī)械連接結(jié)果進(jìn)行虛擬拉伸試驗；進(jìn)行帶結(jié)果的后處理裝配計算；并能根據(jù)分析結(jié)果，自動生成結(jié)果評價報告。

熱鍛工藝模擬

實現(xiàn)熱鍛、開式模鍛、閉式模鍛、熱擠壓、模鍛、錘鍛、多向模鍛等熱成形工藝仿真分析。熱鍛工藝包括兩種算法：有限單元法（FEM）和有限體法（FV），分別對應(yīng)隱式非線性求解器和顯示非線性求解器。兩種算法可以相互切換，即使用有限體法（FV）可以快速高效的計算大變形金屬材料流動和折疊，幫助用戶判斷金屬的材料流動和折疊情況，同樣使用有限單元法（FEM）也可以分析材料流動和折疊，但是計算效率稍微低點。這樣用戶可以使用兩種算法交互優(yōu)化模型。同樣可以多工序連續(xù)仿真成形。

多向熱鍛成形

可以實現(xiàn)復(fù)雜變形；多個工具、多個方向作用變形，很好的、精準(zhǔn)的控制各個工具的精準(zhǔn)運(yùn)動，實現(xiàn)容易，定義簡單。

多向鍛造

熱連鍛工藝

從加熱分析到多次鍛壓工序，每次仿真分析都考慮上一工序的溫度、應(yīng)力、應(yīng)變等結(jié)果分布，保證了和實際分析的對應(yīng)，充分考慮各工序的變形過程和變形結(jié)果。

有限體積法：獨(dú)有的有限體積法，可以實現(xiàn)復(fù)雜材料加工工藝仿真?？焖儆嬎愠尚?。

? 旋壓成形模塊

旋壓成形技術(shù)精度高、節(jié)能、動平衡好、無環(huán)境污染，克服了傳統(tǒng)制造工藝的缺點，并逐漸淘汰了鑄鐵等傳統(tǒng)皮帶輪，實現(xiàn)了皮帶輪的輕量化。旋壓是利用旋輪對旋轉(zhuǎn)的坯料施加壓力，使其產(chǎn)生逐點的塑性變形，從而獲得各種母線形狀的回轉(zhuǎn)體零件的塑性加工方法。在實際生產(chǎn)中，影響旋壓過程的工藝參數(shù)眾多，如何設(shè)置最佳的工藝參數(shù)配置是制定旋壓工藝方案的重點。由于其成形工藝的復(fù)雜性，單純采用物理實驗和理論解析的方法難以準(zhǔn)確高效地解決實際問題，數(shù)值模擬仿真成為研究旋壓成形皮帶輪的重要工具。

本模塊可以靈活設(shè)置單輪旋壓、多輪旋壓，主動旋轉(zhuǎn)和被動旋轉(zhuǎn)，可以直接將旋輪行走的軌跡曲線導(dǎo)入，方便用戶前處理建模，采用彈塑性求解器，能夠精確分析回彈，貼膜程度等。

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