仿真软件各元件名称（2022工艺仿真软件巡礼）
仿真软件各元件名称（2022工艺仿真软件巡礼）工艺仿真是工艺评价和工艺参数优化的主要手段，其基本原理是：在工艺设计阶段运用仿真软件对工艺的全过程进行模拟分析，通过图形、数据等形式直观地反映诸如材料塑性流动、温度场、应变场、载荷等各种信息，预测可能存在的加工缺陷；通过改变工艺参数对不同工艺方案进行模拟分析，总结规律进而实现工艺优化，确定工艺方案和主要工艺参数。工艺仿真软件的发展历程与现状本文由e-works编辑部梁曦原创发布。2022工艺仿真软件巡礼众所周知，产品的设计与制造和加工工艺密切相关，加工工艺的优劣对于产品的质量影响至关重要。传统模式下，产品的加工工艺主要依靠“经验 试验”，存在设计和研发周期长、成本高、效率低等问题，产品的质量精度难以得到有效保证。现代工业实践证明，将工艺仿真软件引入制造过程在提升产品质量、降低工艺定型周期、节省材料成本等方面有着显著的经济效益。
导读
现代工业实践证明，将工艺仿真软件引入制造过程在提升产品质量、降低工艺定型周期、节省材料成本等方面有着显著的经济效益。
文章来源
本文由e-works编辑部原创发布。（此篇为第二版，内容上主要新增了切削工艺仿真软件、数控加工工艺仿真软件、焊接仿真软件和热处理工艺仿真软件等，并对文中的部分问题作了修正）
本文由e-works编辑部梁曦原创发布。
2022工艺仿真软件巡礼
众所周知，产品的设计与制造和加工工艺密切相关，加工工艺的优劣对于产品的质量影响至关重要。传统模式下，产品的加工工艺主要依靠“经验 试验”，存在设计和研发周期长、成本高、效率低等问题，产品的质量精度难以得到有效保证。现代工业实践证明，将工艺仿真软件引入制造过程在提升产品质量、降低工艺定型周期、节省材料成本等方面有着显著的经济效益。
工艺仿真软件的发展历程与现状
工艺仿真是工艺评价和工艺参数优化的主要手段，其基本原理是：在工艺设计阶段运用仿真软件对工艺的全过程进行模拟分析，通过图形、数据等形式直观地反映诸如材料塑性流动、温度场、应变场、载荷等各种信息，预测可能存在的加工缺陷；通过改变工艺参数对不同工艺方案进行模拟分析，总结规律进而实现工艺优化，确定工艺方案和主要工艺参数。
工艺仿真的发展和研究始于铸造过程，这是因为铸件的凝固过程温度场模拟计算相对简单。1962年，丹麦Forsund首次采用有限差分法进行铸件凝固过程的传热计算。之后，美国Mihcigan大学的Marrnoe、日本的大中逸雄等人相继开始了凝固过程模拟，并从铸造逐步扩展到了锻造、焊接等加工工艺模拟。我国是从1978年开始开展铸件凝固数值模拟研究，并形成了自身特色，研究工作基本紧跟国外技术的前沿步伐，从宏观模拟进入微观组织模拟，并开展了并行工程环境下的框架集成工作。
但受制于计算机科学的限制以及数值模拟计算模型等方面，当时的工艺仿真理论和方法发展相对缓慢，直到20世纪90年代中后期才迎来了飞速发展阶段，涌现出了许多微观组织模拟方法、复杂几何模型的简化方法及计算原理。
从目前来看，工艺仿真技术在理论上趋于成熟，国际上出现了很多专用的工艺仿真商业软件：
例如铸造工艺仿真软件ProCAST、MAGMASOFT、AnyCasting、NOVACAST、JSCAST、FLOW-3D CAST等
注塑工艺仿真软件Moldflow、Moldex3D、3D TIMON等，锻造工艺仿真软件DEFORM、FORGE、QForm、AFDEX等
焊接工艺仿真软件SYSWELD、FLOW-3D WELD、Simufact Welding等
冲压工艺仿真软件AutoForm Forming、LS-DYNA、DYNAFORM、PAM-STAMP、JSTAMP等
挤压工艺仿真软件Inspire Extrude、Ansys Polyflow、QForm-Extrusion
复合材料加工仿真软件PAM-COMPOSITES、Digimat、Fibersim、RTM-Worx等
化工工艺仿真软件Aspen Plus、AVEVA PRO/II Simulation、ChemCAD等
这些软件的专业性远优于通用软件，工程应用可信度较高，逐渐成为企业工艺研究和开发的重要手段。
相较于国外，我国的工艺仿真研究起步较晚，目前主要是一些重点高校针对工艺仿真软件进行了开发，例如华中科技大学自主研发的铸造工艺仿真软件华铸CAE、注塑工艺仿真软件HsCAE、焊接工艺仿真软件Inteweld、冲压工艺仿真软件FASTAMP-NX，北京理工大学自主研发的复合材料三维数字化工艺设计与仿真软件CPSD等。还有少数企业开发了工艺仿真软件，例如塑料射出成型软件Moldex3D，铸造模拟软件CASTSOFT，焊接工艺仿真软件Semweld，这些软件目前已成功应用于实际的工艺仿真模拟。
本文主要聚焦于产品成形过程仿真，盘点市面上常见的铸造、注塑、锻造、焊接、冲压、挤压、复合材料加工、化工、切削、数控加工、热处理的工艺仿真软件共计91款，旨在引起行业内外对工艺仿真技术的重视，推动该技术在制造业的深度应用，努力实现产品制造的“一次成功”。（铸造、注塑、锻造、焊接、冲压、挤压、复合材料加工、化工在第一版已经阐述过了，这里就不再重复）
说明：该地图由e-works基于厂商公开信息整理，若有遗漏，欢迎厂商与e-works积极联系，我们将在未来发布的版本中进行增补与完善，联系邮箱wxx@e-works.net.cn。
（十）数控加工工艺仿真软件
数控加工工艺仿真是指利用仿真软件对数控加工系统工作过程和运行效果的模拟。基于数控加工工艺仿真，可验证刀具路径的正确性，验证加工程序是否可行，并为物理仿真提供必要的切削几何信息，如材料去除量、切削速度、轴向切削深度等；还可以综合考虑实际切削中的各种因素，建立与实际切削拟合程度高的数学模型，从真正意义上实现虚拟加工与实际加工的真实性。
数控加工工艺仿真厂商
当前，市场化比较成熟、功能较为完善的商用数控加工过程仿真主要有：美国CGTech的VERICUT软件，瑞典海克斯康的NCSIMUL软件，美国Third Wave Systems的Production Module软件，加拿大MAL Inc.的CUTPRO软件等。其中，VERICUT软件被广泛应用于航空航天、汽车、模具制造等行业；NCSIMUL软件原是SPRING Technologies公司的旗舰产品，于2019年被海克斯康收购，被广泛应用在航空航天、汽车、医疗、能源和运输等行业的加工过程中；Production Module软件广泛应用于机床、刀具、航空航天、汽车等行业；CUTPRO软件服务于航空航天、汽车、精密制造等行业。具体的数控加工工艺仿真软件信息盘点和介绍如下：
数控加工工艺仿真软件盘点（依据软件名称首字母的顺序排序）
（十一）热处理工艺仿真软件
热处理是改善金属材料使用性能和工艺性能的一种重要的工艺方法。热处理工艺仿真是指用仿真软件显示热处理时各种现象的演变过程，包括温度场、相变、应力应变、浓度场、流场等的变化规律，直观演示不同时刻各种变量的空间分布。热处理工艺仿真软件可帮助人们了解热处理过程中，各种现象的相互作用以及多种因素相互影响的复杂规律，可大幅减少试验的工作量和对经验的依赖。
热处理工艺仿真厂商
DANTE 软件广泛应用于轨道交通、海洋工程、航天、石油化工、汽车等行业；DEFORM-HT软件得应用涵盖航空、航天、船舶、汽车、能源、高校等行业；索默材料热处理系列软件在全球拥有2000多家用户，应用范围涵盖汽车及零配件、船舶、材料、冶金、工程机械、热加工和检测等行业；COSMAP软件可应用于机械、汽车、铁路工程、航天航空、船舶以及新材料开发领域。具体的热处理工艺仿真软件信息盘点和介绍如下：
热处理工艺仿真软件盘点（依据软件名称首字母的顺序排序）
工艺仿真软件盘点带来的思考
常言道，工欲善其事，必先利其器。相较于传统工艺，直接引入工艺仿真工具在研发过程的早期，可以实现在生产过程中持续监测产品和工艺异常情况，包括尺寸精度、组装变形、可制造性、模具调整等，从而不断预防停机和返工并改善生产工艺，为企业节省大量时间和成本，实现制造能力的持续提升。通过本次梳理，笔者发现：
◉ 工艺种类繁多、流程复杂造就了工艺仿真软件的产品性能千差万别、各有所长，不同的工艺仿真软件也有不同的客户群体。同时，最适合的制造工艺往往由企业所拥有的工艺仿真工具所决定。在实际应用中，企业需要重点考虑工艺的偏向重点来选取具体的工艺仿真工具。
◉ 目前大多数的工艺仿真软件演进之路，可以归纳为在研发前期是以高校为主，进行基础理论和算法研究，后续以软件公司的形式实现商业化运作，最终会被更大公司收购以便进一步维护和推广应用。这也使得主流的工艺仿真软件主要集中在少数软件巨头。
◉ 欧美的工艺仿真软件依旧牢牢占据价值链的高地，并形成了产业化垄断。中国的工艺仿真软件发展处于跟随状态，技术成熟度不高，缺少技术指导标准和基础资源数据库，自主工艺仿真软件还存在很多市场空白，国产工艺仿真软件发展任重而道远。
当前，制造业面临着激烈的市场竞争，快速研制、小批量多品种、敏捷制造等制造能力的提出，也迫使制造企业不断提升其工艺水平。而工艺仿真技术具有便捷灵活、无风险、费用低、运算结果准确、可靠性高等优势，有助于生产工艺的进一步优化和完善。因此，可以预见，基于各种仿真方法，利用不同的工艺仿真软件完整模拟从宏观缺陷到微观组织的产品加工过程，为实际生产提供一定的参考价值，将是未来几年的发展趋势。
