近智能自動化熱加工全過程仿真平臺搭建工程蒴範文

一． 項目名稱

《基於集成商業軟件基礎上的近智能自動化熱加工全過程仿真平臺搭建工程》

二． 項目研究的必要性及國內外研究現狀

1、 必要性：

通過該軟件平臺的搭建及首先在國內鍛造行業內的推廣，將普及有限元數值模擬仿真技術在生產企業內一般技術人員的使用，從而逐漸提高國內整體行業的工藝設計技術水平，提升關鍵產品的國產化生產能力。

由於國內對國產化專業軟件開發的支持力度和支持模式的原因，國產化軟件的開發進度緩慢並推廣範圍極窄，且計算水平和國外成熟的商業軟件差距明顯，缺少特色。國內企業、大學和科研院所的仿真人員實際使用的幾乎全部是外國軟件，因此其可靠度已經得到驗證。故，在自主開發國產軟件的同時，首先發揮成熟商業軟件的仿真作用，是提高國內行業水平的捷徑和必經之路。

但是由於國外商業軟件的語言限制（非漢化），以及要求使用人員的資質較高，因此國內中大型購?的商業仿真軟件幾乎都處於閒?狀態，其仿真需求仍需要交付大學和科研院所完成。而大學和科研院所與生產脫節，其模擬結果大多參考價值不高。因此，由熟悉生產的第一線企業人員使用纔可以真正最大發揮仿真軟件的工藝指導和優化作用。

開發出符合國內普通技術人員使用的簡潔、智能化操作界面，只是在平臺內部借用商業軟件的計算模塊，計算結果直觀可視，由此將極大的提高軟件操作人員的使用興趣，從而利於仿真技術的普及和作用發揮。

通過將鑄造、鍛造、熱處理、焊接等成熟商業軟件的集成，並進行二次開發，以及材料數據庫和工藝數據庫的建立，可以將零件的整個熱加工全過程一次性仿真再現，可以追溯出一些缺陷的遺傳產生根源，有助於工藝的全面改進，避免了以往孤立的分析某種缺陷。

生產企業的技術人員乃至生產工人成爲了仿真軟件的直接使用者，即軟件轉變爲工具化；而我科研院所不再是仿真的.技術服務者，而成爲了軟件平臺的維護者和擴充者，這是高端軟件應用上的一個巨大的理念變革。

2、 國內外研究現狀：

在多個成熟商業軟件集成平臺搭建技術上，國內外已經有了相關的研究，但是深度不夠，原因大致如下：

版權問題，或軟成本問題。由於進行集成，必須獲得這些軟件的版權，即購?，而一般商業軟件的價格至少在50—100萬人民幣間，因此基礎成本（原材料）較大。

某些軟件二次開發接口不足。大部分商業軟件都採用模塊化設計，並有標準化的二次開發接口，這也是該項目的可行性之一。但是有些軟件開放程度不高，導致無法利用其一些優勢模塊。

商業軟件的二次開發資料較少，一些屬於內部資料或機密，一些調用語言的參數不清楚，也導致在集成上出現困難。

不同功能軟件的集成需要通曉鑄、鍛、焊、熱處理的綜合素質較高技術人員，或者需要這幾方面的專業人員配合一起開發，因此其團隊較難建立。 ?國外環境下，各個商業軟件企業屬於商業競爭，爲了商業利益，其企業間很難合作，只能以兼併形式統一。此外，其軟件爲了獲得市場，都向通用化和全面化發展，導致職能化和專用化不高，操作繁瑣。

國內環境下，熱加工專業技術人員同時熟悉軟件開發和計算機語言編程的人員缺乏。

由此，該項目技術目前起步點較低，這對於我們是一個機會，搶佔先機，優先發展，掌握知識產權主動權，充分利用外部資源發展熱加工行業工藝水平。

三． 主要研究內容

1) 各類商業軟件的輸入輸出接口文件格式及轉化，其二次開發接口形式及開發步驟和編程。

2) 獨立或在已有軟件基礎上，開發符合國內生產企業技術人員操作習慣和理論水平的前、後處理模塊。

3) 針對不同企業，建立其各類產品的材料數據庫、設備參數數據庫、工藝參數數據庫，以及生產工藝流程卡。

4) 研究以零件3D數模爲基礎上的模具數模生成技術及毛坯尺寸反算技術。研究複雜鍛件是否需要預鍛工藝的判別算法，以及預鍛模具、毛坯的自動設計技術。

5) 研究基於神經網絡的工藝優化算法，實現不同工藝參數下鍛造工藝過程的並行計算，提高計算效率。

6) 研究全過程宏/微觀耦合微觀組織預測模型和應力模型；研究宏/微觀缺陷預測技術。

7) 研究模擬計算中的人機交互技術，實現遠程控制技術。

8) 研究近智能自動化工藝仿真技術，即用戶只需輸入零件造型及工藝要求，即可自動進行工藝模擬和優化，並輸出計算報告書。

四． 現有研究基礎

課題組從事金屬材料熱加工的基礎理論和工藝設備方面的研究已近20年，其間完成了三十餘個國家科研項目和橫向課題，積累了豐富的研究經驗，爲企業創造了明顯的效益。在熱成形工藝數值模擬技術領域，課題組從一開始就跨躍了簡單宏觀成形預測的目標，而將起點直接定位在微觀組織預測和控制技術的高度上。課題組主要服務企業包括一重、二重等。

課題組在熱成形工藝數值模擬軟件開發上也處於領先水平，在國內首先開發了具有自主版權的鍛造工藝數值模擬軟件，在2011—2013年承擔的04重大專項課題“熱鍛工藝全過程數值模擬及優化軟件開發與工程應用”中，完成了相對比較成熟的軟件版本“MMCFORM 2.0”。

在商業軟件二次開發上，課題組也具有較好的研究基礎，特別對商業鍛造工藝模擬軟件DEFORM2進行了二次開發，使其具備了微觀組織預測功能。

五． 研究成果及應用行業（對我國重大產品、重點工程項目的支撐作用）

成果形式：

“近智能自動化熱加工全過程仿真平臺”一套

各類商軟之間的接口轉化模塊、二次開發模塊、計算調用模塊等功能模塊程序庫。

材料數據庫、設備參數數據庫、工藝參數數據庫一套。

熱成形工藝全過程自動設計參考專家數據庫一套。

服務行業：

汽車、航空、兵工、造船、能源，主要針對金屬鍛壓行業。國內主要服務對象企業包括：中國第一重型機械集團公司、中國第二重型機械集團公司、貴州安大航空鍛造有限責任公司、上海重型機器廠有限公司等。

服務產品：

大型核電產品。主要針對一重低壓轉子、複雜管件（04專項已立項）等。 大型航空鍛件。主要針對二重8萬噸模鍛壓力機（04專項已立項）。

六． 聯繫人及聯繫方式