叶轮智能制造解决方案 | 生产制造选项
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a) 增材制造工艺仿真软件
本软件专门用于模拟金属材料铺粉增材制造过程。涵盖了增材制造工艺链的核心部分:增材制造(堆积成型);热处理/应力释放工艺/热等静压(HIP)工艺(机械影响);支撑结构和基板的切割及拆除。
它不仅可以虚拟再现增材制造过程,预测增材制造过程中以及结束后结构的变形和最终形状、残余应力,还可以辅助进行增材制造工艺参数(堆积方向、支撑结构、切割方向、材料、扫描速度、热源参数等)的设计和优化。
针对实际部件可以设置在不同的方向(打印方向z和打印平面内x、y方向分别)采用不同的网格尺寸进行更高效的网格模型的创建和更精准的分析计算。


计算完工后部件的变形并减少/避免变形、最大限度地降低残余应力、优化堆积方向、优化支撑结构、考察热处理、基板和支撑结构切除之后部件的状态等,从而帮助用户一次就成功生产出增材制造部件.
进行热处理过程模拟,可以获得热处理前、后应力水平逐渐消除的结果。

其后处理可以使用变形图、云图,数值表达,切平面,动画、矢量图等方式显示结果。结果类型包括:温度、变形、残余应力、热影响区、接触区域、峰值温度、相对密度等的结果。可以同时开启多个结果显示窗口,方便进行不同工艺方案(对应不同的仿真分析模型和各自的分析结果)对应的仿真结果的对比以及同一仿真分析模型中不同阶段的分析结果的对比查看。不仅如此,还支持进行仿真结果与试验结果的直接对比,通过导入原始设计结构或实际打印后的结构的CAD模型,可以进行与仿真分析模型和结果(变形量、最终形状)的叠加对比,还可以方便的指定局部坐标系进行仿真结果的转换和与参考结构的叠加对比。例如察看打印出的结构与参考结构相比表面的偏移情况,如下图:
进行成型形状和参考结构叠加对比—表面偏移:
best-fit功能,可以将仿真结果和参考结构(初始形状或扫描实际打印后结构)进行自动叠加(自动定位到确保两者的整体差距最小的位置),并显示两者间的形状差异。
采用best fit进行成型形状和参考结构自动叠加和表面偏移情况对比:
在打印和制造过程中,部件的变形和开裂问题是用户无法发挥出增材制造工艺全部优势的主要障碍。在反复的试错和摸索过程中浪费了大量的非生产性的时间及成本。提供多种不同的求解方法供客户选择:
1. 采用宏观尺度的方法,基于层积模型,通过输入准确校验的固有应变后进行结构场计算,因此能够在产品的实际打印之前,预测整个打印、热处理、切割及HIP后变形情况和可能发生开裂的部位。通过虚拟验证,在数分钟内给出成型过程的仿真结果,对变形和应力分布情况进行准确的预测,从而帮助设计人员改进工艺设计方案,实现一次成功打印的目的,大幅节省成本。
2. 采用细观尺度算法,允许用户直接输入实际打印或设计的工艺参数(激光功率、扫描速度、光斑直径、扫描模式、粉层厚度、材料牌号、基板预热、基板固定方式和卸载顺序等)和打印策略进行热-结构耦合场的仿真计算,对变形、温度和应力分布情况进行准确的预测。从而帮助没有增材制造设备的用户或不方便进行试样打印完成固有应变校验的用户进行相关工艺参数的优化设计和工艺方案的快速验证。
3. 采用微观尺度方法,可以帮助研究人员研究和考察不同的工艺参数(扫描顺序/扫描路径等)以及微观结构计算(相变/晶粒生长/再结晶过程)。
该软件侧重于粉床熔融工艺仿真分析,其中包括选择性激光熔融(SLM)、直接金属激光烧结(DMLS)、LaserCUSING®、等效模拟EBM(考虑真空环境和基板预热)、多种金属粉末床熔融(PBF)等。它可以将各个阶段(堆积成型、热处理、基板切除、支撑移除、热等静压)仿真分析的模型及结果以多种格式(UNV、ARC、SPR)导出,通过ARC和/或SPR格式将变形后的网格和结果导出后可以与其它产品线进行工艺链仿真,通过UNV格式将变形后的网格和结果(温度、应力、应变等)导出后可以作为后续其他仿真工具进行虚拟机械性能测试的输入。导出时可以将部件、支撑、基板的结果同时导出给第三方软件,方便使用者根据不同的需要进行后续的性能或结构分析。基于世界上最强大的、最被广泛认可的非线性求解器Marc开发,具有极好的求解收敛性和稳定性。依托可靠的Marc解算器技术能够为用户提供领先的非线性数值仿真求解技术和跨物理场求解能力。

b) CAM加工编程软件
智能数控编程软件,主要用于车削、铣削、车铣复合等各类机床设备的自动编程。该软件具有广泛的加工适应范围。在车削方面,支持两轴车削、CY轴车铣复合,双主轴和多刀架协同车削、B轴摆角车削和定位铣削;在铣削方面,支持三轴联动铣削、四轴立加、四轴卧加、五轴联动铣削。同时,还支持在机测量编程,并支持与机床连接,实时获得测量数据。
• 五轴铣削模块
在支持普通三轴铣床和3+2铣床的基础之上,增加了五轴联动铣削的功能。在针对几何结构清晰的零部件进行三轴联动编程基础之上,增加复杂曲面的编程能力。主要应用于零部件型腔、外形、孔、平面等特征的加工。

c) 加工程序仿真和程序验证软件
海克斯康的模拟仿真及程序验证功能是目前最先进的数控加工仿真解决方案。能够真实再现数控机床加工环境,通过构建虚拟数控机床,导入毛坯、刀具、 夹具、工装等加工所需元素,对整个加工过程进行仿真验证,检查并修改加工程序中的错误,确保将100%正确无误的加工程序输出给机床,从而避免机床受到碰撞损坏,减少停机和设置时间,并真正实现零原材料浪费,零报废部件。
支持多类型机床的仿真(三轴、四轴、五轴联动等),即便是车铣复合机床等复杂机床的仿真也可以轻易实现,支持多轴及各种复杂机床的数控程序验证、加工仿真、尺寸分析、自动对比、刀长优化、切削条件优化等。可以虚拟机床各种数据的实时显示,包括加工坐标系、加工速度、刀具补偿信息等。可以在仿真前检查程序中的语法错误、缺少元素错误、移动中的超行程错误等;可以实现断点模拟,修改程序或刀具等,并可由断点处继续模拟。
使用顶级3D图形内核,使得仿真模拟效果更为逼真,检查材料去除结果更为准确,仿真模拟速度最快,正确、全面、高效解析数控加工程序。独有ACNU语言,完全开放的调试平台,能够满足各种实际控制器的语言,支持客户化的定制功能,且提供多种标准控制器。
• 加工程序优化模块
程序优化模块可以进一步优化加工程序,优化刀具路径。其优化原理即通过精确的计算和分析每次切削刀具的纵深、宽幅、角度及去除量,综合分析每个切削段的去除量后得出最佳进给率,并且不会改变原刀具路径。有效减少空行程,改善切削条件,因此能够大幅度缩短新产品研制时间,提高生产效率,降低量产生产成本,效益大幅增长。
• 不同机床间加工程序的相互转换模块
全新的数字制造过程,即在制造过程中提供一个双向、快速的方式,能考虑到工艺过程中的任何修改,避免返工。此方案能够避免使用外部后处理器的麻烦,直接生成验证和优化过的G代码文件,可适用于任何CNC机床。单击目标机床进行程序变更,无需任何CAM重新编程及后处理。为企业生产加工提供高度的灵活性,可以将加工程序由一台原定的机床迅速切换到另一台CNC机床。
从主流 CAM (Catia, NX, Creo, Topsolid, Mastercam, Edgecam ...)或现存的CNC程序 (G代码格式), 使用4CAM模块可以直接生成(无需外部后处理器)CNC本地程序,进行程序验证和优化的同时考虑加工现场的因素(刀具、切削条件、运动学、机床控制器……)使用此新解决方案,只需点击几次,就可将现有的 CAM 数据 (APT 中性文件 / CL 数据) 或G代码程序轻松的改变为另一台不同逻辑或控制器机床上使用的加工程序。
• 工艺文档模块
该模块支持用户根据实际需要定制工艺文档模板,支持word, excel, pdf,html等格式。利用智能化的数据表编辑向导自动输入、自动收集加工模拟数据(3D、循环时间、切割条件等)并自动输出符合客户需求的工艺文档文件:极大的节省了人工编写工艺文档的时间,并推进车间文档的标准化。该模块可自动创建工艺过程;生成检验报告,并记录刀具说明。并完成文档的生命周期管理(版本、发布、变更记录)
• 批量自动化仿真模块
该功能模块可以自动执行模拟过程,它适用于长时间的模拟、每天大量的模拟或需要自动验证新的ISO代码时;用户可以在自动模拟队列中添加一个项目,该功能将按照添加顺序自动执行模拟项目。
• 加工过程播放器模块
海克斯康仿真模拟功能拥有自己独有的播放器,可以全程记录加工过程,能够生成NP3文件,进行3D回放。用户可以非常清楚的对比新旧工艺改进,做好工作汇报,并且,在加工前预演加工过程,不必花费时间在冗长的二维图纸上。

d) 在机测量系统及对刀系统
该系统基于机床载体,通过测量工具(机床测头、对刀仪及对应的软件),提供针对刀具、夹具、工件在线检测的测量解决方案,完美解决工件手动找正、批量生产时装夹工件重复性差、工艺过程控制不完善等问题。
在机测量检测,即在零件加工之前自动找正,检测结果实时反馈,并自动回补加工参数,缩短修正时间及加工周期,提高生产效率;同时减少废品,降低原料成本;大幅提升一次装夹加工产品尺寸的合格率,降低工件流转率,节省二次安装时间并避免因二次装夹产生的误差;间接或直接地获取加工中心在执行下道工序时最合适的加工参数,不但保证了零件的加工质量,而且有效得提高了生产过程运行的质量水平。

e) 加工设备校准系统
零件不合格有时是由于设备校准不当造成的。海克斯康制造智能的激光跟踪测量系统专注于提供几何精度校准补偿解决方案,可进行精确完整的几何分析,快速鉴定校准错误,持续实时监测和校准补偿,实现加工机床精度的卓越提升。
类似全球定位系统(GPS),仅通过空间距离的测量来获得空间位置信息,即可实现测量机或机床几何误差的亚微米级的空间测量精度。

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海克斯康测量技术(青岛)有限公司