由于热成型工艺仿真需要的物性参数必须在高温、热辐射、热流动、化学变化等复杂苛刻条件下测试获得，而测试精度又受制于测试仪器精度、测试方法和数据处理等因素的影响。热成型仿真首先需要攻克高温环境的测试难关，以保证仿真初始条件的一致性；其次，缺陷等情景复现验证是热成型仿真的关键环节，这是仿真技术工程应用的一把尺子，更是后期优化的基础。

    材料热成形工艺仿真分析中，材料参数、加载工艺参数和边界条件与实际的符合程度，在很大程度上影响仿真的准确性。目前，有些仿真所选用的材料间的界面换热系数为一固定值，精度较低，而实际上界面换热系数通常是随温度或时间变化的一个值，即为一曲线函数。同时，随着新增合金材料及铸型材料的增加，界面的换热条件因材料的不同而变化，因此要提高铸造工艺仿真分析上的准确度，就要求测定新增材料间界面换热参数。图5是精确铸造工艺仿真技术流程。

    1.1 材料模型

    根据铸锻件生产工厂的现场情况，对铸锻件生产的主、辅原材料，测定其热导率、比热、密度、热扩散率等热物性参数。

    为了使仿真软件的分析适应铸锻件的实际生产现场情况，对引进的铸锻工艺仿真软件进行开发研究，研究铸型界面换热系数的测定方法，设计模拟件开展温度场测定，并经过理论建模和反求计算方法，从根本上提高铸造仿真的模拟精度。

    边界条件是在求解区域的边界上所求解的变量或其导数随地点和时间的变化规律。通过热电偶等传感器检测计算获得准确的冒口和大气、铸件和铸型（或砂芯和冷铁）、锻件与模具、铸型和大气、冷铁和砂型（或砂芯）、铸型和地面等边界条件参数，建立适用于铸锻件的成形工艺仿真数据库。并成功应用于柴油机关键件的仿真分析。图6是热电偶放置图，图7是现场测温验证。

2 产品缺陷的实际复现验证

    对于热加工工艺的仿真分析，每一步都应以仿真精度提高为目标，与现场生产实际越贴合，结论才会越准确。开展实际复现研究是提高仿真精度的有效方法，以复现现场存在的产品缺陷等质量问题为突破口，确定产品的仿真判据。首先对同一种材料的试样、类比件复现验证，以效验材料模型的正确性；其次，再对同一种产品的历史工艺进行复现验证，通过数字化解剖、实物解剖方法逐一效验环境变量等条件的一致性，得到产品验收条件所对应的合理判据。

    2.1 同一种材料的试样、类比件复现验证

    2.2 同一种产品的历史工艺的复现验证

    根据生产企业提供的技术资料：铸件或零件设计图纸、产品验收要求、铸造生产现场条件，如铸锻类型、工装条件等条件参数。以及生产企业提供的工作条件：现场工艺参数采集、现场工艺参数确定、模拟分析相关的材料试验，对同一种产品的历史工艺进行复现验证及判据优化。可采用数值模拟、可视化摄像、类比试验、首件实物验证相结合的方法，完成工艺仿真的数字化解剖及实际验证。验证结束后，与企业协商进行工艺改进。结合企业生产条件，通过优化工艺及成型参数，提前预测材料成型缺陷，以便在工艺定型前采取措施，最终形成适用于企业生产实际的铸锻热成型工艺方案。

3 高精度仿真实现三个重大“转变”

    计算机数值模拟仿真（简称CAE）的应用对传统生产模式进行了革新，是技术的高度集成和创新，为企业创新提供了不竭动力。高精度的热成型仿真促使铸锻件研制实现三个重大“转变”：

    第一个转变：仿真的“可视化”，由人工试错验证向计算机仿真参与验证的转变。材料热成型是一个复杂的过程，导致铸锻件品质难控制，需要产品和工艺设计前期的科学指导。图11为某铸件铸造工艺流场分析及抽取的内部复杂型腔模型。进行模型对照，实现浇注系统可视化分析。

    第三个转变：仿真的“集成化”，由“孤岛式”纸质工艺数据向集成数据库建立的转变。通过长期试验、验证等技术积淀，建立对应产品的工艺仿真数据库。

    高精度仿真研究与应用为大型复杂铸锻件的“可视化”、“定量化”和“集成化”奠定了基础，使产品实现了由“经验”制造向“精确”制造的飞跃。

4 结论

    高精度仿真的前处理参数必须从实际生产现场中来，即通过传感器采集获取实时数据。高精度仿真的后处理结果判定必须回倒实际生产现场中去，即采用虚实映射的情景复现验证方法获得校准，作为后续优化方案的基准。高精度仿真可以全新地改变传统铸锻行业生产流程，为铸锻件的一次研制成功提供技术指导，推进传统企业转型实现绿色制造。