Deform-3D在挤压中的应用1
基于DEFORM的挤压模具模块化分析系统开发

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第9 期
徐 岩 , 基于 D F R 等: E O M的挤压模具模块化分析系统开发
7 3
表 1 正挤压主要工艺参数表
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基于DEFORM_3D软件模具方向数值模拟教学应用

- 154 -基于DEFORM-3D软件模具方向数值模拟教学应用李明亮,陆从相,浦 毅(盐城纺织职业技术学院,江苏盐城 224006)【摘 要】针对目前高等职业教育模具专业面临人才培养问题,提出模拟教学方式。
介绍DEFORM-3D软件在教学中的应用,不仅可以节省费用,而且能观察金属流动、应力、应变等情况,能使学生更容易理解,提高教学效果。
【关键词】DEFORM-3D;模具;模拟;教学【中图分类号】G721 【文献标识码】A 【文章编号】1008-1151(2009)02-0154-02(一)引言随着科学技术的飞速发展,模具技术在各个领域得到了广泛的应用。
模具制造是一切制造之首,可以说没有模具就没有产品,而模具技术人才的培养是模具工业的当务之急。
培养现代模具技术人才光靠老师在课堂上讲理论是远达不到企业对人才的要求,学校也不可能象企业那样配置设备全而多,投资太大。
为了提高教学效果,增加学生理解与动手能力,同时又节约投资,各个学校一方面走校企联合之路,另一方面在校内利用各种手段建立模拟实验室。
对于高等职业技术院校培养全面发展的技术应用型专门人才,更离不开动手能力的培养,更需要建立模拟实验室来模拟仿真企业里的生产。
模拟实验室可以节省大量人力、物力和时间,在模具方向主要采用数值模拟方法(有限单元法)。
随着计算机的迅速发展,数值模拟已经成为金属成形过程的主要分析方法。
依靠数值模拟不仅可以节省设备的投资、提高工模具设计效率与减少昂贵的现场试验成本,还可以清晰的了解金属的流动规律。
数值模拟技术已经是很多机械、模具类企业的工程师与设计人员的生存手段。
Deform-3D软件是数值模拟中用的最广泛的软件之一,它以强大的分析功能,为用户提供极有价值的工艺分析数据,有关成形过程中的材料和温度流动,这些资料为产品工艺流程的制定与模具使用寿命提高提供了参考。
(二)DEFORM-3D软件简介DEFORM(Design Environment for Forming)软件包括二维有限元分析软件DEFORM-2D和三维有限元分析软件DEFORM-3D,是美国SFTC公司开发出来的,已经在美国、日本、德国等国实际生产和科研中得到大量成功的应用,并得到世界同行的公认。
Deform3D操作介绍

Deform3D操作介绍第⼆章DEFORM-3D操作介绍2.1DEFORM-3D软件介绍20世纪70年代后期,位于美国加州伯克利的加利福尼亚⼤学⼩林研究室在美国军⽅的⽀持下开发出有限元软件ALPID,20世纪90年代在这⼀基础上开发出DEFORM-2D软件,该软件的开发者后来独⽴出来成⽴了SFTC公司,并推出了DEFORM-3D软件。
DEFORM-3D 是⼀套基于有限元分析⽅法的专业⼯艺仿真系统,⽤于分析⾦属三维成形及其相关的各种成形⼯艺和热处理⼯艺。
⼆⼗多年来的⼯业实践证明其有着卓越的准确性和稳定性,模拟引擎在⼤流动、⾏程、载荷和产品缺陷预测等⽅⾯同实际⽣产相符,被国际成形模拟领域公认为处于同类模拟软件的领先地位。
DEFORM-3D不同于⼀般的有限元软件,它是专门为⾦属成形⽽设计。
DEFORM-3D可以⽤于模拟零件制造的全过程,从成形、机加⼯到热处理。
通过DEFORM-3D模拟整个加⼯过程,可以帮助设计⼈员:设计⼯具和产品的⼯艺流程,减少实验成本;提⾼模具设计效率,降低⽣产和材料成本;缩短新产品的研究开发周期;分析现有⼯艺存在的问题,辅助找出原因和解决⽅法。
2.1.1DEFORM-3D特点1)DEFORM-3D具有⾮常友好的图形⽤户界⾯,可⽅便⽤户进⾏数据准备和成形分析。
2)DEFORM-3D具有完善的IGES、STL、IDEAS、PATRAN、等CAD和CAE接⼝,⽅便⽤户导⼊模型。
3)DEFORM-3D具有功能强⼤的有限元⽹格⾃动⽣成器以及⽹格重划分⾃动触发系统,能够分析⾦属成形过程中多个材料特性不同的关联对象在耦合作⽤下的⼤变形和热特性,由此能够保证⾦属成形过程中的模拟精度,使得分析模型、模拟环境与实际⽣产环境⾼度⼀致。
DEFORM-3D采⽤独特的密度控制⽹格划分⽅法,⽅便地得到合理的⽹格分布。
计算过程中,在任何有必要的时候能够⾃⾏触发⾼级⾃动⽹格重划⽣成器,⽣成细化、优化的⽹格模型。
4)DEFORM-3D系统⾃带材料模型包含有弹性、弹塑性、刚塑性、热弹塑性、热刚粘塑性、粉末材料、刚性材料及⾃定义材料等类型,并提供丰富的开放式材料数据库,包括美国、⽇本、德国的各种钢、铝合⾦、钛合⾦、⾼温合⾦等250种材料的相关数据。
Deform模拟实验报告

第一章挤压模具尺寸及工艺参数的制定1.1实验任务已知:空心坯料Φ90×25mm,材料是黄铜(DIN-CuZn40Pb2),内径与挤压针直径相同。
所要完成成品管直径26mm,模孔工作带直径36mm,模孔出口带直径46mm。
完成如下操作:(1)根据所知参数设计挤压模具主要尺寸和相关工艺参数,并运用AUTOCAD(或Pro/E)绘制坯料挤压过程平面图。
(2)根据所绘出的平面图形,在三维空间绘出三维图。
并以STL格式分别输出各零件图形,并保存。
(3)运用DEFORM-3D模拟该三维造型,设置模拟参数,生成数据库,最终完成模拟过程。
1.2挤压温度的选取挤压温度对热加工状态的组织、性能的影响极大,挤压温度越高,制品晶粒越粗大,挤制品的抗拉强度、屈服强度和硬度的值下降,延伸率增大。
由于黄铜在730℃时塑性最高,而在挤压过程中由于变形、摩擦产热使配料温度升高,若把黄铜预热到730℃,坯料可能超过最佳塑性成型温度,所以选取坯料初始温度为500℃。
挤压筒、挤压模具也要预热,以防止过大的热传递导致金属温度分布不均,影响制品质量,预热温度与坯料温度不能相差太大,故选取为300℃。
挤压速度的选取挤压速度对制品组织与性能的影响,主要通过改变金属热平衡来实现。
挤压速度低,金属热量逸散较多,致使挤压制品尾部出现加工组织;挤压速度高,锭坯与工具内壁接触时间短,能量传递来不及,有可能形成变形区内的绝热挤压过程,使金属的速度越来越高,导致制品表面裂纹。
而且在保证产品质量和设备能量允许的前提下尽可能提高挤压速度。
根据挤压流程可计算得挤压比为λ=13,故挤压垫速度为为1.5 mm/s。
第二章工模具尺寸2.1 挤压筒尺寸确定2.1.1考虑坯料挤压过程中的热膨胀,取挤压筒内径为mm;2.2.2挤压筒外径为,故挤压筒外径为mm;2.2.3挤压筒长度(2-1)式中:—锭坯最大长度,对重金属管材为;—锭坯穿孔时金属增加的长度;—模子进入挤压筒的深度;—挤压垫厚度。
DEFORM-3D在温挤压中的应用

Deform-3D在温挤压中的应用林喜佳(广东工业大学,材料与能源学院,广东省广州市,510006)摘要:Deform(Design Environment for Forming)是一套基于有限元分析的工艺仿真系统,用于分析金属成形及相关工业的各种成形工艺和热处理工艺。
本文通过利用Deform 3D有限元软件对泵盖的挤压进行数值模拟,通过网格划分、有限元方法(FEM)求解器和点追踪等功能的应用,对速度、应力和应变进行分析,从而得到金属成形过程的流动规律,温度场、力学场分布以及成形件可能存在的问题。
关键词:Deform;金属成形;温挤压Deform是一套基于有限元分析的工艺仿真系统,用于分析金属成形及相关工业的各种成形工艺和热处理工艺。
通过在计算机上模拟整个加工过程,可减少昂贵的现场试验成本,提高工模具设计效率,降低生产和材料成本,缩短新产品的研究开发周期。
随着新工艺、新技术、新设备和新产品的不断更新,挤压工艺面临着越来越大的挑战。
与此同时,各行业对成形件的质量和精度的要求也越来越高,生产的成本越来越低。
于是,计算机辅助工程分析作为计算机分析方法已成为共识,它是提高挤压水平的重要技术手段。
1 Deform概况及功能Deform不同于其他有限元程序,它是专为金属成形设计的。
它具有非常友好的图形用户界面,帮助用户很方便地进行准备数据和成形分析。
这样工程师便可把精力主要集中在工艺分析上,而不是去学习繁琐的计算机系统。
Deform专为大变形问题设计了一个全自动的、优化的网格再划分系统。
Deform是一个高度模块化、集成化的有限元模拟软件,它主要包括前处理器、模拟器、后处理器三大模块。
前处理器处理模具和坯料的材料信息及集合信息的输入、成形条件的输入,建立边界条件,还包括有限元网格自动生成器;模拟器是集弹性、弹塑性、刚塑性、热传导于一体的有限元求解器;后处理器是将模拟结果可视化,并输出模拟结果数Deform的功能主要包括成形分析和热处理两部分:⑴成形分析:①冷、温、热锻的成形和热传导耦合分析,提供材料流动、模具充填、成形载荷、模具应力、纤维流向、缺陷形成和韧性破裂等信息;②丰富的材料数据库,包括各种钢、铝合金、铜合金、钛合金等,用户还可以自行输入材料参数;③刚性、塑性和热粘塑性材料模型,特别适用于大变形成形分析;弹塑性材料适用于分析残余应力和回弹问题。
deform挤压模拟课程设计

系 别: 机械工程学院ຫໍສະໝຸດ 专业班级 : 11 级材控 1 班
指导教师 : 张 金 标
组 别:
第五组
2014 年 6 月
铜陵学院机械工程学院课程设计
第一章 课程设计内容及任务分配...............................................................................................................- 1 1.1 概述...........................................................................................................................................................- 1 1.2 设计目的...................................................................................................................................................- 1 1.3 设计内容...................................................................................................................................................- 1 1.4 设计要求...................................................................................................................................................- 1 1.5 挤压方案任务分配...................................................................................................................................- 2 第二章 工艺参数...........................................................................................................................................- 3 2.1 工艺参数的设计.......................................................................................................................................- 3 2.1.1 摩擦系数的确定.....................................................................................................................................- 3 2.1.2 挤压速度的确定.....................................................................................................................................- 3 2.1.3 工模具预热温度的确定.........................................................................................................................- 3 第三章 模具尺寸的确定...............................................................................................................................- 4 3.1 挤压工模具示意图...................................................................................................................................- 4 3.2 模具尺寸的确定.......................................................................................................................................- 4 3.2.1 挤压模结构尺寸的确定..........................................................................................................................- 4 3.2.2 挤压筒结构尺寸的确定.......................................................................................................................- 6 3.2.3 挤压垫的结构及尺寸确定.....................................................................................................................- 7 第四章 实验模拟及数据提取分析.............................................................................................................- 8 4.1 挤压工模具及工件的三维造型................................................................................................................- 8 4.2 挤压模拟...................................................................................................................................................- 8 4.3 后处理.......................................................................................................................................................- 9 4.4 分析数据....................................................................................................................................................- 9 4.5 坯料温度对挤压力的影响.....................................................................................................................- 10 4.6 坯料预热温度对破坏系数的影响.........................................................................................................- 11 个人小结.........................................................................................................................................................- 12 参考文献..........................................................................................................................................................- 21附表 《塑性成型计算机模拟》课程设计成绩评定表
基于DEFORM-3D汽车球头销冷挤压成形工艺研究

机床与液压
MACHINE TOOL & HYDRAULICS
Aug������ 2018 Vol������ 46 No������ 16
DOI: 10.3969 / j������ issn������ 1001-3881������ 2018������ 16������ 001
WANG Min ( Engineering Technology Centerꎬ Southwest University of Science and Technologyꎬ
Mianyang Sichuan 621010ꎬ China)
Abstract: Traditional ball head pin production gives priority to machining. There are shortcomings such as low utilization rate of materialꎬ low production efficiency and poor quality. The corresponding simulation of three cold extrusion processes was used in a cer ̄ tain automobile ball head pinꎬ which was based on DEFORM-3D software platform. Then these simulated results were analyzedꎬ like displacement fieldꎬ velocity fieldꎬ strain fieldꎬ stress fieldꎬ extrusion stroke ̄extrusion pressure curve of the material and possible defects of the workpiece in the forming process. The results show that semi ̄finished product is well ̄shapedꎬ the distribution of deforma ̄ tion degree is balanced and the implement is strong after completion of each cold extrusionꎬ and that the overall plan of workpiece cold extrusion forming process is advanced and reasonableꎬ technical route is rightꎬ and process design is feasibleꎬ which are verified in theory.
基于DEFORM-3D的振动挤压螺纹扭矩的数值模拟

众所周 知 , 切 削 、 切 削加工 技术是 现代机 械制 少 无
造 的发展 方 向之 一 。利 用塑性 成形 原理加 工 的内外螺
1 振 动 挤 压 攻 丝 过 程数 值 模 拟 的基 本 理 论
1 1 振动 挤压 攻丝机 理 . 1 1 1 普 通挤压 攻丝 机理 ..
纹, 也是该 ThI t enga T c0yde ons
基 于 D F M- E OR 3 D的振 动 挤压 螺 纹扭 矩 的数值 模 拟
王 宏睿 张 杰
( 京工程 学院机械 工程 学 院 , 苏 南 京 2 1 6 ) 南 江 1 1 7 摘 要: 利用 D F M 一 D 有 限元数值模 拟 软 件对 内螺纹 的振 动 挤压 进 行 了模 拟 。分 析 了影 响振 动 挤压 E OR 3
形 成 了一个完 整 的牙形 ( 2 。 图 )
钻削和磨削中得到应用 。日 本学者首先将振动切削方
法 应用 于 内螺纹 的切 削 攻丝 加 工 中 , 并研 制 出低频 振
动攻丝机 。 日本 的研 究 成 果 给 了我们 一 个 启 发 : 振 将 动加工技 术 与普 通挤 压 攻 丝相 结 合 , 可 能解 决 航 空 有 工业上 内螺纹 的挤压成 形 问题 , 会取得 良好效 果 , 并 即 为我们研 究 的内螺纹 的振 动挤压加 工 。在 振 动挤压攻 丝过程 中 , 丝扭矩 直接影 响到攻 丝 的难 易程 度 , 响 攻 影
攻 丝扭矩 主要 因素 , 于模拟 结果揭 示 出各 主要 因素对 攻 丝扭矩 的影响及 其变化 的基本 规律 。这些 基 规律 对减小 扭矩 、 提高 内螺纹 质量 、 改善攻 丝效 果都有 一定理 论和 实践指 导意义 。
关键词 : 振动 挤压 挤压扭 矩 数值模 拟 中 图分 类号 : H1 1 T 6 文献标 识码 : A
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Deform-3D在挤压中的应用挤压就是对放在容器(挤压筒)内的金属锭坯从一端施加外力,强迫其从特定的模孔中流出,获得所需要的断面形状和尺寸的制品的一种塑性成型方法。
挤压过程分为开始(填充)挤压阶段、基本(平流)挤压阶段和终了(紊流)挤压三个阶段。
在填充挤压阶段:金属发生横向流动,出现单鼓或双鼓变形。
随着挤压杆的向前移动,挤压力呈直线上升。
随着填充过程中锭坯直径增大,在锭坯的表面层出现了阻碍其自由增大的周向附加拉应力。
随着填充过程进行,锭坯长度缩短,直径增大,中间部分首先与挤压筒壁接触,由于摩擦作用,从而在表面层出现了阻碍金属向前后两个空间流动的纵向附加拉应力。
在基本挤压阶段:金属不发生横向流动。
挤压力随挤压杆向前移动几乎呈直线下降。
在终了挤压阶段:金属的横向流动剧烈增加,并产生环流,挤压力增加,产生挤压缩尾。
这些因素使其变形机理非常复杂,很难用准确的数学关系式进行描述,从而导致生产过程中对产品质量控制的难度增大。
采用DEFORM软件对大变形生产工序进行模拟分析和控制,能有效地对挤压生产进行指导。
这里主要介绍DEFORM塑性成形模拟的基本过程和方法。
关键字:DEFORM 挤压塑性成形
DEFORM软件模拟塑性成形的基本流程:
(1)几何模型的建立。
DEFORM-3D不具有三维造型功能,所以物理模型要在其他三维软
件中建立。
例如用CAD,Pro/e,UG等三维造型软件造型,然后,通过另存为STL格式,实现模型与数值模拟软件间的数据转换。
(2)网格的划分与重划分。
划分网格是将问题的几何模型转化成离散化的有限元网格。
分网时要根据问题本身的特点选择适当的单元类型。
根据问题的几何和受力状态的特点,尽可能的选用比较简单的的单元类型。
网格划分的方法有映射法或称为结构化的方法和自由的或非结构化的方法两种,根据不同问题类型应选用合适的方法划分网格。
网格划分太大则模拟精度降低;网格划分太小模拟准确性上升,但是模拟时间增加,效率降低。
所以选择一个合适的网格划分方式和网格划分大小至关重要。
用刚(黏)塑性有限元法计算材料成型过程时,随着变形程度的增加和动态边界条件的变化,初始化分好的规则有限元网格,会发生部分畸变现象,网格出现不同程度的扭曲,从而影响有限元的计算精度,严重时会使迭代过程不收敛,这时就需要进行网格的重新划分,保证仿真过程中材料经大量流动后仍然可以继续,获得的结果仍然具有足够的精度。
Deform在网格畸变到一定程度后会自动进行网格重划分,生成搞质量的网格。
(3)材料模型的建立及其他参数设置
功能强的分析软件提供的材料模型种类较多,用户可以根据问题的主要特点,精度要求即可得到的材料参数选择合适的模型,并输入相关参数。
越是复杂的模型,其计算精度越高;但计算量也会提高,同时所需输入的材料参数也越多。
一般而言,材料的物理性能和弹
性性能参数,如密度、热容、弹性模量、泊松比等,对于材料成分和组织结构小的变化不太敏感,精度要求不是特别高时,可参照类似材料的参数给定。
但是材料的塑性性能是结构敏感的,与材料的成分、组织结构、热处理状态,以及加工历史等都要有密切联系,需要通过实验测定。
(4)选择求解算法
对于准静态的成形过程,应尽可能的选用静力算法求解,以避免采用动力算法是认为应引入的惯性效应,同时静力算法求得的应力场也为更为准确,有利于回弹预测的准确性。
对于高速成形过程,应采用动力算法求解。
在体积成形模拟中,若主要关心成形过程中工件的变形情况,应采用刚塑性有限元法,以减少计算量;若还要考虑工件卸载后的残余应力分布,则应采用弹塑性有限元法。
(5)定义工具和边界条件
定义边界条件。
成形模拟中的位移边界条件主要是对称性条件,利用对称性可以大大减小所需的计算徽。
在液压成形中要定义液压力作用的工件表面和液压力随时间的变化关系。
热分析中的边界条件包括:环境温度、表面换热系数等
定义工具。
在成形模拟中直接给定工件所受外力的情况是很少见的。
工件所受的外力主要是通过工件与模具的接触施加的。
建立几何模型时定义了工具的几何形状,划分网格时建立了工具表面的有限元模型。
(6)求解。
求解阶段一般不需用户干预。
计算过程的有关文
字信息可以从输出窗口观察,可以通过图形显示随时检查计算所得的中间结果。
如果出现异常情况或者用户想要改变计算方案,随时可以中止计算进程。
塑性成形中,尤其是体积成形中,网格可能发生严重的畸变,在这种情况下为保证计算的正常进行,应先进行网格的重划分,然后再继续计算。
(7)模拟后处理。
后处理通常是通过读入分析结果数据文件激活的。
分析软件的后处理模块能提供工件变形形状、模型表面或任意剖面上的应力─应变分布云图等。
使用户能方便地理解模拟结果,预测成形质量和成形缺陷。
在模拟过程中经过提交数据,可以获得最终的锻件形状及其充型情况,在生产过程中下料的多少直接决定了最后锻件的飞边有无与多少。
根据CAD软件设计的零件毛坯量与模具型腔的尺寸,可以得出所需的棒料的直径与长度。
下料过多或过少皆会导致最后锻件出现结构组织上的缺陷,无法保证零件的质量。
因此可见,运用DEFORM软件模拟不仅能检测模具设计的合理性,还能得到合适的棒料尺寸,节省了人力、物力和财力。
除此之外还有deform,在前面有相关论述在这里不做具体描述。
Deform软件与其他三维构图软件的数据接口等都可以实现deform塑性成型模拟,了解塑性材料的变形情况,变形后应力,应变等场的分布,便于研究人员根据实际生产条件设定复合工艺要求的加工方法,增加的材料的利用率及提高材料组织性能、力学性能等发面发挥重要
作用。
Deform软件的模拟应用将深入工业生产的方方面面。
参考文献:
[1]、DEFORM-3D塑性成型CAE应用教程 [M] 北京大学出版社胡建军李小平
[2]、DEFORM5.03金属成型有限元分析实例指导教程[M]机械工业出版社李传民王向丽。