DEFORM_3D有限元软件在冷挤压工艺模拟中的应用_王斌
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。
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。
基于DEFORM-3D的齿轮冷挤压模具铣削工艺研究
基于DEFORM-3D的齿轮冷挤压模具铣削工艺研究
吴玉文;赵亮;高冬冬;王帅
【期刊名称】《工具技术》
【年(卷),期】2024(58)2
【摘要】汽车差速器齿轮冷挤压成形技术的关键是冷挤压模具的设计与制造。
齿轮冷挤压模具设计已得到较为广泛的研究,但制造方面较少被提及。
针对冷挤压模具制造现状,提出一种高速铣削加工方案。
为解决模具铣削中材料硬度高、刀具磨损和让刀量大等问题,基于DEFORM-3D仿真软件,设计单因素仿真试验进行对比分析,合理分配加工余量,并优选出切削力较小、刀具磨损程度低的切削用量。
该方法为研究冷挤压类模具加工工艺提供了思路。
【总页数】5页(P115-119)
【作者】吴玉文;赵亮;高冬冬;王帅
【作者单位】陕西工业职业技术学院机械工程学院;北京精雕科技集团有限公司;西安精雕软件科技有限公司;西安精雕精密机械工程有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TG76;TH164
【相关文献】
1.基于Deform-3D的喷油器护套冷挤压工艺优化
2.基于装配模型的冷挤压模具CAD系统的研究基于装配模型的冷挤压模具CAD系统的研究
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3D汽车球头销冷挤压成形工艺研究4.基于DEFORM-3D的离合块冷挤压工艺优化5.直齿圆柱齿轮冷挤压工艺与模具结构优化研究
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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的传动齿轮冷挤压成形工艺研究_王广卉
3.1 两种成形方案模拟结果 方案Ⅰ与方案Ⅱ经过冷挤压模拟后最终成形的
形状如图 2(a)、(b)所示。 方案Ⅰ中模拟共进行了 158 步，方案Ⅱ中的模拟共进行了 97 步。 在冷挤压成形 工艺中，零件的最终形状由模具内腔保证，如果零件 与 模 具 内 腔 贴 合 完 全 ， 则 可 形 成 尺 寸 准 确 的 制 件 [8]。 经过 Deform 后处理中的 contact 功能显示， 可以看 出，方案Ⅱ成形零件贴靠模具，与方案Ⅰ比较，完全 可以满足零件尺寸要求，获得合格的产品，证明了方 案Ⅱ的可行性。
(a)方 案 Ⅰ
(b)方 案 Ⅱ
图 2 两种成形方案零件的最终挤压形状 Fig.2 The final extrusion shape of the part in two kinds of
forming schemes
在 Deform 后处理中查看模拟数值云图， 方案 Ⅰ和方案Ⅱ的应变场、 应力场和速度场， 分别如图 3、4 所示。 从等效应变图可以看出，在方案Ⅰ中零件 最大等效应变为 7.34，方案Ⅱ中为 5.17；在等效应力 图中， 零件获得的最大等效应力在方案Ⅰ中为 914
析。 模拟结果表明，一次复合挤压成形同样可以得到形状精确的传动齿轮，而且具有更好的金属流动性能，说明传动齿
轮一次冷挤压成形是可行的。
关键词：冷挤压工艺； Deform； 传动齿轮； 数值模拟
中 图 分 类 号 ：TG376.3
文 献 标 识 码 ：A
文 章 编 号 ：1001-3814(2014)23-0154-03
F D
B
G
B
(a)等 效 应 变 分 布
A=0.000
G
E
基于Deform轴类零件台阶圆角开式冷挤压工艺有限元模拟
基于 轴类零件台阶圆角 D e f o r m 开式冷挤压工艺有限元模拟裴未迟，张玉强，孟宪举( 河北联合大学机械工程学院，唐山 063009)摘要:研究了电机轴台阶圆角开式冷挤压过程中金属的流动规律以及不同工艺组合下的变形程度值和轴向镦粗情况，并与实验结果进行对比验证，从而得到完全成形和基本成形时的变形程度和圆角半径的取值范围，给出了阶梯轴开式 冷挤压成形有关过渡圆角挤压的可行范围。
关键词:台阶圆角; 开式冷挤压; 有限元模拟; D eform-3D 软件 中图分类号:TG371 文献标志码:A 文章编号:1671—3133(2011)06—0073—04F i n i t e e l e m e n t s i mu l a t i o n f o r s h o u l d e r f ill e t of s h a ft p a r t s i no p e n -d i e co l d e x t r u s i o n p r oc ess based on d e f o r mP E I W e i -c h i ，Z HA NG Y u-q i a n g ，M E NG X i a n-j u( C o ll ege of M ec h a n i ca l E n g i n ee r i n g ，H ebe i C o n soc i a t i o n Un i v e r s i ty ，T a n gs h a n 063009，H ebe i ，Ch i n a)Ab s tr ac t : Study abo ut t he r u l e of m e t a l f l o w in t he s h o u l d e r f ill e t of shaft parts o p e n-d i e co l d e xt r u s i o n p r ocess ，d e f o r m a t i o n v a l u e and co nt i nu o u s up se tt i n g s i tu a t i o n under d i ff e r e nt co mb i n e d p r ocesses ． Then mad e the co mp a r s i o n v e r i f i ca t i o n w i th the e xp e r i m e n- t a l r es u l t s ． The d e f o r m a t i o n and the range of round-corner r a d i u s were o bt a i n e d under the s i tu a t i o n of p e r f ec t l y formed and b as i - ca ll y f o r m e d ． F i n a ll y ，th e extent p r ac t i ca b l e of the f ill e t e xt r u s i o n p r ocess in mu l t i -d i a m e t e r shaft o p e n-d i e co l d e xt r u s i o n p r ocess wer e g i v e n ．K e y w o r d s : f ill e t ; o p e n-d i e co l d e xt r u s i o n ; f i n i t e e l e m e nt s i mu l a t i o n ; D e f o r m-3D轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一，轴 类零件一般两端有台阶，台阶间为小圆角过渡，各台 阶的直径变化量不大，阶梯轴如图 1 所示。
Deform-3D在挤压中的应用1
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。
内螺纹挤压关键技术
内螺纹挤压关键技术范淑琴;朱倩;王琪;赵升吨【摘要】目的研究内螺纹挤压变形规律及扭矩变化规律.方法通过设计内螺纹挤压丝锥,包括丝锥的小径、中径、大径和铲磨量,建立M12～M24内螺纹挤压丝锥的三维模型,在此基础上,通过对M12～M24内螺纹挤压过程进行数值模拟,以M18-2.5内螺纹挤压成形过程为例,分析冷挤压变形过程及其扭矩变化规律,并比较M12～M24挤压丝锥挤压成形仿真最大扭矩和理论最大扭矩.结果在内螺纹冷挤压数值模拟中,变形过程及扭矩变化和理论一致,仿真最大扭矩变化范围为37～190 N·m,理论最大扭矩的误差为3％～13％.结论数值模拟方法可以为最大扭矩的计算及内螺纹冷挤压设备的设计提供一定指导.【期刊名称】《精密成形工程》【年(卷),期】2018(010)002【总页数】6页(P86-91)【关键词】内螺纹冷挤压;挤压丝锥;挤压扭矩;数值模拟【作者】范淑琴;朱倩;王琪;赵升吨【作者单位】西安交通大学机械工程学院,西安 710049;西安交通大学机械工程学院,西安 710049;西安交通大学机械工程学院,西安 710049;西安交通大学机械工程学院,西安 710049【正文语种】中文【中图分类】TG315.4内螺纹冷挤压塑性成形工艺是一种利用金属的塑性进行塑性成形的方法，此方法通过在工件相应位置上预制加工底孔，然后挤压丝锥的挤压锥部旋进底孔，锥部棱脊部分挤压工件材料，使得材料沿丝锥牙侧流动，层层挤压形成螺纹[1—5]。
由于采用非切削方式，材料晶相纤维没有被破坏，保持连续状态，加之冷作硬化作用，与传统的内螺纹切削方法相比，挤压形成的螺纹强度和硬度更高[6—8]，光洁度更好[9—11]，没有切削时产生的乱扣缺陷，在很大程度上提高了内螺纹的质量[12—13]。
内螺纹冷挤压过程中丝锥主要是依靠挤压扭矩进行挤压攻丝的，在挤压扭矩的作用下，丝锥完成挤压动作。
内螺纹挤压过程所要求的扭矩大约是内螺纹切削过程所要求扭矩的 1.5～2倍[14—16]，因此，挤压过程很容易出现因扭矩过大而引起温度过高、丝锥折断等问题。
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DEFORM -3D 有限元软件在冷挤压工艺模拟中的应用王斌1,2，何柏林1，江民华1，宋燕1(1.华东交通大学机电工程学院，江西南昌330013；2.华东交通大学理工学院，江西南昌330100)摘要：要提高冷挤压产品的质量、提高材料利用率、提高模具寿命、减少锤击次数、节约能源、缩短产品开发周期，必须提高冷挤压模具设计的科学性。
模拟技术可以用来优化设计方案，降低生产成本，保证设计的合理性。
通过实例分析介绍了DEFORM-3D 软件在载荷计算、应力应变分布、缺陷分析和预防、流线查看等方面的应用。
关键词：DEFORM-3D ；应力分布；优化设计；流线查看；冷挤压中图分类号：TG376文献标识码：A文章编号：1000-8365(2013)04-0474-03Application of DEFORM -3D Software in Simulation of Cold Extrusion ProcessWANG Bin 1,2,HE Bolin 1,JIANG Minhua 1,SONG Yan 1(1.School of Mechanical &Electrical Engineering,East China Jiaotong University,Nanchang 330013,China;2.Institute of Technology,East China Jiaotong University,Nanchang 330100,China)Abstract ：To improve the quality of cold extrusion products,increase material utilization,improve die life,reduce hammering times and energy conservation,shorten the development cycle of product,the scientific of cold extrusion dies in design must be improved.Simulation technology can be used to optimize the design program of dies,reduce production costs,and ensure the rationality of the die design.The applications of DEFORM-3D software were introduced by examples in load calculation,stress and strain distribution,defect analysis and prevention,stream line view,etc.Key words ：DEFORM-3D;stress distribution;optimal design;streamline view;cold extrusion在我国，高等院校在锻造成形的数值模拟与物理模拟应用较好，并通过产学研结合方式，应用并解决了大量工程实际问题。
尽管模拟技术的重要性已经引起广泛重视，而国内大多数锻造企业对数值模拟技术的应用依然很少［1］。
随着计算机技术和CAE 技术的迅猛发展，特别是DEFORM-3D 软件的推出和应用，在金属加工前通过计算机对整个挤压成型过程进行模拟分析，预测在设计过程中存在的缺陷并进行修改，从而使产品和模具在设计阶段就能得到改进和完善，提高一次试模成功率，缩短开发周期和降低生产成本［2］。
本文采用DEFORM-3D 对LED 铝盒成型进行数值模拟，找出挤压铝盒时的薄弱处，把试验挤压值与模拟值进行对比分析，并进行总结，为整个模具设计提供依据。
1DEFORM -3D 分析理论基础金属材料充模过程被认为是黏性非等温不可压缩流动与传热过程，可采用黏性不可压缩流动的基本方程来描述。
对于厚度方向尺寸远小于其他方向的尺寸，建立描述该过程的连续性方程、动量方程［3，4］。
（1）连续性方程：坠（bu 軈）坠x +坠（bv 軃）坠y=0（1）（2）动量方程：坠p -坠（η坠u ）=0（2）坠p 坠y -坠坠z （η坠v 坠z）=0（3）有限元法基本思路是将一个受外力作用的连续体离散成一定数量的有限小的单元集合体，通过这种近似处理或逼近原有模型体。
通过对离散体进行分析单元之间只在节点上互相联系，亦即只有节点才能传递力［5］。
虽然得到的解是近似的，但是可以通过选择适当的单元类型及节点数，使近似解达到预期的精度［6~8］。
有限元建模过程是为了满足有限元求解的要求而对实际模型的合理处理，通常要对实际模型———————————————————收稿日期：2013-01-03；修订日期：2013-02-28作者简介：王斌(1984-)，江西抚州人，硕士，助理工程师，华东交通大学理工学院教师，主要研究方向：模具CAD/CAM/CAE 、塑性成形模拟.E -mail:wangbinhappy131415@铸造技术FOUNDRY TECHNOLOGYVol.34No.4Apr.2013誗实用成型技术Practical Shaping Technology 誗474··进行一定的简化，但要求模型应能正确反映实际条件。
2DEFORM -3D 在挤压铝合金方盒中的应用2.1几何模型的建立在Pro/Engineer 中建立内模芯、毛坯、内模圈、垫板、凸模三维实体模型（图1~图5），简化处理后转化为STL 文件格式，导入DEFORM-3D 中。
该凸模高度Z 为45mm ，X 为43.9641mm ，另一边Y 为43.9821mm 。
内模芯Z 为48mm ，一边X 为22.86mm ，另一边Y 为29.21mm 。
内模圈Z 为65mm ，一边X 为89.9317mm ，另一边Y 为89.9659mm 。
垫板高度为8mm ，直径为44.9989mm 。
毛坯的厚度为8.01471mm ，长度为图1凸模Fig.1Punch 图2内模芯Fig.2Core 图3内模圈Fig.3Die circle 图4垫板Fig.4Pad 图5毛坯Fig.5Blank《铸造技术》04/2013王斌等：DEFORM-3D 有限元软件在冷挤压工艺模拟中的应用37.91mm ，宽度为31.55mm 。
2.2网格的划分与重划分由于有限元分析中网格质量的好坏直接影响到求解的效率和精度，在网格划分上多做些工作是值得的。
在金属成形过程中，材料在流动时极易使相应的单元形状产生过度变形导致畸变。
而有限元分析结果的精度对单元形态极为敏感。
通过网格重新划分可以生成新的网格，并将旧网格上的单元量和节点量映射到新网格上，继续后续分析。
如图6，节点数为6591个，单元数为26832个。
挤压材料为AL-6062，密度为2.72~2.82g/cm 3。
主要用于加工需要有良好的成形性和高的抗蚀性、但不要求有高强度的零件部位，例如化工产品、食品工业装置与贮存容器、薄板加工件、深拉或旋压凹形器皿、焊接零部件、热交换器、反光器具。
分析时工艺参数设置为：模温20℃，料温20℃，填充控制、挤压力及速度/压力控制转换均为默认设置。
分析的结果在模型中以不同的颜色显示不同的值。
2.3流线分析打开需分析零件的后处理窗口，然后将坯料单独显示（不显示模具）。
点击FLOW NET 图标进行设置，选择自己所需要查看流线的起始步，本文选择10到70步，用鼠标在step10上面点击一下，然后点选右边蓝色的箭头，同样，选择一个70步，然后点选右边蓝色的箭头。
这里选择的步数越多，稍后的运算就越慢，但是你可以看到的流线分析的步数就越多。
选择自己欲观察流线的剖切面，默认情况下可以拖动滑块，本文为拖动滑块至合适的值，使得零件基本居中部分，显示流线剖面图。
在这里，默认是1个点加1个面来剖分，还可以使用3个点来定义1个剖分面。
当然，如果要查看的面不止1个方向，可以选择下面的Add 按钮，来增加剖分面。
图中对话框中的其他选项的意义是：左边的灰色框内表示定义网格的方式，第一个为网格总数，第二个为网格横向和纵向的间隔，右边的最上面的为网格旋转角度，Shift 表示网格平移，高级选项里表示网格是否有边界，以及网格是否水平或垂直，第70步的流线如图7。
图7流线分析图Fig.7The diagram of flowlineanalysis图6模型初始网格Fig.6The initial grid of model475··FOUNDRY TECHNOLOGY Vol.34No.4 Apr.20132.4材料流动和定点追踪图8是定点追踪时点的初始位置和点追踪过程中的位置。
可以观察金属流动的过程和判断金属流动的历史，这有利于在金属塑性变形过程中观察缺陷的生成和分析缺陷的原因，也有利于控制金属的流动趋势。
追踪点功能还可以给出点在变形过程中的方向应力、最大主应力、方向应变、等效应变、方向应变速率、等效应变速率、温度等参数随变形时间或行程的变化情况。
2.5行程载荷分析DEFORM-3D软件可以得到模具在变形工件上所施加的载荷的大小，如图9，横坐标为行程，纵坐标为工件所受载荷大小。
图中的纵向长直线与载荷曲线的交点为某个增量步所对应的载荷大小，当选择不同的增量步时，长直线就会在那个增量步上高亮显示，同时对应的载荷值也会显示在长直线旁。
另外，可以通过鼠标点击曲线上的点，对应的增量步的模型的模拟情况也会在模型窗口自动显示。
3结语利用DEFORM-3D软件模拟冷挤压成型过程，并对该过程进行了填充、流动、冷却和收缩等模拟分析，获得的数据直观可靠。
在不用制造模具的情况下可以尽早发现模具设计中的不足，保证了模具设计的合理性。
随着CAE软件的不断发展和广泛应用，将会大大缩短新产品的研发周期，提高锻造产品的质量。
DEFORM-3D软件对于材料，模具型腔充满性，起皱，夹层等模拟结果较为准确，但对于空气包覆、拉伤等无法模拟，通过数值模拟最大挤压力为883kN，挤压实际力为1050kN，得出模拟的挤压力比实际的挤压力要小16.9%左右。
参考文献：［1］《锻造工艺模拟》中国锻压协会编著.锻造工艺模拟［M］.北京：国防工业出版社，2009.［2］许勤周，郭志忠.CAE技术在数码相机注塑模设计中的应用［J］.塑料，2005，34(4):68-71.［3］詹春毅，岑运福.塑料注射成型冲模阶段中熔体流动的研究［J］.轻工机械，2006，24(2)：26-29.［4］申长雨.塑料模具计算机辅助工程［M］.郑州：河南科学技术出版社，1998.［5］王富耻.ANSYSl0.0有限元分析理论与工程应用［M］.北京：电子工业出版社，2006.［6］McMeeking R M.Finite element formulations for problems of large elastic plastic deformation［J］.J.Solids.Struct，1975，11(20)：601-606.［7］Lee E H,Kobayashi S.New solution to rigid-plastic deformation problems using a method［J］.Trans,ASME,J.Engr.Ind，1973(95): 865-869.［8］倪正顺，刘石柏，田胜利，等.铝型材挤压成型数值模拟与模具优化设计［J］.铸造技术，2012，33(5)：596-599.图9行程-载荷图Fig.9The diagram of stroke-load图8定点追踪图Fig.8The diagram of point tracking476··。