最新deform挤压模拟课程设计
(完整word版)DEFORM-2D有限元模拟正反挤压
学生学号123456 实验课成绩武汉理工大学学生实验报告书实验课程名称材料成型CAE综合实验开课学院材料学院指导老师姓名学生姓名学生专业班级成型0802班2011 —2012 学年第一学期实验课程名称：材料CAE综合实验实验项目名称DEFORM-2D软件的操作与实例演练实验成绩实验者专业班级成型0802 组别同组者实验日期年月日第一部分：实验分析与设计（可加页）一、实验内容描述（问题域描述）1．了解认识DEFORM-2D软件的窗口界面。
2．了解DEFORM-2D界面中各功能键的作用。
3．掌握利用DEFORM-2D有限元建模的基本步骤。
4．学会进入前处理、后处理操作。
5．学会对DEFORM-2D模拟得出的图像进行数值分析，得出结论二、实验基本原理与设计（包括实验方案设计，实验手段的确定，试验步骤等，用硬件逻辑或者算法描述）DEFORM是一套基于有限元的工艺仿真系统，用于分析金属成形及其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，帮助工程师和设计人员：设计工具和产品工艺流程，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。
DEFORM-2D适用于各种常见的UNIX工作站平台（HP，SGI，SUN，DEC，IBM）和Windows-NT微机平台。
可以分析平面应变和轴对称等二维模型。
它包含了最新的有限元分析技术，既适用于生产设计，又方便科学研究。
三、主要仪器设备及耗材1.计算机2.DEFORM-2D软件第二部分：实验调试与结果分析（可加页）一、调试过程（包括调试方法描述、实验数据记录，实验现象记录，实验过程发现的问题等）DEFORM-2D软件操作流程：一、前处理1. 创建新的问题打开DEFORM-2D软件，单击，“New Problem”,设置好存储路径，文件名改为英文。
2.设置模拟控制单击，打开Simulation Control窗口，设置单位为SI，如图，其他默认不变。
deform课程设计
deform 课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解并掌握“deform”的概念，了解其在物理、数学等学科中的应用；2. 学生能运用所学知识，分析并解决与“deform”相关的问题；3. 学生能掌握“deform”的基本性质和计算方法。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，进行实际问题的建模和分析；2. 学生能够通过小组合作，提高沟通协调能力和团队协作能力；3. 学生能够运用现代信息技术手段，收集和整理与“deform”相关的资料。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对科学的热爱，增强对学科知识的探究欲望；2. 学生树立正确的价值观，认识到科学技术对社会发展的积极作用；3. 学生通过学习“deform”，培养解决问题的信心和毅力，提高面对困难的勇气。
课程性质：本课程为学科拓展课程，以实际应用为导向，强调理论联系实际。
学生特点：学生具备一定的物理、数学基础，具有较强的逻辑思维能力和探究精神。
教学要求：教师应注重启发式教学，引导学生主动探究，关注学生的个体差异，提高学生的实践能力。
在教学过程中，将目标分解为具体的学习成果，便于教学设计和评估。
二、教学内容1. “deform”概念导入：通过案例分析，使学生理解“deform”的定义及其在实际生活中的应用。
相关教材章节：第一章“力与运动”，第三节“形变与弹性”。
2. “deform”的类型与计算方法：介绍不同类型的“deform”现象，学习相应的计算方法。
相关教材章节：第二章“物理量的测量”，第四节“应力和应变”。
3. 实际问题建模与分析：结合实际案例，引导学生运用所学知识建立模型，分析解决“deform”相关问题。
相关教材章节：第三章“力学应用”，第五节“弹性形变的应用”。
4. 小组合作与讨论：分组进行案例讨论，培养学生团队协作能力和沟通协调能力。
相关教材章节：第四章“小组合作学习”，第一节“团队合作的意义”。
5. 现代信息技术应用：指导学生运用现代信息技术手段，收集和整理与“deform”相关的资料。
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实验报告(第五组)
LOGO 单击Remesh Criteria按钮，设置为图示数据：
数据设置
LOGO
设置运动方向及速度
单击Movement按钮将上模的运动方向设置为Z方向，将上模的速度设 置为1mm/s。如图示：
LOGO
选择工作面
按钮。如
单击d.按钮，分别单击工件两个对称面后，点击 图示：
LOGO
但是我们都一一克服了，这次实验也培养了我么分析问题解决问题的能力，
也为我们今后的学习奠定了良好的基础。
LOGO
进行数据处理
回到先前界面，单击Run进行数据处理，时间大约半小时左右，耐心 等待处理结果
LOGO
微型齿轮挤压GIF动画模拟
LOGO
挤压齿轮的最大应力的GIF动画演示
LOGO
进行点的跟踪
点击Point Track按钮选取工件上6个点，如图示：
LOGO 应用Deform后处理系统进行stress应力分析
应力分析
LOGO
GIF动画
LOGO
分析
由图表以及GIF动画可以看出，6个点的应力先是随时间慢慢增大，大约在2秒
的时候打到最大值，而后维持了一段时间，大约3秒，在5秒左右随时间慢慢 减小，直至挤压结束。而且不同的点随时间的变化是不同的。
LOGO
内应力变化曲线
LOGO
分析
由图可以看出，内应力都随时间慢慢增大，其中，第四点，即靠近坯料表面 的应力变化最大，其余的5点变化趋势都比较紧凑。
进行体积补偿
单击Properties按钮，选择Active in FEM按钮进行体积补偿计算。
如图示：
LOGO
进行边界曲率，应变，应变率的设置
单击Mesh按钮，单击Weighting Factors按钮，将数据设置为如图示：
deform教程实用教案(2024)
利用deform软件自带的几何建模 工具，如线、面、体等基本元素 进行组合和编辑，构建出所需的 几何模型。
2024/1/30
导入外部模型
支持从CAD软件（如SolidWorks 、AutoCAD等）中导入已经建好 的几何模型，方便快捷。
布尔运算
通过布尔运算（并、交、差）对几 何模型进行组合和修改，以满足复 杂的建模需求。
deform教程实用教案
2024/1/30
1
目录
2024/1/30
• 课程介绍与目标 • 基础知识与操作 • 建模与网格划分 • 材料属性与边界条件设置 • 模拟计算与结果分析 • 案例实战与经验分享
2
01
课程介绍与目标
Chapter
2024/1/30
3
deform软件概述
deform软件是一款专业的有限元分析软件，广泛应用于 金属成形、热处理、焊接等领域的数值模拟。
2024/1/30
23
金属成形过程模拟案例
金属成形是制造业中常见的工艺之一，通过DEFORM 软件可以对金属成形过程进行精确的模拟，预测可能
出现的缺陷和优化工艺参数。
输入 模标拟步题骤
建立几何模型、定义材料属性、设置边界条件和加载 方式、划分网格、运行模拟并分析结果。
案例介绍
案例分析
展示模拟结果，包括成形过程中的应力、应变、温度 分布等，以及最终产品的形状、尺寸精度和表面质量
02
材料属性定义方法
在deform软件的材料库中选择合适的材料模型，输入相应的属性值；
或者通过导入外部材料数据库的方式，将材料属性导入到deform中。
03
注意事项
确保材料属性的准确性和合理性，避免对模拟结果产生不良影响。
挤压模课程设计个人小结
挤压模课程设计个人小结一、教学目标本节课的教学目标是使学生掌握挤压模的基本原理和应用，能够运用挤压模解决实际问题。
具体来说，知识目标包括：了解挤压模的定义、分类和特点；掌握挤压模的计算方法和设计原则；了解挤压模的应用领域。
技能目标包括：能够使用挤压模进行问题分析和解决；能够进行挤压模的计算和设计。
情感态度价值观目标包括：培养学生对挤压模的兴趣和好奇心；培养学生解决问题的能力和创新精神。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括挤压模的定义、分类和特点，挤压模的计算方法和设计原则，以及挤压模的应用领域。
具体来说，首先介绍挤压模的基本概念，包括挤压模的定义和作用；然后介绍挤压模的分类和特点，包括对称挤压模和非对称挤压模，以及它们的适用范围；接着介绍挤压模的计算方法，包括基本公式和计算步骤；最后介绍挤压模的设计原则，包括设计原则的定义和应用。
三、教学方法为了实现本节课的教学目标，我将采用多种教学方法，包括讲授法、讨论法和实验法。
首先，通过讲授法向学生介绍挤压模的基本概念、分类和特点，计算方法和设计原则，以及应用领域；然后，通过讨论法引导学生进行思考和讨论，解决实际问题；最后，通过实验法让学生亲自动手进行挤压模的实验，增强学生的实践能力。
四、教学资源为了支持本节课的教学内容和教学方法的实施，我将准备以下教学资源：教材和相关参考书籍，用于提供挤压模的基本知识和理论；多媒体资料，用于展示挤压模的实验和应用场景；实验设备，用于进行挤压模的实验和实践。
这些教学资源将帮助学生更好地理解和掌握挤压模的知识，提高学生的学习兴趣和实践能力。
五、教学评估本节课的教学评估将采用多种方式，以全面、客观地评价学生的学习成果。
主要包括以下几个方面：1.平时表现：通过观察学生在课堂上的参与程度、提问回答、小组讨论等表现，评估学生的学习态度和理解程度。
2.作业：布置相关的作业，要求学生在规定时间内完成，通过作业的完成质量评估学生的掌握程度。
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
DEFORM课程设计
第一章工艺参数的确定1.1材料数据材料为黄铜（DIN_CuZn40Pb2）管，空心坯料为Φ90×25㎜规格尺寸，便于挤压。
1.2实验数据的计算：1.2.1挤压温度挤压温度对热加工状态的组织、性能影响极大，挤压温度越高，制品晶粒越粗大，由于黄铜在730℃时塑性最高，而在挤压过程中由于变形，摩擦产热使坯料温度升高，若把黄铜预热到730℃，则在挤压过程中坯料温度可能超过最佳塑性成型温度，所以取500℃较好。
1.2.2挤压速度挤压速度低，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,热量传递来不及进行，有可能形成变形区内的绝热挤压过程，使金属的出口温度越来越高，导致制品表面裂纹。
实际生产中，挤压温度高时，必须在较低速度下进行挤压，速度选择为1.5㎜/s。
第二章 工模具尺寸的设计2.1 模子的设计2.1.1 模角α锥模的模角在45°～60°，在此范围内的模挤压力最小。
此设计使用模角为60°。
2.1.2 工作带长度h g 和直径d g工作带又称定径带，其用以保证制品尺寸和表面质量。
挤压黄铜时工作带长度一般为8～12mm ，此设计选用工作带长度为h g =10mm 。
模子工作带直径与实际所挤压的制品直径并不相等。
挤压管材时的模孔直径为：d g =（1+k ）d 0式中d 0——管材的名义直径；k ——裕量系数,对黄铜而言，裕量系数k=1%～1.2%。
则工作带直径为：d g =66×（1+1%～1.2%）mm=（66.66～67.32）mm对此设计选用工作带直径d g =67mm 。
2.1.3 出口直径D ch模子的出口直径一般应比工作带直径大5mm 左右，此设计出口直径D ch =77mm 。
2.1.4 模具直径D 和厚度H模子的外圆直径D 和厚度主要取决于其强度和标准化系列来考虑的。
根据经验，对管材，模子的外圆直径D=（1.25～1.45）D p ，故模子的外圆直径选择D=100mm 。
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1234567891011121314课题 : 材料成型计算机模拟151617系别 : 机械工程学院1819专业班级 : 11级材控1班2021指导教师 : 张金标2223组别 : 第五组2425262014年6月铜陵学院机械工程学院课程设计2728第一章课程设计内容及任务分配..................................... - 1 - 291.1 概述.......................................................... - 1 - 301.2 设计目的...................................................... - 1 - 311.3 设计内容...................................................... - 2 - 321.4 设计要求...................................................... - 2 - 331.5 挤压方案任务分配 .............................................. - 2 - 34第二章工艺参数 .................................................. - 5 - 352.1 工艺参数的设计 ................................................ - 5 - 362.1.1 摩擦系数的确定 .............................................. - 5 -2.1.2 挤压速度的确定 .............................................. - 5 -37382.1.3 工模具预热温度的确定 ........................................ - 6 - 39第三章模具尺寸的确定 ............................................ - 7 -3.1 挤压工模具示意图 .............................................. - 7 -40413.2 模具尺寸的确定 ................................................ - 7 - 423.2.1挤压模结构尺寸的确定......................................... - 8 - 433.2.2 挤压筒结构尺寸的确定 ........................................- 10 - 443.2.3 挤压垫的结构及尺寸确定 ......................................- 12 - 45第四章实验模拟及数据提取分析....................................- 13 -464.1挤压工模具及工件的三维造型.....................................- 13 - 474.2 挤压模拟......................................................- 13 - 484.3 后处理........................................................- 16 - 494.4分析数据.......................................................- 16 -4.5 坯料温度对挤压力的影响.........................................- 17 -50514.6 坯料预热温度对破坏系数的影响...................................- 18 - 52个人小结..........................................................- 19 -参考文献..........................................................- 33 -5354附表《塑性成型计算机模拟》课程设计成绩评定表55565758596061第一章课程设计内容及任务分配62631.1 概述64挤压是对放在容器（挤压筒）内的金属坯料施加外力，使之从特定的模孔中流出，获6566得所需要断面形状和尺寸的一种塑性加工方法，有正挤压、反挤压、组合挤压、连续挤压、67静液挤压等多种形式。
挤压成形能充分发挥金属塑性，获得大变形量，实现由坯料到成品68的一次成型。
挤压变形能显著改善金属材料的组织，提高制品的力学性能、尺寸精度和表69面质量。
因此，挤压是金属材料加工的一种应用广泛的成形方法，适用于薄壁、细长的管、70线、型材的生产，特别是断面复杂的异型材的加工生产。
但是，挤压变形也存在制品组织与性能不均、工模具磨损快和设备负荷高等缺点。
挤7172压制品的组织性能、表面质量、尺寸及形状精度、工模具损耗以及能量消耗都与坯料、挤73压工艺、工模具结构尺寸和形状等因素相关。
因此，挤压工艺与工模具的设计合理与否是74挤压成形的关键。
75本设计以140mm棒材（黄铜DIN_CuZn40Pb2）挤压成形为例，研究挤压变形工艺参76数、模具结构形状与尺寸对金属流动、变形力等参数的影响，通过DEFORM软件模拟分析参数的合理性7778。
791.2 设计目的8081掌握挤压变形工具设计方法，巩固挤压变形理论与知识，进一步熟悉数值模拟软件的82使用方法，培养CAE在金属塑性成形中的应用技能。
83设计棒材挤压工艺参数和模具结构参数，运用DEFORM软件模拟分析设计参数的合理84性。
851.3 设计内容868788（1）运用金属塑性变形理论、金属挤压成形理论与工艺的知识，选择坯料，设计挤89压工艺参数。
90（2）根据挤压变形工具设计理论与方法设计主要工具，包括挤压模、挤压筒和挤压91垫。
（3）选择设计参数，制定设计方案。
9293（4）制定设计过程与步骤。
94（5）挤压成形的CAE分析。
95961.4 设计要求97（1）以挤压工艺参数如挤压初始温度、挤压速度和摩擦系数等，变形工具结构参数9899如模具锥角、定径带长度待等为设计参数。
100（2）本设计分组进行，9名左右学生为1组，分组方案见表1。
每组学生选择1至2 101个设计参数，共同设计方案，设计方案9个。
每名学生独立完成本组内的1个设计方案的102设计过程。
103（3）组内学生共享本组的设计数据，共同讨论、分析设计结果，得出设计结论，共同撰写1份设计报告正文。
104105（4）每位学生独立撰写设计小结，组长着重阐述本组设计工作简况，小组成员着重106简述自己工作简况，与报告正文一起装订、提交。
1071081.5 挤压方案任务分配109110我们设计小组的任务是以工模具预热温度为变化量来探究挤压过程中对各个参数的111影响，部分实验参数及成员任务分配如表1-1所示。
表1-1 挤压方案任务分配表112113 114第二章 工艺参数115 2.1 工艺参数的设计 116117 确定挤压工艺参数时，可以综合考察金属与合金加工时的可挤压性和对制品质量的要118 求（尺寸与形状的允许偏差，表面质量，组织和性能等），以满足提高成品率与生产率的119 需要。
热挤压过程的基本参数是挤压温度和挤压速度（或金属出口速度），两者构成了对120 挤压过程控制十分重要的温度-速度条件。
在选择挤压工艺参数时，一般是在理论分析的121 基础上进行各种工艺试验，考察产品质量，并参考实际生产的经验值。
122 2.1.1 摩擦系数的确定123 在横断面上，由于外层金属在挤压筒内受摩擦阻力作用而产生剪变形，使外层金属的124 晶粒遭到较大破碎，且在挤压制品断面会出现组织的不均匀性。
在制品的长度上，也是由125 于外摩擦的作用，出现组织的不均匀性。
因此，设计合理的摩擦系数，对于成功实现挤压126 模拟十分重要。
在满足一定条件下，本设计取挤压垫摩擦系数为0.3，挤压筒与挤压模摩127 擦系数均取0.3。
128 2.1.2 挤压速度的确定129 挤压时的速度一般可分为三种：挤压速度——挤压机主柱塞、挤压杆与挤压垫的移动130 速度；金属流出速度——金属流出模孔时的速度；金属变形速度（也称变形速率）——单131 位时间内变形量变化的大小。
132 通常挤压速度越大，不均匀性流动加剧，副应力增大，在挤压制品上会引起周期性周133 向裂纹或破裂。
挤压速度的影响通过以下三个方面起作用：第一，挤压速度高，流动更不134 均匀，副应力增大；第二，挤压速度提高来不及软化，加快了加工硬化，使金属塑性降低；135 第三，挤压速度的提高，增加了变形热效应，是铸锭温度上升，可能进入高温脆性区，降136 低金属加工塑性。
137 综上，挤压速度的确定需在一个允许的范围内，因此在黄铜的允许挤压速度范围内去138 挤压速度值为401s mm -⋅。
1392.1.3 工模具预热温度的确定140141挤压时，工模具需要进行预热，如果不预热的话，坯料与挤压模具间温差较大，会产142生较大的热转递，从而使坯料的温度分布不均匀，影响成品件的性能。
故设计工模具预热温度为400℃。
143144第三章 模具尺寸的确定145 3.1 挤压工模具示意图 146 147 148 149 150 151 152153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165166 3.2 模具尺寸的确定 167168 根据挤压机的结构、用途以及所生产的制品类别的不同，挤压工具的组成和结构形式169 也不一样。
挤压工具一般包括：模子、穿孔针或芯棒、挤压垫、挤压杆和挤压筒。
此外，170 还包括其他一些配件如：模垫、支撑环、压力环、冲头、针座和导路等。
本设计主要针对171 基亚通、挤压模、挤压垫进行结构及尺寸的设计。
172 根据设计任务书，挤压制品的直径m d 为mm 16φ，坯料的规格为mm 300140⨯φ，故可173 做以下设计。
174图2-1 挤压工模具示意图3.2.1挤压模结构尺寸的确定175 模子是挤压生产中最重要的工具。
它的结构形式、各部分的尺寸，以及所用的材料和176 加工处理方法，对挤压力、金属流动均匀性、制品尺寸的精度、表面质量及其使用寿命都177 有极大的影响。