最新deform模拟坯料在旋转锻造中的应力变形

deform冲压模拟案例01简介金属旋压是一种复杂的金属塑形变形过程，广泛应用于航空、航天、军工等金属精密加工技术领域。

旋压主要分为普通旋压和强力旋压，其中强力旋压使初始坯料厚度发生改变，变形过程较复杂。

目前旋压工艺的研究大部分仍采用传统的试验方法研究，对旋压的过程控制依赖于经验值，生产过程中一旦产生缺陷，原因也不能很好地解释。

而在数值模拟仿真技术和软件成熟的今天，应当快速采用计算机数值模拟的方法对其进行了研究，对不同工艺参数下的强力旋压过程进行了模拟，获得了成形角、减薄率、进给比等工艺参数对等效应力和旋压力的影响规律，为旋压工艺参数的选择和优化提供了依据。

旋压过程是点接触并接触位置不断发生变化，在模拟计算时边界接触条件高度非线性，使得旋压成形机理较复杂，旋压工件各点的应力、应变分布很不均匀。

因此大部分金属成形仿真软件对于旋压模拟都比较费力，设置过程复杂，计算速度慢，导致计算结果很难与实际保持一致，需要多次调试模拟设置，这些困难阻碍了数值模拟与旋压工艺的结合使用。

对于旋压过程模拟，多年来SFTC公司对旋压模拟在DEFORM通用模块应用实践基础上总结经验，不断研发改进，在DEFORM软件最新版本v11.2中正式推出了专业旋压模拟向导式模块Flow Forming，将复杂的旋压有限元设置内部优化处理，工艺研发人员只需按照向导界面提示，导入实际几何模型和工艺参数，即可完成模拟，整个设置过程犹如高级仿真专家指导一般，实现了旋压模拟的高效、高精度仿真计算。

02技术特点1、向导式工艺设置界面Flow Forming旋压工艺仿真是DEFORM最新推出的向导式模块，该模块面向专业的旋压工艺技术人员，无需学习复杂的有限元理论和DEFORM软件的基础操作设置，只需按照界面提示，输入几何模型、运动参数、选择材料即可完成模拟设置。

其余高级设置均自动生成或有推荐值填入。

几何模型创建时，旋压的工件和模具几何均为轴对称物体，一般画图建模都是先创建二维几何，再绕对称轴旋转成三维模型。

实验一：挤压变形过程数值模拟题目：工艺参数•锻造速度：5mm/s•摩擦系数：剪切摩擦，0.2材料：AL-5083要求•独立完成模拟过程分析，写出详细的分析报告•给出盘形件的等效应力、等效应变及流线分布图•给出载荷曲线答：（1）一、以UG软件作出锻件的三维实体图如图所示，算得其体积V=7086.4369mm3。

从而选择的毛坯为：Φ=25mm,H=15m进行锻造。

二、用CAD软件画出1/2的毛坯、上模、下模平面图，如下图所示：毛坯上模下模（2）：建模过程：将单位定义为公制。

坯料的参数设计，首先定义坯料对坯料进行网格划分：（600个网格）定义材料为AL-5083：定义坯料的边界条件：上模的参数设计：上模定义为刚体下压速度为5mm/s：定义下模，刚体材料调整上模、坯料和下模的位置：定义摩擦系数为0.2：定义步长为0.0158mm/s：对模型进行检查、保存，然后进行计算：（3）后处理结果分析：锻件模拟结果如下，可以看到模腔填充完整，但产生少量飞边。

一、等效应力分析：从应力图可以看到红色区域内承受较大的应力。

二、等效应变：分析：从应变图可以看出在坯料的圆角附近区域，其应变值较大。

三、速度场矢量图：分析：从流线图可以看出，坯料向上下两凹腔和分型面出流动。

四、载荷——行程图：分析：从图中可以看出，开始时随着上模的下行载荷缓慢增加，当坯料圆柱外表面与上下模接触后，载荷随着上模的下行急剧增加，当坯料充满模腔时，载荷达到最大值。

五：流线图：分析：从图中可以看出在坯料中部流线变形很小，随着半径的增大流线越往外弓曲。

实验二：非等温问题数值模拟问题：用实验一的模型对坯料，上下模在锻后温度进行模拟。

其中坯料材料选择AlMgMn ，温度选择3000C ，模具材料选择D5-1U ，温度为1000C 。

（1）具体建模过程如实验一所示，主要区别是对模具的网格划分和坯料与模具、模具与环境、坯料与环境的热交换。

上下模网格划分都是200格，热交换定义如下图：坯料与模具热交换定义：对建立的模型进行检查、保存并计算：（2）后处理：模拟结果如下图所示：有图可以看出，锻件充型完好。

DEFORM模具应力分析在金属成形工艺制定中，我们期望生产出合格、高质量的锻件，，而另一方面，模具的质量和寿命也是非常重要的一部分，DEFORM数值模拟的应用完美的解决了这两个问题。

今天我们主要认识一下模具应力分析的重要性及方法。

对于企业来讲，市场竞争日益激烈，生产成本也在逐年上升，当产品批量较大时，模具应力与磨损的分析与优化所带来的经济价值显而易见，而小批量产品的模具往往被大家所忽略，如果我们仔细核算小批量产品的模具研究价值，会发现能够带来的经济价值不可小觑，批量小往往品种也较多，如果设计不合理同样会出现模具易开裂、打塌、磨损等各种缺陷，而直接采用最好的模具材料、最大的轮廓尺寸设计模具，又会造成不必要的浪费。

对于模具工程师来讲，掌握了模具应力分析与优化的技能，也是自我价值的体现。

另外，DEFORM模具应力分析是一项非常简单而又不会花费多少时间和精力的工作，因此无论是大批量产品还是小批量品种的模具，都是非常有必要进行这项工作。

DEFORM模具应力分析提供了两种方法，插值法和耦合法。

插值法如下图所示，是在锻件产品变形模拟计算完成之后，通过反向插值的方式，将工件上的受力反作用到模具表面，之后通过计算达到力的平衡，从而得到模具的受力分布。

这种方法的优点在于计算时间短，往往几分钟内计算完成，更快获得结果，缺点是一次计算只能获得其中一步状态下的应力分布结果，通常情况下，我们选择的是锻造载荷力最大的一步进行应力分析，此时模具整体受力也最大，模具应力分析结果也最可靠。

插值法应力分布结果采用插值法模具应力分析时，为了工艺人员方便使用，DEFORM软件提供了向导式模块，能够在成形模拟完成之后，快速连续计算模具应力，设置过程简单明了。

应力分析向导式设置界面耦合法模具应力分析是指在计算工件成形过程中，同时计算模具应力分布。

耦合法的优缺点正好与插值法相反，计算能够得到每一步的应力分布状态，这种方法需要将模具设置为变形体，多变形体模拟计算时间较长，占用的存储空间也较大，而且多个不同类型的变形体耦合变形需要强大的计算能力和更加精准的算法。

第4章坯料和模具优化设计4.1引言由于曲轴坯料形状复杂，尺寸较大，如果坯料的形状设计不合理，则会产生坯料难以充满型腔或材料浪费等问题。

而模具设计质量又直接关系到制品的质量、成本及生产周期，如果模具设计不合理，则模具的使用寿命将会大大降低，企业的生产成本将会大大提高，造成经济效益的损失。

因此，本章将着重说明坯料和模具的具体优化过程。

4.2坯料优化设计4.2.1毛坯设计优化改进。

由于曲轴形状复杂，在热模锻仿真模拟过程中，由于坯料受力不均匀，导致坯料受压后弯曲出现了毛坯弯曲滑模现象。

表4.1显示的是初期毛坯的金属流向。

表4.1金属流向5步30步67步93步因此，为克服坯料弯曲的现象，将坯料尺寸向背离弯曲方向偏移设计，以保证飞边均匀分布，坯料充型完整。

经改良后坯料和模具如图4.1所示。

图4.1 改进后的坯料4.2.2坯料尺寸优化由于曲轴形状复杂，难以充型完整，模锻过程坯料多点受力，导致坯料弯曲成型，给坯料设计带来很大的困难，本课题尝试了数十个不同的坯料方案，根据最后结果显示的曲轴充型状况及飞边分布情况选取最优方案。

在此挑选出四种具有代表性的坯料设计方案，并根据相应的问题进行逐步优化。

方案一：坯料是根据型腔本身形状所设计，但可以发现坯料尺寸严重不足，且几乎没有飞边，两端和深腔处都未充型满，表现在坯料不够。

如图4.2所示，坯料体积为4113994.03 立方米。

图4.2 方案一方案二：根据坯料一的充型情况对坯料二做出相应改善，减小了坯料两端直径，且增大了坯料尺寸，增大坯料大小端倒圆角并减小了坯料轴线曲度。

观察得出坯料二的充型状况较坯料一完整，但是充型过程坯料发生偏移且较为严重。

而坯料两端飞边过多且分布不均匀，导致材料浪费。

如图 4.3所示，坯料体积为4282371.63 立方米。

图4.3方案二方案三：根据坯料二在锻造过程中产生的缺陷设计了本方案，坯料三相对于坯料一、坯料二作出了很大的创新：坯料轴线对称，并减小了两端的直径，在坯料与模具受力点处凹陷以保证受力平衡。

DEFORM在模具方向的数值模拟应用浅谈DEFORM模具方向数值模拟上应用杨佳峰0910121087 ０９材控一班引言：在现代工业生产中，模具是生产各类产品的重要工艺装备，它以其特定的形状通过一定的方式使其原料成形。

采用模具生产零部件成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。

世界上一些工业发达的国家，模具制作技术的发展非常迅速。

模具制造水平的高低已成为衡量一个国家机械制造技术水平的重要标志之一。

所以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，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。

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。

而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。

DEFORM软件的介绍DEFORM是一套基于有限元的工艺仿真系统，通过在计算机上模拟整个加工过程，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。

它是在一个集成环境内综合建模、成形、热传导和成形设备特性进行模拟仿真分析。

适用于热、冷、温成形，提供极有价值的工艺分析数据。

如：材料流动、模具填充、锻造负荷、模具应力、晶粒流动、金属微结构和缺陷产生发展情况等。

DEFORM功能与2D类似，但它处理的对象为复杂的三维零件、模具等。

基于DEFORM-3D的Al2024锻造成形模拟冉乙川;崔超;周丽【摘要】利用DEFORM-3D有限元分析软件对Al2024材料进行锻造模拟,分析各变形工艺参数对Al2024材料锻造过程的应变场、损伤场和平均晶粒尺寸的变化规律.结果表明:随着压下量增大,锻件内部的变形不均匀程度加剧,且平均晶粒尺寸逐渐增大;随着温度的增加,最大应变、损伤和平均晶粒尺寸越来越大,从400℃增加到450℃时,最大损伤值有明显增大;当温度达到500℃时,平均晶粒尺寸减小.%The forging process of Al2024 are simulated by DEFORM-3D software.The influence of the deformation parameter on strain field,damage field and average grain size of Al2024 during forging process were analyzed.The results show that with the increase of rolling reduction,the degree of deformation in the forging increases and the average grain size increases gradually.With the increase of temperature,the maximum strain,damage and average grain size become larger and larger,and the maximum damage value increases obviously from 400℃ to450℃.When the temperature reaches 500℃,the average grain size decreases.【期刊名称】《沈阳理工大学学报》【年(卷),期】2017(036)004【总页数】5页(P78-82)【关键词】DEFORM-3D;Al2024;锻造【作者】冉乙川;崔超;周丽【作者单位】沈阳理工大学机械工程学院,沈阳 110159;沈阳理工大学机械工程学院,沈阳 110159;沈阳理工大学机械工程学院,沈阳 110159【正文语种】中文【中图分类】TP391铝合金由于密度低、比强度高、耐腐蚀强、易导热导电、塑性和加工性能良好、成本低等一系列优点，是航空航天等领域的主要结构材料。

#技术应用#Deform在锻造中的应用田甜¹张诗昌(武汉科技大学钢铁冶金与资源利用省部共建教育部重点实验室湖北武汉430081)摘要介绍了Defor m软件在锻件锻造成形过程的选型和应用,并通过实例分析介绍了该软件在网格划分、应力和应变分析、点的跟踪等方面的应用,并提出了其存在的问题。

关键词De for m软件塑性成形有限元分析中图分类号TP391.7TG31文献标识码BApp lica tion of Deform i n Forgi ngT ian T ian Zhang Shichang(College of Sc ience andM eta ll u rgi c al Engi n eer i n g,Wuhan U niversity of Scienceand Technol o gy,Wuhan430081)AB STR AC T In th i s paper,Defor m i n the process of large forgi ngs of t he applicati on and se lecti on of a shap i ng is descr i bed.So m e ty p i ca l applica ti ons of De f or m are de m onstrated w it h an examp l e i n si m u l a ti ng m e tal p l astic de2 for m ati on such as the distributi on of eff ec ti ve stress and e ffecti ve stra i n,track i ng of point.And vie ws are expressed a2 bo ut existi ng questi ons.K EY W OR DS Defor m soft ware P lasti c defor m atio n FE M analysis1引言随着计算机技术的快速发展,有限元技术在工程设计和分析中得到了广泛的应用,并构成了计算机辅助工程技术的核心。

deform后处理state variable type中各项参数的意义关于deform模拟中的摩擦模型~～以前模拟的时候，我只是选择了一个摩擦，就直接开始模拟了，关于为什么要选这个摩擦，选择的标准是什么,我相信很多人都不太清楚吧~～这几天我结合师兄给我的解释，还有自己差的一些资料，给大家讲一讲，希望能共同进步，大家有什么想法也可以聊一聊~～摩擦模型金属塑性成形过程中,工件与模具之间有相对运动,从而造成工件与模具之间存在着摩擦力。

有限体积数值模拟中,常采用以下两种摩擦模型: (1) 库仑模型在低接触压力的塑性成形中,多采用库仑摩擦模型:F =μσ 式中μ为摩擦系数,σ 为工件与模具之间的正压力。

nn(2) 塑性剪切模型对于高接触压力的塑性成形问题,则多采用塑性剪切摩擦模型,即当摩擦剪切应力超过材料屈服应力沿剪切方向的分量系数m 之后,工件开始作相对滑动。

F = mτyield在对锻件模拟进行优化设计的时候，摩擦因子的选择很重要~～有时候模拟的时候会产生锻造中最重要的缺陷---折叠~～当然，可对工艺路线进行修改来消除这个缺陷~～但是，有时候可以不修改工艺路线就可以改善这样的缺陷~～先通过了解材料的流动规律，如果产生折叠，你可以考虑将某个模具和坯料的摩擦因子改大一些，让和这部分模具接触的材料流动的慢一些，其他地方流动的快一些，这样的话，有时候是可以改善折叠的缺陷的~～当然，有时候模拟时模具的速度也是有影响的~～太快的话，也会产生折叠缺陷的。

具体的参数需要反复的试验，才能够得到优化的结果~～我在我一个以毕业的博士师兄论文上，看到过这样的模拟~～是对一个法兰的模拟，不同的摩擦因子在不同的地方能产生折叠缺陷~～所以，大家在模拟的时候，摩擦因子不能随便定，要不断地修改，来最终的得到优化的结果~～通常对于塑性变形有剪切运动的塑性模拟就可以使用剪切摩擦力模型，而例如杆件镦粗的情况下则应该采用库仑摩擦。

摩擦系数的选择一般可以参考建议值。

学生学号实验课成绩学生实验报告书实验课程名称成型模拟分析基础开课学院材料学院指导教师姓名学生姓名学生专业班级2011-- 2012学年第一学期实验教学管理基本规范实验是培养学生动手能力、分析解决问题能力的重要环节；实验报告是反映实验教学水平与质量的重要依据。

为加强实验过程管理，改革实验成绩考核方法，改善实验教学效果，提高学生质量，特制定实验教学管理基本规范。

1、本规范适用于理工科类专业实验课程，文、经、管、计算机类实验课程可根据具体情况参照执行或暂不执行。

2、每门实验课程一般会包括许多实验项目，除非常简单的验证演示性实验项目可以不写实验报告外，其他实验项目均应按本格式完成实验报告。

3、实验报告应由实验预习、实验过程、结果分析三大部分组成。

每部分均在实验成绩中占一定比例。

各部分成绩的观测点、考核目标、所占比例可参考附表执行。

各专业也可以根据具体情况，调整考核内容和评分标准。

4、学生必须在完成实验预习内容的前提下进行实验。

教师要在实验过程中抽查学生预习情况，在学生离开实验室前，检查学生实验操作和记录情况，并在实验报告第二部分教师签字栏签名，以确保实验记录的真实性。

5、教师应及时评阅学生的实验报告并给出各实验项目成绩，完整保存实验报告。

在完成所有实验项目后，教师应按学生姓名将批改好的各实验项目实验报告装订成册，构成该实验课程总报告，按班级交课程承担单位（实验中心或实验室）保管存档。

6、实验课程成绩按其类型采取百分制或优、良、中、及格和不及格五级评定。

附表：实验考核参考内容及标准观测点考核目标成绩组成实验预习1．预习报告2．提问3．对于设计型实验，着重考查设计方案的科学性、可行性和创新性对实验目的和基本原理的认识程度，对实验方案的设计能力20%实验过程1．是否按时参加实验2．对实验过程的熟悉程度3．对基本操作的规范程度4．对突发事件的应急处理能力5．实验原始记录的完整程度6．同学之间的团结协作精神着重考查学生的实验态度、基本操作技能；严谨的治学态度、团结协作精神30%结果分析1．所分析结果是否用原始记录数据2．计算结果是否正确3．实验结果分析是否合理4．对于综合实验，各项内容之间是否有分析、比较与判断等考查学生对实验数据处理和现象分析的能力；对专业知识的综合应用能力；事实求实的精神50%实验课程名称材料成型数值模拟实验项目名称利用DEFORM3D模拟镦粗锻造成型实验成绩实验者专业班级组别同组者实验日期2011年11月6日第一部分：实验预习报告（包括实验目的、意义，实验基本原理与方法，主要仪器设备及耗材，实验方案与技术路线等）一、实验目的1）了解认识DEFORM-3D软件的窗口界面。

DEFORM™材料试验流动应力Flow StressDescribes a material’s resistance to being deformed or having its shape changed.A measure of the force needed to make the material flow ordeform摩擦Friction损伤Damage材料数据与模拟结果应力Stressz直接影响成形力Directly affects die loads z直接影响模具的应力分布Directly affects die stresses z 对流动应力影响不大Little effect on general flowstress加工硬化Work hardening behaviorz 影响金属流动Affects flow behavior z影响载荷，应力等Also affects loads, stresses, etc.材料数据与模拟结果软化Thermal softening behaviorz影响金属的流动Affects flow behavior–特别在热成形中，低温和高温合金Particularly in hotforming, light or high temp alloys–可能对温成形也有影响May have an influence on warmformingz对载荷的影响同应力Same effects on loads asstress材料数据数据准备Flow Stressz流动应力Influences and variations z影响因数及修正值材料试验Testing Techniques误差原因Sources of Error最小化误差Minimizing Error修正方法Correction techniques数据准备材料试验条件应该同工厂实际保持一致性z温度Temperature rangez应变率Strain ratez应变Strain材料数据可以通过前处理器pre-processor或使用Excel输入流动应力测试影响因数Factors Influencing Flow Stress z含炭量Carbon Contentz合金含量Alloy Contentz退火状态Anneal State–as received–normalized–spherodized注意不同材料供应商的材料稳定性材料试验压缩试验Compression Test 拉伸试验Tension Test扭转试验Torsion Test材料试验对于所以试验:z预先设定试验速度，材料试验设备要有足够的功率提供任何试验条件下的所需变形速度z力的测量一般在固定端进行z试样的变形（高度或是扭转角）将在整个过程中被测量并记录材料变形数据主要来源于均匀的单向轴向变形, 就需要对所得数据进行修正z如果变形不均匀材料试验 压缩试验Compression Testz圆棒试样高径比1.5:1 到2:1 z 压缩试验采用平面镦头z 由镦头或压机读取试样高度压缩试验Compression test h o FA oD o A 1D 1h 1F 优点Advantages z 装置简单，z试样准备数量较少z 可获得较大的应变（1.1~1.2）时数据 缺点Disadvantagesz摩擦将引入较高载荷测量值z 较大变形时，鼓形以及倒转可能引起非均匀变形材料试验拉伸试验Tension Testz 指定形状的试样被夹住两端，拉伸至破坏优点Advantages z 简单易行，所需时间较短z 消除摩擦的影响缺点Disadvantages z 一旦出现缩颈，变形将不再为单向应变，需要修正z 破裂在较低应变（0.5~0.6）时就产生，对于大应变需要进行插值z 试样需要机加工拉伸试验Tension test h o h f材料试验压缩试验Compression test 应用最广z变形模式和锻造类似z较之拉伸试验有较大应变误差原因摩擦Frictionz在压缩试验中使得有限载荷增加z形成鼓形及不均匀变形绝热升温Adiabatic heating, 较大应变时影响更为明显z降低流动应力最小化误差高径比High length/diameter aspect ratio (2:1)抛光镦头Polished dies润滑Excellent lubrication数据输入Strain -Strain Rate -Temperature 数据点-6 -8 个z Strain间隔z Strain rate:–.001, .01, .1, 1, 10, 100, etc–100 (.001, .1, 10 …)100 to 200 degree F (50 -100 C) 温度间隔z Temp -Flow stress 必须在每个strain-strain rate-temperature 点上都有数值，0 会造成模拟计算失败摩擦系数摩擦系数的相关影响z 金属流动Flow behavior–自由挤压Free extrude vs. 镦粗upset –复合挤压combined forward/backward extrude z 成形载荷Loads实际运用z 如有疑问，试以不同数值并比较结果–相似结果表明影响不大–不同:»重新测量»润滑影响摩擦系数测定摩擦系数Ring testz环形试验Double cup extrusion test z双杯挤压试验/反挤压试验Forward/reverse extrusion test z正摩擦系数双杯挤压试验Double Cup extrusion test z上模运动，下模静止z摩擦力和杯深成比例摩擦系数正/反挤压试验Forward/Reverse Extrusion Test z摩擦力和正，反向挤压长度比有关损伤经验Experience试验Numerous tests: See SFTC Reference Paper #1 (available on request from SFTC)。

deform11.0实施例
DEFORM 11.0是一款专业的金属成型仿真软件，它可以模拟金属加工过程中的各种现象，为工程师提供优化工艺方案的依据。

下面是一个DEFORM 11.0实施例，以演示如何模拟落料拉伸成形过程：
1. 打开DEFORM 11.0软件，创建一个新的项目。

2. 在项目浏览器中，双击“材料”节点，添加所需的金属材料属性，如密度、弹性模量、泊松比等。

3. 双击“几何”节点，创建一个拉伸件的3D模型。

可以使用软件内置的绘图工具或导入现有的CAD文件。

4. 在“工艺”节点下，设置拉伸工序的参数，如拉伸方向、拉伸速度、摩擦系数等。

5. 双击“分析”节点，启动仿真分析。

DEFORM 11.0将根据设定的工艺参数，模拟拉伸过程中的应力、应变、厚度分布等变化。

6. 分析完成后，查看结果。

软件会自动生成各种分析报告，包括最大应力、最小厚度、成形极限等。

7. 根据分析结果，优化工艺参数，如调整拉伸速度、增加润滑等，以提高成形质量。

8. 若需进一步优化，可以重复步骤5和6，直至达到满意的成形效果。

9. 最后，将优化后的工艺方案应用于实际生产，以提高金属拉伸成品的质量。

这个实施例仅是DEFORM 11.0软件应用的一个简要概述。

实际上，DEFORM 11.0还具备丰富的功能，可以模拟多种金属成型工艺，为工程师提供全面的工艺优化解决方案。

1.我用deform模拟轧制过程时，推动块（pusher）和轧件（slab）再整个运动过程中始终粘在一起，我设置多个轧辊速度都不能使其分离，为什么？请高手指点？（1）你给推动块设置一个速度时间曲线就可以了吧，让它在某一时间停下来，不就分离了2.DEFORM的一些参数跟我们传统理工科的习惯很不一致，导致建模、模拟的时候经常会莫名的出错，而且很难找出问题出在哪里！比如：(1)边界条件设置（BDRY）中的压强（pressure）——按照我们的习惯，施加在面上的应为压应力（因为是压强嘛），如果想设置为拉应力的话，要取负值；可在DEFORM中却是相反的。

不信你建个简单的立方体模型，上下面加压（正的值），模拟结果很明显是物体被拉长了！(2)旋转方向设置——如果从旋转轴的箭头方去看，我们通常以顺时针为正；可是在DEFORM中是反过来的！而且有的时候你选了轴，可在用系统选定旋转中心点后（俗称小绿帽），刚刚选好的轴会更改，本来你选的-X，它有时会变成+X（很奇怪！），出现这种情况只能通过正负值的设定来改变旋转方向了。

特别是在轧制、旋压加工的时候，千万要看准工作辊旋转方向！(3)边界条件设置（BDRY）中的力（force）——这地方的正负值仅仅是决定方向的，更值得注意的地方是：有时候你设置的拉力或张力在生成DB文件的时候不写入的（可能是DEFORM有个许可范围，你设置的值溢出了），也就是说你的边界力是没有加上去的，模拟的时候为零。

还要注意，你输入的力值是加在每个所选的节点上的，举例：你想在面上加载100kN的力，面上节点数为100，这时你在力值的输入窗口所写的值应为1kN。

类似的细节问题还有很多，一不小心或稍有不熟悉就可能出问题，而且很难排查出，最伤人了！(1)正应力—拉、负应力—压是常识呀；旋转方向的判别采用右旋定则，即右手握住旋转轴，大拇指伸直与旋转轴正向一致。

3.我用Dform 3D进行轧制模拟，起初用稳态ALE模型，但是轧件扭曲很严重，计算很快就终止了。

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。

一．DEFORM软件介绍DEFORM系列软件是由位于美国Ohio Clumbus的科学成形技术公司（Science Forming Technology Corporation）开发的。

该系列软件主要应用于金属塑性加工、热处理等工艺数值模拟、它的前身是美国Battelle实验室开发的ALPID 软件。

在1991年成立的SFTC公司将其商业化，目前，Deform软件已经成为国际上流行的金属加工数值模拟软件之一。

其主要软件产品有：1. DEFORM-2D（二维）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。

2. DEFORM-3D（三维）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。

可以分析复杂的三维材料流动模型。

用它来分析那些不能简化为二维模型的问题尤为理想。

3. DEFORM-PC（微机版）适用于运行Windows 95，98和NT的微机平台。

可以分析平面应变问题和轴对称问题。

适用于有限元技术刚起步的中小企业。

4. DEFORM-PC Pro（Pro版）适用于运行Windows 95，98和NT的微机平台。

比DEFORM-PC功能强大，它包含了DEFORM-2D的绝大部分功能。

5. DEFORM-HT（热处理）附加在DEFORM-2D和DEFORM-3D之上。

除了成形分析之外，DEFORM-HT还能分析热处理过程，包括：硬度、晶相组织分布、扭曲、残余应力、含碳量等。

二．模锻模拟2.1 问题描述与分析本文通过对齿轮坯成形过程进行数值模拟，分析齿轮坯锻件在成形过程中的金属流动、变形力和应力分布规律，预测成形过程中可能出现的锻件缺陷，提出影响齿轮坯成形的开式锻模工艺参数，同时通过对成形工艺过程的模拟仿真分析，克服传统经验的不足，实现填充良好、变形力较小、锻模使用寿命高等优化的目标，为齿轮坯锻件的实际成形工艺提供理论依据及技术支持，指导齿轮坯锻件的锻造生产。

1 绪论1.1 高速钢1.1.1 高速钢简介高速钢又被称为风钢或锋钢，意思是淬火时即使在空气中冷却也能硬化，并且很锋利。

高速钢是适应高速切削而发展起来的刃具钢。

当车削速由10～20m/min 增加到50～80m/min时刃具刃部的温度由200～300℃增至500～800℃。

碳素刃具钢和低合金刃具钢，200～300℃即开始软化，而高速钢在500～600℃，仍能保持较高的硬度（60HRC左右），因此高速切削刀具一般都采用高速钢制造。

高速钢发明至今已近百年主要用作各类机床切削工具。

在高速钢之后相继有硬质合金、陶瓷和聚晶金刚石等切削材料间世但高速钢在切削材料领域中始终保持着特殊的领先地位。

表1.1是各类重要工具使用高速钢、硬质合金、和陶瓷材料情况的统计表,是由世界最大高速生产厂家一奥地利伯乐百特种钢公司统计的。

从表中可见,除车刀外,其它各种刀具主要都是用高速钢制造的,尤其是螺纹刀具、齿状刀具和拉刀等精密复杂刀具。

根据刀具专家的分析图,在可预见的将来,高速钢在刀具材料中的特殊地位不可能被其它刀具材料所取代[1]。

表1.1 主要加工刀具应用的材料销售金额比例，%刀具名称应用的刀具材料占刀具材料总售金额的比例每种刀具材料所占销售金额比例陶瓷高速钢硬质合金车刀25 2 17 81 麻花钻23 0 96 4 攻丝刀具20 0 100 0 刀头与铣刀12 0 60 40 齿状刀具 5.7 0 98 2 铰刀 5.4 0 60 40 拉刀 4.8 0 100 01.1.2 高速钢钢种目前的高速钢五大类：(1)通用型高速钢是指世界各国生产量较大用途较广且价格低廉的一类高速钢，代表钢种有W18Cr4V（美国T1）、W6Mo5Cr4V2等。

T1是使用最早的钨系高速钢，直到50年代，此类高速钢仍为世界各国广泛应用。

50年代后期，由于世界范围的钨元素紧缺导致T1价格不断上涨，与此同时，钼矿资源不断被开发，因而促进了钼系、钨-钼系高速钢的研发。

列车顶盖成型模拟分析报告本次模拟成型分析零件图如下：通过零件图，我们可以看出，该零件较为简单而且为中心对称体，所以初步决定采用一步锻压直接成型，经计算分别采用100x100x110的坯料与85x85x175的坯料进行模拟分析，变形速度分别采用5mm/s,10mm/s。

四种方案进行求解，来优化设计。

下面是对最优化方案85x85x175坯料变形速度为10mm/s进行分析求解的过程。

Deform模拟分析的基本思路为：1.导入模型2.模型前处理3.求解、后处理结果分析。

1.导入模型根据体积不变的原理，对锻件坯料体积进行计算，包含加工余量在内，最终求得坯料体积约为1280cm3，最终决定采用85x85x175的方形坯料。

然后由pro/e对坯料进行绘制，再绘制出上下模，转存为stl格式，导入deform中进行前处理：坯料上模下模2.模型前处理设置运动步数，每步移动距离等相关参数。

对坯料进行网格划分，选择材料，由于要做热传导，所以对模具也要进行网格划分。

其中坯料初始温度为1080°C上下模为300°C设置上模运动由于所做为四分之一断面，还要添加坯料以及模具的边界条件。

坯料边界条件上模边界条件下模边界条件通过上下模与坯料的干涉，最后得到关系图如图:设置模拟条件添加接触关系等如图：检查生成数据，开始求解：3.求解、后处理。

（1）成型后温度变化如图所示：变形速度10mm/s变形速度5mm/s50步变形温度变形速度10mm/s变形速度5mm/s100步变形温度变形速度10mm/s变形速度5mm/s165步最终成型时变形温度根据后处理结果，我们可以看到，坯料成型过程中，由于上下表面与模具接触，所以散热较快，而中心部分，由于变形产生能量，无法良好散热，所以温度变化较小，而由于变形速度的不同，温度下降速度在100步以后也出现了明显的差异，10mm/s的变形速度的边缘一点的温度只降到了952°，而5mm/s 的变形速度的边缘一点的温度则降低到了830°。

DEFORM自由锻模拟与应用CAE仿真是当前比较流行的工艺研发工具，尤其对于新材料、新工艺开发方面发挥了重要的指导作用。

对于金属成形过程的仿真，国内应用已经非常普遍，很多工艺人员在做模锻成形仿真时通常是观察金属流动情况，分析是否完全充满模具、是否有折叠缺陷，以及设备吨位是否过载等缺陷，而自由锻成形，是比较传统的锻造工艺，工艺过程及模具都相对简单，因此很多人都困惑除了模拟形状尺寸变化以外，自由锻仿真分析什么呢？DEFORM是世界上最著名的金属成形及热处理仿真分析软件，美国SFTC公司经过三十多年的研发和改进，DEFORM软件具有各类典型的成形工艺向导式模块，这些向导式模块也融合了世界顶尖的成形工艺专家对工艺仿真的价值的理解，我们可以从DEFORM自由锻向导式模块来学习和分析自由锻模拟仿真能够带来的价值和意义。

自适应再加热模拟——温度控制不管是坯料的翻转多次锻打（Multi blow forging）或轴拔长的开坯锻造（cogging或swagging），DEFORM都增加了再加热模拟控制，如下图。

Multi blow forging中的自适应再加热cogging中的自适应再加热使用当前功能工艺人员可进行温度控制及自动优化功能，也就是自由锻过程中强调温度的重要性。

我们都知道自由锻过程由于锻打时间长，工件的温度变化也较大，锻打频率不同，温度变化差异也大，因此为了保证锻打过程中，锻件温度需要一直保持高于最低锻造温度（再结晶温度以上），并且低于最高锻造温度（防止粗大晶粒产生），这样才能生产出高质量的锻件。

在模拟过程中如果锻件温度过低，或变形后锻件芯部温度过高，将自动触发加热或与空气传热模拟。

另外，加热多久能够达到我们需要的温度范围内，30分钟？3个小时？比如下面这个例子的停止判据：每个节点温度都在935~975℃之间 ，需要约花费9540秒。

自适应在加热过程工艺流程优化自由锻模拟中，DEFORM向导式模块的第二个界面提供了工艺流程列表的输入，在自由锻复杂的多次锻打过程中如何安排锻打顺序，以及将锻打过程输入给设备的自动化程序，需要一目了然的方式。