DEFORM 切削加工操作教程

上机实验DEFORM软件的基本操作1实验目的了解认识DEFORM软件的窗口界面，掌握DEFORM软件的前处理、后处理的操作方法与技能，学会运用DEFORM软件分析实际问题。

2实验内容（1）运用DEFORM绘制或导入各模具部件及坯料的三维造型；（2）设计模拟控制参数；（3）定义模具及坯料的材料；（4）完成模具及坯料的网格划分；（5）调整模具和坯料的相对位置；（6）设定模具运动；（7）设定变形边界条件；（8）生成数据库；（9）利用后处理观察变形过程，绘制载荷曲线图，观察变形体内部应力、应变及损伤值分布状态；（10）制作分析报告。

图1圆柱体镦粗过程模拟3实验步骤3.1创建新项目打开DEFORM软件，在DEFORM主界面单击设置工作目录为C:\DEFORM3D\PROBLEM。

单击按钮，弹出Problem setup（项目设置）对话框，选择使用Deform-3D preprocessor，单击进入项目位置设置对话框，直接单击进入项目名称设置对话框，在Problem name框中输入本项目名称“Upset”，进入DEFORM-3D前处理界面。

3.2设置模拟控制初始参数单击Input/Simulation controls菜单或单击按钮进入模拟控制对话框，在对话框左侧的栏中选取Main窗口，如图2所示。

设定模拟分析标题为“Upset”，操作名为“Upset”，Units单位制为“SI”，分析模式为变形“Deformation”，单击OK按钮，完成模拟控制的初始设置。

图2模拟控制初始设置3.3创建对象3.3.1坯料的定义单击对象设置区的按钮，进入Workpiece对象一般信息设置窗口，。

在Object name后面的框中输入“Billet”，单击其后的按钮，将对象名称改为“Billet”。

在Object type（对象类型）中选择Plastic（塑性）。

单击对象设置区的按钮，进行对象几何模型的设置，单击按钮，进入几何造型单元。

本次演示一个基于DEFORM的车削案例1 新建一个车削问题2 设置完Operation name之后选择机加工类型为Turning（车削），另外几个分别为铣（milling）、镗（boring）、钻（drilling）。

3 设置刀件切削速度250mm/s，切削深度0.3mm，进给量0.35mm/rev。

4 设置环境温度为20℃，空气对流传热系数保持默认，摩擦系数设为剪切摩擦0.5，刀件与工件的传热系数设为45.5 选择系统内置的TNMA332刀具，当然用户也可以通过Define a new tool来导入自己的刀具模型，支持STL格式。

通过Edit position来调整刀具的位置。

6 选择车刀角度，Side cutting Angle（主偏角）back rake angle 前角side rake angle副前角，除了导入自带的参数，用户可以通过Create a new toolholder自己设置对应参数。

具体这些参数修改会有什么变化如下图所示：7 给车刀划分网格8 设置工件基本参数。

9 设置工件长度为7mm。

Curved model可以生成一个圆环。

当然也可以通过Import Geometry来自己导入工件模型。

10 给工件划分网格，设置最小单元尺寸为0.06mm，尺寸比例为7。

11 给工件赋予材料，通过Import material from liabrary从材料库中导入相应材料。

12 设置模拟步数为10000，每25步存储一次，规定切削长度为3.5mm，也就是工件的一半长度。

注意，当设置了切削长度，那么步数就无效了，可以尽可能往大了设，当满足切削长度之后程序自动停止。

下面的刀具磨损模型采用的Usui模型，具体参数需要参照实验校准，其与所使用的材料和车削工艺有关。

13 查看结果后处理可以查看切削过程中，应力，应变，温度等的变化以及切屑的形态。

等效应力的变化等效应变的变化温度的变化。

DEFORM-3D基本操作入门QianRF前言有限元法是根据变分原理求解数学物理问题的一种数值计算方法。

由于采用类型广泛的边界条件，对工件的几何形状几乎没有什么限制和求解精度高而得到广泛的应用。

有限元法在40年代提出，通过不断完善，从起源于结构理论、发展到连续体力学场问题，从静力分析到动力问题、稳定问题和波动问题。

随着计算机技术的发展与应用，为解决工程技术问题，提供了极大的方便。

现有的计算方法（解析法、滑移线法、上限法、变形功法等）由于材料的本构关系，工具及工件的形状和摩擦条件等复杂性，难以获得精确的解析解。

所以一般采用假设、简化、近似、平面化等处理，结果与实际情况差距较大，因此应用不普及。

有限元数值模拟的目的与意义是为计算变形力、验算工模具强度和制订合理的工艺方案提供依据。

通过数值模拟可以获得金属变形的规律，速度场、应力和应变场的分布规律，以及载荷-行程曲线。

通过对模拟结果的可视化分析，可以在现有的模具设计上预测金属的流动规律，包括缺陷的产生（如角部充不满、折叠、回流和断裂等）。

利用得到的力边界条件对模具进行结构分析，从而改进模具设计，提高模具设计的合理性和模具的使用寿命，减少模具重新试制的次数。

通过模具虚拟设计，充分检验模具设计的合理性，减少新产品模具的开发研制时间，对用户需求做出快速响应，提高市场竞争能力。

一、刚（粘）塑性有限元法基本原理刚（粘）塑性有限元法忽略了金属变形中的弹性效应，依据材料发生塑性变形时应满足的塑性力学基本方程，以速度场为基本量，形成有限元列式。

这种方法虽然无法考虑弹性变形问题和残余应力问题，但可使计算程序大大简化。

在弹性变形较小甚至可以忽略时，采用这种方法可达到较高的计算效率。

刚塑性有限元法的理论基础是Markov变分原理。

根据对体积不变条件处理方法上的不同（如拉格朗日乘子法、罚函数法和体积可压缩法），又可得出不同的有限元列式其中罚函数法应用比较广泛。

根据Markov变分原理，采用罚函数法处理，并用八节点六面体单元离散化，则在满足边界条件、协调方程和体积不变条件的许可速度场中对应于真实速度场的总泛函为：∏≈∑π（ｍ）＝∏（１，２，…，ｍ）（１）对上式中的泛函求变分，得：∑＝０（２）采用摄动法将式（２）进行线性化：＝＋Δｕｎ（３）将式（３）代入式（２），并考虑外力、摩擦力在局部坐标系中对总体刚度矩阵和载荷列阵，通过迭代的方法，可以求解变形材料的速度场。

操作教程一、进入Deform-3D界面进入运行Deform-3D v6.1程序，软件打开软件会自动选择安装时的默认目录，为了防止运算结果混乱不便管理，可单击工具栏中的打开按钮选择新的文件存放路径，如图10：单击此按钮，选择新的文件路径图10 选择新文件路径二、操作步骤1、进入前处理操作在主窗口右侧界面Pre Processor中Machining[Cutting]选项，弹出图11所示对话框，输入问题名称，单击【Next】按钮，进入前处理界面。

2、选择系统单位进入前处理界面会自动弹出图12所示对话框，要求选择单位制（英制或国际单位制），按需求选择国际单位制（System International），然后单击【Next】按钮，进入下一步。

3、选择切削加工类型Deform中给我们提供的加工方式有车削加工（Turing）、铣削加工（Milling）、钻削加工（Boring）、钻孔加工（Dtilling），其中我们模拟的是铣削加工，故选择Milling，然后单击【next】进入下一步，如图13所示。

图11 进入前处理操作1、选择国际单位制2、单击【Next】图12 选择系统单位制图13 选择切削加工类型4、设定切削参数图14所示对话框参数设置，可根据自己的需要改变数值的大小，不过后面选择刀具参数时要考虑这些参数，否则很肯能出现接触错误。

该模拟中选择参数如下：图14 设定切削参数5、工作环境和接触面属性设置1、选择铣削加工2、单击【Next 】2、单击【Next 】1、输入各项切削参数图15 工作环境和接触面属性设置5、刀具设置如图16所示，单击新建刀具在弹出的对话框中选择预先建立好的刀具模型（图17），单击打开按钮，弹出刀具材料设定对话框选择预先定义好的刀具材料物理参数的key 文件（图18），单击【load 】加载刀具材料。

所选刀具材料将被列在刀具材料设定对话框下方（图19）。

一直单击Next 直到完成刀具设置。