Deform3D软件支持的球头铣刀铣削仿真分析_程凤军
- 格式:pdf
- 大小:1018.97 KB
- 文档页数:5
DEFORM-3D的简介Deform(Design Enviroment for Forming)有限元分析系统是美国SFTC公司开发的一套专门用于金属塑性成形的软件。
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。
Deform软件是一个高度模块化、集成化的有限元模拟系统,它主要包括前处理器、模拟器、后处理器三大模块。
前处理器:主要包括三个子模块(1)数据输入模块,便于数据的交互式输入.如:初始速度场、温度场、边界条件、冲头行程及摩擦系数等初始条件;(2)网格的自动划分与自动再划分模块;(3)数据传递模块,当网格重划分后,能够在新旧网格之间实现应力、应变、速度场、边界条件等数据的传递,从而保证计算的连续性。
模拟器:真正的有限元分析过程是在模拟处理器中完成的,Deform运行时,首先通过有限元离散化将平衡方程、本构关系和边界条件转化为非线性方程组,然后通过直接迭代法和Newton-Raphson法进行求解,求解的结果以二进制的形式进行保存,用户可在后处理器中获取所需要的结果后处理器:后处理器用于显示计算结果,结果可以是图形形式,也可以是数字、文字混编形式,获取的结果可为每一步的有限元网格;等效应力、等效应变;速度场、温度场及压力行程曲线等DEFORM软件操作流程(1)导入几何模型在DEFORM-3D软件中,不能直接建立三维几何模型,必须通过其他 CAD/CAE软件建模后导入导DEFORM系统中,目前,DEFORM—3D的几何模型接口格式有: ①STL:几乎所有的CAD软件都有这个接口.它由一系列的三角形拟合曲面而成。
②UNV:是由SDRC公司(现合并到EDS公司)开发的软件IDEAS制作的三维实体造型及有限元网格文件格式,DEFOEM接受其划分的网格。
③PDA:MSC公司的软件Patran的三维实体造型及有限元网格文件格式。
课程名称材料成型数值模拟仿真实验名称利用DEFORM3D模拟镦粗锻造成型成绩实验者专业班级组别同组者实验日期年月日第一部分: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。
2)了解DEFORM-3D界面中功能键的作用。
3)掌握利用DEFORM-3D有限元建模的基本步骤。
4)学会对DEFORM-3D模拟的数据进行分析。
二、实验原理DEFORM-3D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- 3D功能与2D 类似,但它处理的对象为复杂的三维零件、模具等。
不需要人工乾预,全自动网格再剖分。
前处理中自动生成边界条件,确保数据准备快速可靠。
DEFORM- 3D模型来自CAD系统的面或实体造型(STL/SLA)格式。
DEFORM -3D 是一套基于工艺模拟系统的有限元系统(FEM),专门设计用于分析各种金属成形过程中的三维(3D) 流动,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。
典型的DEFORM-3D 应用包括锻造、挤压、镦头、轧制,自由锻、弯曲和其他成形加工手段。
三、实验步骤1.DEFORM前处理过程(Pre Processer)进入DEFORM前处理窗口。
了解DEFORM前处理中的常用图标设置模拟控制增加新对象网格生成材料的选择确立边界条件温度设定凸模运动参数的设置模拟控制设定设定对象间的位置关系对象间关系“Inter-Object”的设定生成数据库退出前处理窗口2.DEFORM求解(Simulator Processer)3.DEFORM后处理(Post Processer)了解DEFORM后处理中的常用图标。
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的简介Deform(Design Enviroment for Forming)有限元分析系统是美国SFTC公司开发的一套专门用于金属塑性成形的软件。
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。
Deform软件是一个高度模块化、集成化的有限元模拟系统,它主要包括前处理器、模拟器、后处理器三大模块。
前处理器:主要包括三个子模块(1)数据输入模块,便于数据的交互式输入。
如:初始速度场、温度场、边界条件、冲头行程及摩擦系数等初始条件;(2)网格的自动划分与自动再划分模块;(3)数据传递模块,当网格重划分后,能够在新旧网格之间实现应力、应变、速度场、边界条件等数据的传递,从而保证计算的连续性。
模拟器:真正的有限元分析过程是在模拟处理器中完成的,Deform运行时,首先通过有限元离散化将平衡方程、本构关系和边界条件转化为非线性方程组,然后通过直接迭代法和Newton-Raphson法进行求解,求解的结果以二进制的形式进行保存,用户可在后处理器中获取所需要的结果后处理器:后处理器用于显示计算结果,结果可以是图形形式,也可以是数字、文字混编形式,获取的结果可为每一步的有限元网格;等效应力、等效应变;速度场、温度场及压力行程曲线等DEFORM软件操作流程(1)导入几何模型在DEFORM-3D软件中,不能直接建立三维几何模型,必须通过其他CAD/CAE软件建模后导入导DEFORM系统中,目前,DEFORM-3D的几何模型接口格式有: ①STL:几乎所有的CAD软件都有这个接口。
它由一系列的三角形拟合曲面而成。
②UNV:是由SDRC公司(现合并到EDS公司)开发的软件IDEAS制作的三维实体造型及有限元网格文件格式,DEFOEM接受其划分的网格。
③PDA:MSC公司的软件Patran的三维实体造型及有限元网格文件格式。
问题:1.如何用测量工具测量其底部过渡圆角的半径?2.如何确定总模拟步长、存储步长、计算步长和计算时间?还有模具运动速度?3.接触容差tolerance含义?其大小对结果有什么影响,一般设定为多少合适?主界面的【summary】按钮显示当前步骤的模拟信息,包括模具及工件的各种信息;【preview】显示用户在后处理中处理的最后图形;【message】显示模拟进程,用户可以观察目前模拟进行到多少步,每步及每子步模拟所需的时间,以及每子步的模拟误差;【log】显示模拟日志,可以看到模拟过程中每一步的起始和终止时间,及模拟出错的各种信息前处理窗口:点击【DEFORM-3D Pre】进入DEFORM-3D的通用前处理界面。
点击【Machining [Cutting]】进入DEFORM-3D的机加工向导界面,它包括车削,钻削,铣削等机加工工艺。
点击【Forming】进入DEFORM-3D的成形向导界面,它包括冷成形,温成形,热成形等工艺。
点击【Die Stress Analysis】进入DEFORM-3D的模具分析向导界面。
点击【Cogging】进入DEFORM-3D的粗轧向导界面。
模拟控制:点击【Run (options)】进入模拟选择对话框,有多个处理器时,选择multiple processor对话框,并进行个处理器任务设置,若是单机则不要选此项,否则模拟无法进行;点击【Batch Queue 】进入模拟任务队列设置对话框,用户有多任务时,可安排模拟的先后顺序;点击【Process Monitor】进入模拟控制菜单,点击按钮abort来结束当前模拟任务,但模拟会完成当前步。
若要求立即停止模拟,可点击abort immediately按钮;点击【Add to Queue】可随时添加模拟任务。
后处理窗口:用户可在模拟任务正在进行时点击【DEFORM-3D Post】进入后处理界面,STL文件的生成:我没有用过pre/E,但是我用solidworks造型时,插入合适的坐标系,并在保存为stl文件时,需设定选项,这样才能保证导入DEFORM前处理的几何坐标系和你在造型软件中的一致,也就不用再花费过多时间调整各objects间的位置了. 我是用Solidworks造型的,比如一个简单的圆柱体镦粗过程,在装配图中你应该添加坐标系,将坐标系的原点设在冲头的圆心,并且在保存为stl文件时,设定"保存为"对话框中的选项,如果不知是否正确,可以选择简单的模型试一下,(将几何调入DEFORM前处理并划分网格,然后看结点坐标),这样就能保证DEFORM中的几何坐标系和你在造型软件中的一致.6.2 文件视图功能操作正负代表视图法线方向,法向由荧屏向外为正6 环境菜单设置点击【options】出现下拉菜单——点击【environment】6.2 前处理功能操作设置好工作目录后进入前处理窗口。
Equipmen t Manufacturing Technology No.01,20190前言切削力是影响切削加工过程中诸多物理现象的重要因素之一[1],其大小和稳定性很大程度上决定了零件的表面质量和刀具寿命,直接带来刀具磨损和影响已加工表面质量。
刘建强等利用Deform-3D 软件对钛合金钢拉削进行分析,得到了不同切削参数对切削力的变化[2],但其模型是Deform-3D 软件自带的刀具及工件,较为简单,没有很强的针对性。
文中Inventor 软件建立实际工件及拉刀拉削三维模型,导入到DEFORM-3D 软件,采用正交试验法,仿真分析了拉削力和拉刀几何参数之间的关系,进而可指导同步齿套加工中的拉刀设计以及切削用量优化选择。
1渐开线花键拉削模型建立1.1几何模型及网格模型建立用Deform-3D 有限元软件进行渐开线花键拉削加工模型建立。
按照工序图(见图1),采用自定义建模方式,对齿套工件和拉刀[3-4](前角为α0、后角为γ01、齿升量为S 0)进行简化处理,拉刀和齿套圆周方向建模尺寸均为整个齿套的1/3,将Inventor 中建立的刀具和齿套模型(格式为.stl )导入到Deform-3D 软件中,工件采用四面体网格进行划分,为保证计算精度,在工件被切削区域预埋一个网格细化窗口,权重为0.05,最终得到局部工件单元数为50000左右,计算中使用软件ALE 自适应网格重划分技术,三维几何模型及有限元模型,如图2所示。
图1同步齿套渐开线花键拉削工序图图2三维有限元模型标记槽加工参数:M 2.5、α20°、Z54(实际为51)、dp =准4、M =127.66+0.25此处为一齿槽不加工三处均布准135.9+0.4(准135)(准151.9)120°30°BAStep-1XYZ X ZY基于Deform-3D的拉刀几何参数下的同步齿套渐开线花键拉削力仿真分析李东方1,杨海波2,巫少龙1,林玉珍1,徐文俊1,黄林波3(1.衢州职业技术学院机电工程学院,浙江衢州324000;2.北京科技大学机械工程学院,北京100083;3.浙江万里扬股份有限公司,浙江金华321000)摘要:基于Deform-3D有限元软件,建立了同步齿套渐开线花键拉削仿真模型。
DEFORM-3D的简介Deform(Design Enviro ment for Formin g)有限元分析系统是美国S F TC公司开发的一套专门用于金属塑性成形的软件。
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。
Deform软件是一个高度模块化、集成化的有限元模拟系统,它主要包括前处理器、模拟器、后处理器三大模块。
前处理器:主要包括三个子模块(1)数据输入模块,便于数据的交互式输入。
如:初始速度场、温度场、边界条件、冲头行程及摩擦系数等初始条件;(2)网格的自动划分与自动再划分模块;(3)数据传递模块,当网格重划分后,能够在新旧网格之间实现应力、应变、速度场、边界条件等数据的传递,从而保证计算的连续性。
模拟器:真正的有限元分析过程是在模拟处理器中完成的,Deform运行时,首先通过有限元离散化将平衡方程、本构关系和边界条件转化为非线性方程组,然后通过直接迭代法和Newton-Raphso n法进行求解,求解的结果以二进制的形式进行保存,用户可在后处理器中获取所需要的结果后处理器:后处理器用于显示计算结果,结果可以是图形形式,也可以是数字、文字混编形式,获取的结果可为每一步的有限元网格;等效应力、等效应变;速度场、温度场及压力行程曲线等DEFORM软件操作流程(1)导入几何模型在DEFOR M-3D软件中,不能直接建立三维几何模型,必须通过其他CAD/CAE软件建模后导入导DEFOR M系统中,目前,DEFORM-3D的几何模型接口格式有: ①STL:几乎所有的C A D软件都有这个接口。
它由一系列的三角形拟合曲面而成。
DEFORM3DV11介绍DEFORM 3D V11介绍1 DEFORM概览DEFORM是一款基于有限元法(FEM)的模拟分析软件。
其在金属材料成形及其相关领域被用来分析各种材料的成形过程以及热处理过程。
通过在计算机上模拟材料的制造成型过程,这款软件可以在以下方面帮助到工艺设计师和工程师:减少进行昂贵的车间试验以及重新设计工具和流程的需求改善工具和模具的设计来降低生产成本及材料浪费缩短将新产品推向市场的时间改善产品的微观结构及强度提升工艺控制质量不同于别的通用的有限元软件,DEFORM只为成型设计。
DEFORM的友好型界面可以让工程师们更好地专注于成型的工艺设计而不是繁琐的软件学习上。
DEFORM一个很大的亮点就在于它能够自动地重画网格来优化网格质量。
DEFORM -HT能够很好地模拟热处理过程,包括回火,退火,淬火,正火以及渗碳。
DEFORM-HT可以预测硬度,残余应力,淬火变形以及其他与热处理相关的机械性能和材料性能。
DEFORM同样具备其他先进的功能,如预测塑性断裂,微观组织演化,切削加工变形和切屑形态。
可扩展的用户子程序使高级研究人员可以自定义他们自己的本构、断裂和微观结构模型以及压力机规格和非金属材料。
Multiple Operation(MO)界面允许用户建立连续的模拟过程,其可自动按顺序完成模拟不用用户挨个操作。
DEFORM具有用于特定过程的不同向导,例如形状轧制,环锭轧制,挤压,逆向热处理,机加工,嵌齿,热处理,热处理炉等,这些向导是自定义的,可帮助用户轻松设置复杂的过程。
DOE(Design of Experiment)帮助用户研究指定范围内各种参数对过程的影响。
OPTIMIZA TION可帮助用户优化特定参数,例如模具负载,最大值。
钢坯应变,损伤值等最后,DEFORM能够研究从铸锭转换到成型,加工和热处理,再到最终产品安装的整个制造链。
同时,现代的用户界面设计使生产工程师和研究科学家均可轻松应用2 利用DEFORM分析的流程设计工艺过程可以从变形前变形后工件的形状,材料,变形温度等方面考虑采用哪种工具收集所需数据最主要的就是材料数据,如材料的应力应变方程,材料的属性值等处理条件数据在前处理界面设置好模拟过程提交模拟使用后处理查看结果假如结果不对。
DEFORM-3D的简介Deform(Design Enviroment for Forming)有限元分析系统是美国SFTC公司开发的一套专门用于金属塑性成形的软件。
通过在运算机上模拟整个加工进程,可减少昂贵的现场实验本钱,提高工模具设计效率,降低生产和材料本钱,缩短新产品的研究开发周期。
Deform软件是一个高度模块化、集成化的有限元模拟系统,它要紧包括前处置器、模拟器、后处置器三大模块。
前处置器:要紧包括三个子模块(1)数据输入模块,便于数据的交互式输入。
如:初始速度场、温度场、边界条件、冲头行程及摩擦系数等初始条件;(2)网格的自动划分与自动再划分模块;(3)数据传递模块,当网格重划分后,能够在新旧网格之间实现应力、应变、速度场、边界条件等数据的传递,从而保证计算的持续性。
模拟器:真正的有限元分析进程是在模拟处置器中完成的,Deform运行时,第一通过有限元离散化将平稳方程、本构关系和边界条件转化为非线性方程组,然后通过直接迭代法和Newton -Raphson法进行求解,求解的结果以二进制的形式进行保留,用户可在后处置器中获取所需要的结果后处置器:后处置器用于显示计算结果,结果能够是图形形式,也能够是数字、文字混编形式,获取的结果可为每一步的有限元网格;等效应力、等效应变;速度场、温度场及压力行程曲线等DEFORM软件操作流程(1)导入几何模型在DEFORM-3D软件中,不能直接成立三维几何模型,必需通过其他CAD/CAE软件建模后导入导DEFORM系统中,目前,DEFORM-3D的几何模型接口格式有: ①STL:几乎所有的CAD软件都有那个接口。
它由一系列的三角形拟合曲面而成。
②UNV:是由SDRC公司(现归并到EDS公司)开发的软件IDEAS制作的三维实体造型及有限元网格文件格式,DEFOEM同意其划分的网格。
③PDA:MSC公司的软件Patran的三维实体造型及有限元网格文件格式。
任务:已知条件:毛胚尺寸:底面直径60mm 高度200mm毛胚材料:AISI-1025[1800-2200F(1000-1200C)毛胚温度:1200C单元数:10000模具尺寸:长度200,宽度150 高度60上模压下量100mm 压下速度10mm/s过程记录一、前处理1、进入deform前处理界面打开deform软件,进入deform-3D主界面,单机new-problem进入项目类型对话框,选择“deform-3D preprocessor”,点击“next”进入该项目位置设置对话框,选择“under problem home directory”点击“next”进入该项目名称对话框,输入项目名“fyanp”单击“finish”进入deform前处理界面。
2、设置模拟控制初始条件选择input/simulation controls,进入模拟控制窗口,选取“main”菜单如图所示更改属性,最后点击”ok”完成初始条件的设置。
2、添加对象输入毛坯几何模型点击新对象workpiece,单击按钮,为新增对象建立几何模型。
单击按钮,出现窗口。
输入直径,高度和旋转角度的参数。
如图所示。
点击Greate出现如图所示模型。
输入模具几何图形4、划分网格选中workpiece,使之高亮显示,打开mesh对话框,定义单元数10000 。
在detailed settings中将Size Ratio设置为1.。
5、定义材料单击“workpiece使其高亮显示,打开general对话框,点击材料按钮出现材料选择窗口,如图所示选择材料AISI-1025[1800-2200F(1000-1200C)],单击Assign Material 按钮,将材料导入到workpiece中:6、设置模拟控制信息单击图标,打开模拟控制窗口,再单击step按钮进入步控制,依次对各项进行设置,将每一步下压距离定为1mm单击ok退出,上模下压速度为10mm/s。