DEFORM-3D学习笔记

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。退出前处理窗口时，如果设置的用户类型是初级或者中级，会弹出“询问退出对话框”，询问用户是

否存储当前工作。若设置为高级，次对话框不会显示，并且任何未保存的数据都会丢失。 6.2.1 模拟控制窗口

该窗口中有许多变量需要用户设置

Main菜单——【units】选择单位制-国际单位制和英制，允许用户调入模型后在设置单位制。【Type】模拟方式选择栏，【incremental】是增量模拟方式，【steady state】稳态模拟方式，一般模拟问题应选择增量模拟方式。若果用户模拟的是车削或拉伸过程，并且使用的是欧拉计算方法，则选择稳态模拟方式。【Mode】模拟类型选择栏，【Heat Transfer】是传热模拟，【Deformation】变形模拟，【Transformation】相变模拟，【Diffusion】扩散模拟，【Grain】晶粒度模拟，【Heating】热处理模拟。

Step菜单——模拟控制步菜单，用户可以设置模拟的起始步序号，模拟步数，存储数据的间隔步数。其余两个用户不需要修改 Stop菜单——如果两个模具之间的距离是停止模拟的标准，则点击Die Distance按钮，按如下步骤操作：选定参考物1——点击模具地面一点，相应坐标值会出现在Coord栏中——选定参考物2——点击顶面一点，相应坐标值会出现在Coord栏中——打开测距方式【Method】一栏选择Z Distance——在【Distance】一栏中填入测出的距离——点击OK。

Remesh Criteria菜单——网格重划分标准菜单。重划分网格后原节点信息不丢失。设定变形物体重划分网格标准，有两种选择，一个

是Absolute（绝对值），一个是Relative（相对值），用户一般按相对值设定。

Iteration菜单——求解，迭代方法设定菜单。对于典型的成形模拟，系统默认的方法就能计算很好，系统默认的迭代方法是直接迭代法。系统默认的收敛误差值对常规模拟也是合适的，不需修改。以下三种情况可以使用松弛求解法，利用直接迭代法来模拟： （1） 弹性或弹塑性物体 （2） 多个变形物体

（3） 模具是由载荷步控制的。

Process Condition菜单——工艺条件设定菜单。

Advanced菜单——高级设定菜单。当前模拟时间在【current global time】栏中显示，用户通过此栏可知目前模拟经过的时间。点击【user Defined】用户可设定用户变量，可以添加自定义变量不超过10个 6.2.2 材料窗口

Plastic（塑性特性）、Elastic（弹性特性）、Thermal（热传递特性）、Grain（晶粒度）。与温度有关特性可通过点击其右边编辑按钮进行编辑。【Flowstress】栏是流变应力方程，由图表形式描述。允许用户修改，步骤如下：

（1） 将试验测得应变值写入应变对话框，温度写入温度对话框； （2） 应变率写入应变率对话框中，【X Axis】栏选择【Strain】。 （3） 在下面的应力、应变、应变率数组栏中填入对应的应力

（4） 点击【Apply】出现流动应力曲线，若正确点击【OK】 （5） 菜单回到材料菜单栏，点击【Save in Lib】存储数据。若

用户想以.k文件的形式存储此材料文件，可点击【Export】,存储到用户指定目录，下次用时可直接从目录中调入。

6.2.3 定位窗口

五种定位物体的方法——【Offset】平移、【Interference】接触、【Rotational】旋转、【Drop】下落、【Drag】拖拉。

平移——一种是按坐标平移：选择要定位的物体，点击距离矢量栏，输入相对坐标值；一种是两点定位：鼠标点击要定位物体上的一点，接着点击移动的终点，也可直接输入绝对坐标值。点击【Apply】——点击【OK】.

接触——选择定位物体和参考物-在【Approach Direction】前进方向一栏定义移动方向-在【Interference】定义接触值-点击【Apply】——点击【OK】.

旋转——在【Center】指定旋转中心，【Axis】指定旋转轴和【Angle】相对旋转角度（可用鼠标指定中心和轴也可直接输入值）

下落——此法对将物体定位于模具中非常有效。指定下落方向和接触深度值，若允许旋转下落，请点击旋转轴设定。 6.2.4 对象间关系定义窗口

点击+按钮增加定义对象间关系对-定义主仆关系-对象间关系信息定义：摩擦系数【Friction】、剪摩擦【Shear】、库伦摩擦【Coulomb】、摩擦值【value】。允许用户改动对象间关系容差，用户可以在

【Tolerance】栏改动系统给定的值。 6.2.5 数据库产生窗口

指定目录-点击【Check】检查模拟设定的信息是否满足生成数据库的条件-点击【Generate】生成数据库

With Constant Die Displacement（根据模具位移来确定计算步长方式 ）、Solution Steps（计算步长）、Primary Die（主模具） 6.3 后处理功能操作

在主窗口点击数据库文件，进入后处理窗口 6.3.1 物体树显示操作按钮功能介绍

Show item（物体树中的状态变量显示）、【Show backface】后表面显示

6.3.2 模拟分析功能介绍

【Summary】功能是提取模拟过程的概要信息；

【Graph(Load stroke)】功能是提取模拟过程受力物体的载荷，以图形形式表达。Stroke（模拟步）、torque（扭矩）。 点击【Apply】出现图形，判断正确后点击【OK】.

Point tracking（对变形体的点追踪）：点击此按钮在点追踪对话框中输入追踪点坐标，也可用鼠标直接点击变形体上的点，最多同时跟踪10个点-NEXT-选取存储文件方式，文件时二进制文件，可用记事本等打开-【Finish】。等待一段时间，系统会提取此点的所有信息，配合状态变量按钮就可读取此点状态变量信息。

Flow Net-设定流动网格。点击按钮-选择起始步和终点步-下一步-

选择流动网格形状-下一步-区域选择对话框-下一步-定义网格尺寸-下一步-选择始末存储方式-完成

State Variable Between Two Points-绘制两点间状态变量分布曲线：输入始终点坐标，也可在窗口中点击变形体上两点作为始末点，接着点击【Calculate】，在变形体上出现分布点，接着点击【State Variable】按钮，选择要分析的状态变量，则可绘制出两点间状态变量的分布曲线

Slicing-对物体进行剖切。两种剖切方式：一种是一点和一方向矢量；一种是三点法，然后输入数值，确定剖切正确后，点击【OK】 Mirror/Rot Symmetry-镜像物体

镜像功能分为两种，一种是对称面镜像，一种是周向镜像。打开【Add】按钮，接着点击对称面，则对称图形显示在窗口中。【Delete】删除对称图形，用鼠标点击要删除的物体即可。

Date Extraction-提取选定步的变量信息。首先在模拟步中选定要分析的模拟步-选定要分析的物体-在【Variable】栏中选定要分析的变量-点击【Extract】，选定存储路径保存，可用记事本等打开。 State Variable-选取要分析的变量。选定要分析的变量-【Type】栏中选取变量显示方式（等高线、云图等显示方式）-选取显示比例-【OK】

Animation set up-模拟过程的动画设置及录制。点击此按钮-【File】栏中设定动画文件存储的位置-填写动画文件的名称-设定动画文件的第一个图片的名称。把动画文件一图片的格式的存储，用Defplay

软件播放。

Animation control-播放录制的动画。 6.3.3 其他后处理操作按钮功能介绍

Chapter 7 锻压模拟

任务：模拟计算步长的确定 DEFORM-3D主窗口更改工作目录

创建新项目：点击新建——【Deform-3D preprocessor】——next——【Under current selected directory】——next——输入项目名称——finish——进入前处理窗口——进入模拟设定窗口——【Simulation Title】一栏填入模拟名称Block——激活【Deformation】项——【OK】 7.1.3 输入对象数据

1.软件会在物体树中自动创建默认名为Workpiece的#1对象，可以自己加或减其他对象进入物体树。更改对象名（点击#1对象-物体信息栏中点击【General】-在【Object name】填入名称）。一般输入模拟的#1对象为变形体应在【General】中设定对象类型为Plastic（塑性体）。【Elastic弹性体；】

2.输入物体几何形状。点击Geometry（几何形状）-Import 3.划分网格

设定好单元数量-preview-generate 4.材料定义 7.1.4 输入模具

添加对象，#2对象已被激活，系统默认名为Top Die,类型为刚体（rigid），激活【Primary Die】主模具开关。

检查对象的几个问题：点击check GEO.对以封闭的几何体，必有一个面，零个自由边，零个无效的实体。检查对象外法线方向：点击show/hide normal。正确方向是指向对象外的，若反了点击Reverse GEO进行修正。

添加3号对象，也是刚体，对于刚体，不用划分网格，不需定义材料特性，因为刚体被认为不变形。 7.1.5 设置温度

工件、模具都设定。默认为室温（68℉或20℃） 7.1.6设置模具的运动 7.1.7 模拟控制设定

打开【Step】设置开始模拟数（-1）负号表示它是重新划分网格的起始步，由前处理读入；设置模拟步数（20），这意味着若模拟计算未被中止，整个过程将分20步完成；设定Step Increment to Save为2，这表示每模拟2步，会将中间模拟阶段结果写入数据库；设定Primary Die为2。确定模拟计算步长：点击测量工具，并点击两相邻节点，最短单元尺寸为0.5in，对于简单模拟而言，我们可用该值1/3，即设置With Constant Die Displacement类型，值为0.15in/step。另外，单击Advanced 1，设置Maximum Contact time=1,这样可以防止任意两步之间出现次步计算，同时也可以加快模拟过程-OK

如何确定模拟计算步长？软件规定了两种:分别有时间和模具行程决定。对于通常的变形问题，采用行程决定方式较好。对于几何形状简单，边角无流变或其他局部严重变形的问题，步长可选模型中较小单元边长的1/3为参考标准；对于复杂几何形状诸如有飞机或平面模外挤，步长则应选1/10，步长太长可能会引起网格的迅速蜕变，儿太小会引起不必要的计算时间消耗。 7.1.8 对象间关系设定

系统默认了主仆关系，模具与工具间是接触关系，不涉及传热，但涉及摩擦问题，因此要定义他们之间的摩擦系数在软件中对于具有相同接触信息特征的关系对，定义一个后，可点击Apply to other relations，可以将第一个定义的关系信息复制到所有的关系对中。然后设定接触容差：值要合理，太大反映在模具上的接触点过多，这可导致工件网格的变形，相反，太小则意味着模具与工件没接触。设定好后单击generate all 生成接触 7.1.9 生成数据库文件

以.k文件形式存储模拟项目的数据信息，用记事本打开，也可直接修改先check看有没错在generate,顺便存储下吧 7.2 进行锻压模拟计算 把数据提交给FEM运算器 7.3 锻压模拟后处理

点击Block_forging.DB文件-点击【DEFORM-3D post】进入后处理

7.3.1 步列的选择

每一步包含了当前的数据信息，可以查看任意对象在模拟过程中有关变量的信息。本例选取第十六步 7.3.3 工件上点追踪

点击追踪按钮，弹出对话框，选择步列，是步列到工件未变形时，用鼠标单击工件上3个点，他们坐标显示在对话框中，下一步-默认-完成。选择16步，并打开点追踪，可以看到3个点的坐标，他们经过变形后的坐标值。图中竖线代表当前步列。在物体栏中鼠标右键单击点追踪图标-选择第二栏即可删除追踪图 7.3.4 对象上剖切面的选择

选定工件-单击剖切面按钮-打开Slicing窗口。本例采用一点和一法矢量的方法确定剖切面。操作步骤如下： （1） 在工件中部表面上选一点

（2） 设定法矢量方向为X方向（1，0,0）

（3） 显示方式分别为Curve（曲线形式）、Plane（平面）、

Curve+Plane。

剖切面选定后就可以选择状态变量分析了

第八章 方环镦粗模拟

分析对称工件，创建辅助对称平面 8.4 设定对称边界条件

本例1/16方坯具有三个对称面，施加三个对称面的步骤： （1） 激活工件

（2） 点击边界条件加载BCC按钮，弹出菜单，点击plane按钮，

接着用鼠标点击工件的垂直面

（3） 点击“添加”按钮在【Symmetry plane】拦下出现对称面

的法矢量（1,0,0）。继续添加

接触容差是点击按钮设定还是自己输入数值？ 8.6 模拟控制信息设定和生成数据库 总模拟步、增步根据什么原则设定的？

确定计算步长同样用测量尺测出较小网格的尺寸，平均尺寸取1/3定位计算步长 储存-生成数据库

对象间关系设定之前进行模拟控制信息设定 8.7 后处理

由于模拟采用了对称技术，仅用工件的1/16进行计算，为了反映整个物体的变形过程，需要使用镜像功能，重新构造整个零件，具体步骤：

（1） 激活Top Die-点击隐藏（show object），抑制它的显示

（2） 镜像工件，add添加，delete删除。点击对称面即可生成

镜像图

模拟过程的动画制作：点击Animation set up-弹出对话框-setting设置动画参数-save（系统启动录制动画过程。录制的动画要选择一状态变量）-close

第九章 道钉成形模拟

介绍了软件的换模具技术 整个模拟分四个阶段：

（1） 工件出炉到模具上有10s的间隔时间，在这10s内，工gia

呢与外界存在热传导现象。近视一个热传导模拟

（2） 工件锻造之前，在下模具上要停留2s。该过程也发生热传

导现象

（3） 第一模锻过程

（4） 第二模锻过程，要换模具 由于对称原因，采用1/4对称体来模拟 9.2 工件与外界的热传导模拟 9.2.1 创建新项目

9.2.2 模拟控制设定【这次是先设定控制信息】

确定模拟名称和操作名称，单位取英制，选中Heat Transfer（热传导），关闭Deformation（变形）

热传导时间10s。由于仅是热传导分析过程，所以模拟步仅与时间有关，因此模拟总部数取50步，相应每步就0.2秒。在【Step】设

定。解题步长定义选项栏中，选择With Constant Time Increment 9.2.3 创建新对象

第一模拟虽然用不到上、下模具，但为了节省其余过程的模拟时间，所以把模具也加入物体树。

改变工件名称、类型、温度；添加模具并设置下模具为主模具，检查

它们几何特征的正确性

单击View fit按钮，使显示窗口尺寸合适 9.2.4 工件划分网格

第一模拟过程仅工件与外界热传导，因此工件要网格划分。后面过程中，存在工件与模具的热传递，则模具也要网格划分，不过模具的划分将放到相应的模拟过程中去。 网格化分有两种：相对和绝对划分

a.相对网格划分方式，使用相对网格设置方式，用户仅需指定固体单元的数量，无论物体形状多磨复杂，单元数量必须固定

b.绝对网格划分方式，使用绝对网格设置方式，系统决定网格划分的总数，随着物体形状的复杂，单元数量也随之增加

不论哪种方式，都依靠划分网格权重（Weighting Factors使用默认值）来分配物体上各部分的单元大小

前面实例均是用相对网格方式划分的，用绝对方式在于增加模拟的正确性

本例用绝对方式。为了决定网格划分的最小尺寸，需要测量模具的最 小特征尺寸，其必须满足的条件是成形过程中它的形状会反映在工件上，也就是说有工件材料要流过此特征。最小特征的选取是指整个模拟过程的最小特征

四个模拟过程中，发现第四个模拟过程主模具的底部过度圆角最小，因此添加对象4-上模到物体树，该其名称为Top Die2，输入几何图形，接下来使用测量工具测量其底部过渡圆角的半径，单元尺寸必须

小于它（半径）的一半.本例0.04in作为工件划分网格的最小绝对尺寸

尺寸大小确定后，删除对象4-激活工件-划分网格-单击【Detailed】的设置栏，改变网格划分方式为绝对方式，设置最小单元尺寸为0.04in，尺寸比率为3-单击Surface mesh-单击Solid mesh生成体网格

9.2.5 定义工件的传热边界条件 在第一模拟过程中只对工件设定： （1） 激活工件

（2） 单击BCC-单击【Thermal】栏的Heat Exchange With

Environment（与环境发生热传递）

（3） 定义环境温度。在Relevant settings中点击Environment

设置环境温度为室温68℉

（4） 在选择节点对话框中，选择Surface patch(表面)按钮

【plane只能是平面】鼠标点击上下表面和圆柱面。热交换边界条件只对暴露在环境中的外表面进行设定，接下来点击Add Boundary Condition

9.2.6 输入工件的材料

9.2.7 保存模拟文件生成数据库进行模拟 设定完成后保存模拟项目的K文件-生成数据库 9.2.8 后处理

激活Spike .DB进入后处理。选择温度作为分析对象（点击More

会出来一对话框，接着打开比例选择（Scaling）按钮-global-Apply-Close-点击step setup选取第50步，此时视窗显示第50步的温度分布情况

为了使工件上温度分布显示的颜色更接近真实，可以点击窗口中的彩色条，接着单击彩色条类型ColorBar Type按钮-点选Temperature 9.3 工件与下模热传递模拟

本节模拟工件在锻造前，要停留在下模具上2s的热传递过程。上节模拟的最后一序列步调入前处理中 9.3.1 前处理中打开数据库文件

打开主窗口，设置工作目录到Spike Forging，激活Spike.DB数据库文件进入前处理-弹出一对话框询问打开哪个序列步，此处选择第50步-OK

为了证实50步是工件与环境发生10s热传递后的最终温度，可点击物体信息栏中是平【General】，看到默认温度是1800~1989℉。同样，温度梯度也可观察步骤如下： （1） 点击【Advanced】

（2） 点击【Node Date】弹出一对话框 （3） 点击【Thermal】

（4） 点击【Node Temperature】栏右的Plot Variable按钮 以上完成后可看到前处理窗口中温度分布 9.3.2 模具网格划分及边界条件设定

模具与工件接触，之间有热传递，所以模具温度也要设定，方法两种：

（1） 模拟全过程中不考虑模具温度的变化，设定为常值。若用了

此技术则模具不需划分网格，温度设定只需单击【General】来设定

（2） 模拟过程中温度变化。这在模拟中是比较准确的方法，但要

划分网格。该技术将用在本节模拟中

首先，对上模具温度设定及网格划分和边界条件设定： （1） 激活Top Die

（2） 物体信息栏中点击【Property】，打开特征设置对话框-单击

【Thermal】,弹出一下拉菜单

（3） 在参考温度【Reference Temperature】栏中填入68℉ （4） 在截止温度【truncation Temperature】栏中填入300 （5） 【Mode】栏中选择Use All Nodes （6） 【Min Temperature】栏中填入68 （7） 【Max Temperature】栏中填入300

（8） 温度设定完成后单击Mesh,接受系统默认值，单击

Generate Mesh

（9） 单击BBC-单击【Thermal】中Heat Exchange With

Environment。选上模具的顶面、内表面、外圆柱面-单击Add设定此三面为热交换边界条件

接下来，对下模具温度设定及网格划分和边界条件设定： （1） 激活Bottom Die

（2） 物体信息栏中点击【Property】，打开特征设置对话框-单击

【Thermal】,弹出一下拉菜单

（3） 在参考温度【Reference Temperature】栏中填入68 （4） 在截止温度【truncation Temperature】栏中填入300 （5） 【Mode】栏中选择Use All Nodes （6） 【Min Temperature】栏中填入68 （7） 【Max Temperature】栏中填入300

（8） 温度设定完成后单击Mesh,接受系统默认值，单击

Generate Mesh

（9） 单击BBC-单击【Thermal】中Heat Exchange With

Environment。选下模具除对称面之外的所有表面-单击Add设定为热交换边界条件

9.3.3 输入模具材料 9.3.4 工件的定位

第二模拟是工件锻造前，停留在下模具上2s上，有接触则要定位 （1）单击定位按钮Object Positioning

（2）单击接触定位Interference，选择定位物体项（Object Positioning）为工件（Billet），选择参考物体项（Reference）为Bottom Die

（3）选择-z方向为移动方向

（4）单击【Apply】，观察工件是否移到了下模上表面 （5）定位合理后，单击Ok 9.3.5 对象间关系设定

上模与工件尚未接触，不进行设定，俺系统默认值就可以了。下模与工件接触，本例仅涉及传热问题，不涉及摩擦问题，因此在接触信息栏中定义他们之间的传热系数

在【Thermal】下拉菜单，传热系数（Heat Transfer Coefficient）栏选择常数【constant】系数-单击右边抽屉键，选择 Free resting项，系数0.0003自动显示-关闭-设定接触容差0.0112in-Generate all-OK 9.3.6 模拟控制设定

模拟名称不变。操作名称改为Dwell，单位英制，仅热传导 传导时间共2s，由于仅是热传导分析过程，所以模拟步仅与时间有关，总步10步，每步0.2秒，每隔5步存一次。由于此模拟是上一

模拟的继续则起始步为-51步，而且这个模拟数据文件将加到Spike.DB数据库文件的最后，即两个模拟过程将按照序列步形成一个数据库文件（注：没有主模具）。 9.3.7 保存项目文件、生成数据库进行模拟

信息设定完成后File-Save as，存储目录文件Spike_Dwell.KEY。 生成数据库-类型选择Old-【Check】-【Generate】-【Close】 运行

9.3.8 后处理

单击选步序数Step setup-单击【Style】栏中的All观察所有序列步-【OK】关闭菜单

为了更好的理解工件与下模接触时的激冷作用，希望显示窗口仅工件

显示，激活它点击Single object mode

选择温度分析-打开比例选择按钮Local global-OK-单击彩色条类型-温度

9.4 第一锻造过程

第二个模拟的最后一个序列步调入此前处理中 9.4.1 打开模拟数据文件 选择第60步 9.4.2 模拟控制设定

单击模拟控制按钮-【Main】中模拟名称不变，操作名称改为Forging Blow 1,操作序列（Operation Number）中选择3，打开变形分析（Deformation）,保持热传导（Heat Transfer）打，此时两种分析均被激活，则热力耦合分析被建立

第一锻造模拟总步数的确定与工件的最小网格和上模压下量有关。压下量是0.75In,工件的最小网格尺寸为0.06in，故取0.025in（最小网格尺寸的1/3到1/2）作为计算步长，用上模压下量除以计算步长得总模拟步长30步。

模拟步从-61步开始，数据文件加到原文件的最后

设定【Step】，总模拟步30步，每5步存一次，主模具为Top Die（前两个模拟无主模具，因为是热传导模拟不涉及变形），解题步长定义栏选择With Constant Die Displacement 一项，填入0.025in-Ok 9.4.3 上模定位

方法同9.3.4工件定位，本次移动的是上模具 9.4.4 定义变形边界条件

前两个模拟已定义热边界条件，此模拟不再定义，其设计工件变形，因此，所有变形边界条件都应该定义（先在模拟控制中把成形项选上） 先对工件定义 （1） 激活 （2） BBC

（3） 添加两个对称面

对称面法矢量在对称边界条件中列出

其次，对上模定义。由于其是刚体，对称面定义在几何形状上，而变形体对称面定义在网格划分的基础上。 （1） 激活

（2） 单击【Geometry】选择【symmetric surface】-添加两

对称面

同样的方法定义下模 9.4.5 定义上摸的运动

激活-运动—Z方向运动，速度为2in/s 9.4.6 再次定义对象间关系

【分多步模拟的操作数都写上，比如1、2、3、4等；每次模拟都写上操作名称、操作序列，模拟名称是不变得】

第一锻造涉及工件变形，因此需要设定工件与模具间的摩擦系数，同时，前面定义的热传递信息也需要修改，由原来的自由接触（Free

resting）传热系数（Heat transfer coefficient）改为成形（Forming）传热系数

摩擦系数定义，取Hot forming(lubricated)类型，系统默认0.3-单击Thermal-选取Forming，系统默认0.004-应用到其他关系-容差为0.00284in-生成所有-OK 9.4.7 保存文件，生成数据库模拟 File-Save as 9.4.8 后处理

步序数选All观察所有序列步-激活工件-全显示，除工件外，上模下模都是透明显示-单击接触点，选择第90步观察工件与模具接触-单击状态变量按钮，选温度分析，颜色选Temperature，选择步序数-61和90步，90步时中心温度比-61高，这是因为锻造过程中工件内部产生大量热量来不及散失所致。（不正常显示时重新点击温度就好了）

模具温度的显示需在网格划分状态下

锻造后金属的流动特性可从软件中读出：激活工件-单击节点信息（Object Nodes）按钮-对话框中单击【Displacement】栏右边的查看（Plot variable）按钮，各点的位移就显示在窗口中

观察上模具载荷图：点击Graph(Load Stroke)-【Plot Objects】栏选择上模具，x轴设置为行程Stroke，Y轴设为Z向载荷Load-OK。图中黄竖线代表当前序列步，交点即为此步时上模具所受的载荷。可在图上单击一点则显示相应的时序步（只是不同框格的

点显示，同一框格中不显，5步一显） 9.5 第二锻造过程

需要换上模，模具、工件的模拟信息重新定义 9.5.1 前处理打开模拟数据文件 90步

9.5.2 更换上模

原上摸得网格和几何形状删除，步骤： （1） 激活上模

（2） 单击Mesh按钮-Delete Mesh

（3） 几何形状还没删除，单击Geometry输入几何体

Spike_TopDie2.STL，则新的上模自动代替它

（4） 激活新的上模，Mesh，接受默认值 9.5.3 定义新上模的边界条件 变形、热传递边界条件需要重新定义。

首先定义对称边界条件：激活上模-Geometry-【Symmetric surface】-添加俩对称面

热边界条件：BBC-Thermal-HEWE-添加顶面、内表面、外圆柱面作为热交换边界条件 9.5.4 上模定位

9.5.5 重新定义对象间关系 只是容差改为0.00284 9.5.6 设置上摸温度

（1）激活

（2）单击【Property】-【Thermal】 （3）参考温度66 (4) 截止温度300

（5）【Mode】中选择Use All Nodes (6) 在【Min T】66 (7) 【Max T】300

改模具温度原因是因为90步时，上模温度范围66~300℉。低于68℉是因第一模拟过程时，工件截止温度系统默认0℉ 9.5.7 设置模拟控制

模拟名称不变，操作名为Forging Blow 2，操作序列为4，变形、热传导分析均激活

二锻压下量0.25in，0.025in扔作为计算步长，推出总模拟步为10步。主模具为上模

9.5.8 保存、生成数据库进行模拟 File-Save as 9.5.9 后处理 选择所有步。

点击工件-全显示-点击接触点-选择步数，查看模具与工件接触情况，分析模拟过程中模具与工件的接触演变。

第二锻造过程中，更换了模具，会影响模具的受力载荷。单击Graph-选择上、下模具，X轴设为Stroke,Y向设为Z向载荷-OK，从图中

可以看出模拟到90步后，上下模的预测载荷突然有个下降，接着再次增大，直到最后载荷。载荷突然下降是由更换模具造成的。载荷突然下降势必对最大载荷值的预测有影响，造成模拟不准确。 根本原因：接触点数量的突然变化（导致接触点少的原因是因为接触容差值给的比较小）。DEFORM计算模具载荷是通过接触点上的应力来计算模具承受载荷的大小。

因此，更换模具后的接触容差值设定是非常重要的 9.6 模具的应力分析

若应力分析对象是一个模具时，模拟仅需一步就可得出准确的应力值，当针对组合模具时，在外载作用下，模具间存在相互作用，使得模具不可能在一个模拟步中就进入稳定状态，所以一个模拟步是不够的

典型的模具应力分析中，工件将被删除，工件作用于模具上的力会插到模具上。本节介绍以红套模拟边界条件来分析模具上的应力 9.6.2 创建新项目

创建文件夹DieStress，进入主窗口设置目录到DieStress-创建新项目，名为DieStress 9.6.3 载入数据库时序步

用道钉第一锻造过程的最后一个时序步90步 9.6.4 模拟控制信息设定

模拟名称和操作名称均为DieStress，操作序数为1，选中变形Deformation,关闭热传导Heat Transfer

此模拟有两个支撑件将被加入前处理，它们分别和上下模相互作用 由于几个物体间存在相互作用的因素，物体不能马上达到平衡状，因此模拟总步数超过1

【Step】中，模拟起始步为-1，总模拟步为6，每隔一步存储模拟信息，解题步长定义栏，选WCTI，填1-OK 9.6.5 加入新的物体删除工件

第10章 切削加工的模拟分析

10.1 模型参数定义 10.1.1切削模型与参数定义

该模型分别用进给量（Feed）、表面加工速度（Surface speed）、背吃刀量（Depth Of Cut）三个主要参数来描述切削加工过程。根据经验，三个参数给出合适的匹配值，可以模拟出理想的变形加工效果；另外通过改变参数大小，分析模拟的变化过程和模拟效果，从而分析这些参数值对加工过程的影响。 10.2 前处理

10.2.1 进入DEFORM-3D界面 10.2.2 模型创建过程 1.进入切削前处理界面

在主窗口前处理中点击Machining-输入问题名称-NEXT 2.切削模型建立 （1）设定工件条件。

本例选择国际单位制- next-写入operation name-next-选择加工

方式,本例选择旋转加工Turning(Boring钻削加工、Milling铣削加工、Drilling?)-过程设置（表面加工速度、背吃刀量和进给率）-过程环境设置（工作环境温度、冷却液对流系数、摩擦系数和热导率）-next-刀具工作温度设置、从刀具库中选择刀具-next-刀架toolholder设置（从刀架库中选择一个）-next-尺寸比例设置、相对网格划分35000个网格、生成网格-next-设置边界条件-next-工件类型和工作温度设置-工件形状设置（有curved model有弯度的模式和simplified model简化平直模式。本例选弯度模式，工作直径Diameter 为0.05m，弯曲角度arc angle15°【弯曲角度指圆弧夹的圆心角大小】，然后生成几何形状-next-~~~~~~按软件步骤走就行了。

选择刀具约束面时要正确，工件材料为1045-si，网格40000个，对运算结果数据存储步数、终止、磨损条件的设定，具体参数如下：存储增量25步存一次，总运算步1500步，切削终止角度7.5°，即切削工件的一半就停止（共弯曲15°）。另外Tool wear calculation with Usui mode对刀具磨损进行设定，以便后处理时可以查看刀具磨损量，根据经验取a、b分别为0.0000001和855.0,。设置完成后生成数据库-推出前处理，主窗口文件夹下生成MACHINING.DB文件

注：本例在设定模型时容易出现问题的地方在刀具和工件接触部分，导致原因如背吃刀量值、进给量与刀具尺寸是否合适，进给量是否太大，工件和刀具是否接触上，另外刀具、工件划分网格是否够精度等。

10.2.3 模拟运行

若模拟效果不好或有其他原因需要停止模拟过程，可以通过Process Monitor监控运行过程，Abort表示把该step运算完成后停止，Abort Immediately表立即停止运行。 10.3 刀具特性分析设置

刀具的切削性能特征包括切削过程中刀具的应力、应变、位移等变化特征。 分析步骤：

（1） 主窗口下选择数据库文件，点击Die stress Analysis进入

界面

（2） 由向导逐步设定

（3） 完毕后生成一新的.DB文件 （4） 后处理分析刀具的变化特征 1. 打开刀具应力界面

点击Die stress Analysis-设置问题名称（problem ID），也可使用默认名称 2.条件、参数设置

Next-Operation name（默认）-next-选择数据库和分析步数（选择1000步）-选择刀具为应力分析对象-其他模具组件为0-选择模具模拟形态（等温或非等温），选择等温状态-next-物体名称insert、类型Elastic（弹性体）-next-几何形状输入（输入形状-那个厚道）-定位-模拟控制设置（使用默认）-网格（默认，与之前设置的一样）

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