一套Deform成形工艺仿真建模分析攻略
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导读：曾几何时，时常有人问我：“使用CAD软件导出的零件再导入deform后，零件的位置都变了，跟装配好后的位置完全不同。这是由于CAD导出零件需要在装配体界面下进行，否则导出的零件无法记录装配后的位置信息”。一、DEFORM应用技巧之CAD建模与定位
其实，应用过Deform的朋友都知道，Deform的建模和装配功能应用起来并没有CAD软件方便灵活，所以我们的模型经常需要由CAD软件创建并装配，然后再导入Deform进行后续的分析。Solidworks、Pro/E、UG、Catia等都是常用三维建模软件，很多工程师都依赖于这些CAD软件进行模型的创建和装配。当完成一个零件的设计后，将零件另存为.stl格式，即可导入Deform。Stl是CAE软件和CAD软件通用的一种文件接口。先给大家介绍在CAD软件中如何正确导出.stl文件，使导出的文件在导入DEFORM时可以保持装配体中的定位关系。我们以Solidworks和CREO(Pro/E为例来进行说明。1、Solidworks导出.stl文件到deform在Solidworks完成零件的建模和装配后，在装配体界面点击“另存为”，选择.stl文件格式。“另存为”对话框中的“选项”可修改导出文件的几何精度。注意：“选项”中的“在单一文件中保存装配体的所有零部件”前的选框不要勾选。修改文件名字和存储位置，点击保存，即可自动将装配体中的每个零件分别保存为.stl文件。将保存好的零件一一导入Deform中，即会保持装配后的零件位置（注意：导入deform时，文件名称不能含有中文）。Creo新建几何组装完成后，点击“另存为副本”，文件类型选择stl格式，勾选“自定义导出”，点击“确定”，进入“导出STL”对话框。软件默认要导出的零件是所有零件，即Creo是把整个装配体当做一个零件输出为stl格式，不符合我们的要求。我们需要把装配体中的每个零件单独保存为.stl文件。将要导出的零件改为“包括”，选择需要导出的零件，输入文件名，点击“应用”即可将所选择的零件导出为.stl文件。同样将装配体中的其他零件依次导出为.stl文件。
将保存好的.stl文件一一导入Deform中，即会保持装配后的零件位置。二、圆盘类零件模锻工艺仿真案例
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接下来，我给大家介绍一种圆盘类零件模锻工艺仿真案例。锻件是汽车制造业中的基础安全件，曲轴、前轴、凸轮轴、连杆、齿轮、齿圈、转向节、万向节、摇臂等锻件广泛应用于商用车的动力部分、行驶部分以及悬挂部分。汽车锻件的模锻工艺和模具参数多且复杂，另外汽车锻件多为大批量生产，一套合理的工艺和模具参数显得尤为重要。通过仿真计算可以得到全面丰富的场变量信息，这些数据的合理分析可以有效指导工业实践。鉴于金属塑性变形比较剧烈，忽略模锻过程中工件的弹性变形，将材料简化为刚塑性材料模型；为简化计算，忽略模具的弹性变形和温度传热对变形的影响，假定模具为恒温状态，且为刚性体。有限元建模需要定义各工序的材料参数、几何模型、边界条件、运动条件和步长算法等信息。本案例所采用条件参数如下：基于模型的轴对称特性，选用1/4模型以减小计算量。网格划分采用四面体网格以提高网格对复杂形状的适应性和计算速度。模具和工件的接触摩擦选用剪切摩擦模型：f=mk（m为0~1的数值,K为剪切屈服极限）。模具和工件之间的传热模型为q=hΔT（h为传热系数，ΔT为工件和模具之间的温度差）。金属锻造加工属于一种大塑性变形的力学行为，变形过程中工件的温度场、应力场、应变场都发生了明显的变化，而依靠传统的实验方法根本无法获得这些场变量，所以传统工艺制定大都是依靠试验试错和经验制定。借助模拟仿真可以非常方便获得以上所述这些场变量，为工艺制定和缺陷分析提供了大量的数据支撑。模锻工序是零件定型定性的关键工序，其温度分布影响了金属流动和组织变化，关注模锻过程中的温度分布有助于对工件的形状和组织进行有效控制。模锻前工件预热至900℃，工件转移到模具上有少许温度降低。坯料在模锻过程中变形剧烈，工件表层由于与模具（300℃恒温）接触，温度较低，为700℃左右，工件芯部由于剧烈塑性变形引起温度升高，并且高于初始的900℃。工件表层由于接触模具散热和与空气的对流散热而温度较低。
应变场是工件变形程度的度量，也是金属启动动态再结晶的驱动力，是锻压过程中需要重点关注的场变量。坯料经过镦粗工序，塑性变形已经深入工件芯部，整体应变分布较为均匀。模锻变形过程中变形继续深入。冲孔工序中，冲裁区被强烈拉伸，该区域也是应变最集中的区域。
金属塑性成形过程中，流线是一种重要的分析方式，它可用来跟踪金属流动，查看变形剧烈程度，还可用来分析缺陷成因。通过对金属变形的流线追踪，可以比较清晰的看出金属流动情况和变形集中情况。镦粗工序和模锻工序的变形都集中在芯部区域，流线平稳过渡无交叉。在冲孔工序，变形集中在冲裁区，在冲裁区的工件一侧流线非常密集且稍有拐角紊乱现象，应变集中，该区域需警惕折叠或裂纹风险。
模锻工序达到闭模间隙时，工件并没有完全充模，工件外圈拐角边缘未与模具贴合。
结合流线分析，该工件在模锻过程中没有折叠产生；冲孔工序在冲裁区域流线密集回转紊乱，应变集中，有折叠或裂纹风险。在零件实际加工过程中也发现该缺陷，该问题可通过增大冲裁区加工余量来避免。
三、Deform软件操作与案例精讲12讲
以上是DEFORM应用技巧之CAD建模与定位，以及圆盘类零件模锻工艺仿真案例详细介绍。也诚邀大家关注在仿真秀平首发的精品课程《Deform软件操作与案例精讲12讲》学习成形工艺仿真的建模分析流程。
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来源：仿真秀App
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