1、實驗報告實驗名稱EFORM-3D 鐓粗仿真實驗實驗課程鍛造工藝及模具設(shè)計指導教師專業(yè)班級姓名學號成績2013年4月1 日實驗一DEFORM-3D 鐓粗仿真實驗1 實驗目的與內(nèi)容1.1 實驗目的通過 DEFORM軟件平臺實現(xiàn)鐓粗過程的仿真模擬實驗。了解材料在不同工藝條件下的變形流動情況， 熟悉鐓粗變形工藝特點。 掌握圓柱體鐓粗過程的應力應變場分布特點。1.2實驗內(nèi)容運用 DEFORM模擬如圖 1 所示的圓柱坯壓縮過程。圖 1 鐓粗實驗模型（一）工藝條件上模： 200×50，剛性材料，初始溫度200；下模： 200×200×40。工件： 16 鋼，尺寸如表1 所示。表

2、 1實驗參數(shù)序號圓柱體直圓柱體高摩擦系數(shù)，加熱溫錘頭運動速度，鐓粗行程徑， mm度， mm滑動摩擦度mm/s1801500900500402801500.21200500403802500900500404802500.2120050040（二）實驗要求（1）運用三維如阿健繪制各模具部件及棒料的三維造型，以stl格式輸出；（2）設(shè)計模擬控制參數(shù)；（3）DEFORM前處理與運算；（4）DEFORM后處理，觀察圓柱體壓縮變形過程，載荷曲線圖；（5）比較方案 1 與 2、3 與 4、1 與 3 和 2 與 4 的模擬結(jié)果，找出圓柱體變形后的形狀差別，說明原因；（6）提交分析報告及分析日志文件（log

3、 ）。2 實驗過程1） 建模通過 UG 將壓縮的模型繪制出來， 分別為坯料圓柱直徑 80mm 高 150mm 和圓柱直徑 80mm 高 250mm,并將它們各自的三部分分別導出為 stl 格式，并保存。2） 鐓粗模擬a. 打開一個 deform 軟件，新建一個文件。 （ Insert object ）添加坯料Workpiece，上模 Top Die，下模 Bottom Die，并導入相應的之前保存的 stl 格式文件（ Import）；b. 修改坯料的 General，其中設(shè)定 Object Type為 plastic，AssignTemperature為給定的 900/1200；(Mesh)

4、將坯料分為 20000/40000 份，并預覽（Preview），General Mesh；選擇坯料的材料（ Material）為 16 號鋼；在 Property 中計算坯料的體積，選擇自動計算（ Active ）;c. 修改 Top Die 的 General，其中設(shè)定 Object Type 為 Rigid ， Assign Temperature 為 200；設(shè)定其 Movement 速度為 500in/sec;d. 設(shè)定 Bottom Die 的 General ，其中設(shè)定 Object Type 為 Rigid ， Assign Temperature 為 200；e. 設(shè)定 Si

5、mulation Control 中的 Units 為 SI，Step 中的 Starting Step Number為 -1，Number of Simulation Steps 為 40，Step Increment to Save為 1，Primary Die為 Top Die ,With Constant Die Displacement為 1in.，然后點擊 OK 。f. 設(shè)置摩擦系數(shù)，分別為 0 和 0.2g. 保存并檢核（ Check），然后退出h. 運行（ Run）3）后處理可以通過選擇查看壓縮的每一步的變形過程，Damage ，Strain-Effective ，Strain

6、 Rate -Effective ，Stress Effective ，Stress Max-Principal ，Temperature ，以及載荷行程曲線等。通過這些參數(shù)來檢查所設(shè)定的這些數(shù)據(jù)是否合理。3 實驗結(jié)果及討論1） 變形過程（抓取6 步）第一組數(shù)據(jù)：第二組數(shù)據(jù)：第三組數(shù)據(jù)：第四組數(shù)據(jù)：2） 載荷行程曲線第一組數(shù)據(jù)：第二組數(shù)據(jù)：第三組數(shù)據(jù)：第四組數(shù)據(jù)：3） 等效應變（抓取6 步）第一組數(shù)據(jù)：第二組數(shù)據(jù)：第三組數(shù)據(jù)：第四組數(shù)據(jù)：4） 等效應力（抓取6 步）第一組數(shù)據(jù)：第二組數(shù)據(jù)：第三組數(shù)據(jù)：第四組數(shù)據(jù)：5） 最大應力分布（抓取6 步）第一組數(shù)據(jù)：第二組數(shù)據(jù)：第三組數(shù)據(jù)：第四組數(shù)據(jù)：4

7、 實驗小結(jié)答：通過 1、2、3、4 的變形可以看出， 1 和 3 沒有在壓縮的過程中是屬于均勻的變形過程，而 2 和 4 由于存在摩擦力，出現(xiàn)了不均勻的變形，圓柱體四周出現(xiàn)鼓形輪廓。圓柱體在鐓粗時除了受到變形工具的壓縮力外，在斷面接觸處有摩擦力作用，摩擦力阻礙金屬質(zhì)點橫向流動，使得圓柱體產(chǎn)生鼓形。對比 2 和 4 可知， 2 比 4 出現(xiàn)的鼓形更為明顯。比較損傷情況，由于 1 和 3 是不存在摩擦力的， 它們是屬于均勻變形的，損傷系數(shù)幾乎為 0。而 2 和 4 存在摩擦系數(shù)不為 0，產(chǎn)生的不均勻變形，出現(xiàn)了鼓形，存在缺陷或缺陷隱患。無摩擦鐓粗時應變分布比較均勻，有摩擦存在時鐓粗應變是不均勻的。

8、摩擦系數(shù)和高度都對變形有影響。比較 1 和 3 的變形情況可以看出 1 和 3 變形都比較均勻， 因為他們的摩擦力都是 0，溫度也是相同的 900 攝氏度；損傷度也幾乎很少；但是 1 最終的等效應變約為 0.31，而 3 最終等效應變約為 0.17；就等效應力看， 1 的最終等效應力約為 47，而 3 最終的等效應力就比它小，約為 38；圓柱體的摩擦系數(shù)為 0 的時候，其表面應變與內(nèi)部的應變分布都比較均勻，變形為均勻的變形；摩擦系數(shù)為 0.2 的時候，表面的應變與內(nèi)部的應變分布不均勻，各部分的最大應變都存在明顯的差異。比較載荷行程曲線， 1、2、3、4 都是上升的趨勢，主要分為兩段，第一段為彈性變形階段，載荷曲線的斜率較大；第二段為塑性變形階段，載荷曲線的斜率比較小。摩擦力越大，載荷力越大；反之，載荷力越小。高度越低載荷力越大，高度越高，載荷越小。綜上所訴：工具與坯料之間的摩擦力會影響坯料變形的均勻性，若是存在摩擦力變形會容易不均勻。 同樣的溫度的不均勻也會使得坯料產(chǎn)生不均勻的變形。摩擦系數(shù)的不同和圓柱體的高度不同都在不同程度上的影響到鐓粗的變形情況，應力應變分布等情況。本次試驗通過三維軟件 UG 和模擬軟件 Deform 對鐓粗