1.4.2 模拟设置

通过查阅文献或者自行设计获得所需模具以及详细尺寸，利用UG或其他造型软件画出模具实体模型，并保存为.stl格式。现基于DEFORM-3DV10.2版本对ϕ50mm×54mm坯料在凹模倾角为120°时进行数值模拟，并演示主要操作步骤。其他尺寸坯料及其他凹模倾角的模拟过程读者请参考演示自行完成，最后确定合理的坯料尺寸和凹模倾角。成形时坯料与模具的装配关系如图1-4所示。

（1）创建一个新的问题 如图1-5所示。

1）在开始菜单中单击DEFORMV10.2，选择DEFORM-3D并进入DEFORM-3D主窗口；

2）单击File→New Problem或单击按钮；

3）在弹出的窗口中接受默认选项，单击Next按钮；

4）在弹出的窗口中选择“OtherPlace”，选择工作目录然后单击Next按钮；

5）在弹出的窗口中输入文件名，单击Finish按钮进入前处理操作界面。

图1-4 坯料与模具的装配关系

图1-5 创建新问题界面

（2）设置模拟参数 如图1-6所示。

1）在前处理操作界面中单击按钮进入模拟控制参数设置窗口；

2）在Simulation Title一栏中把标题改为BLOCK；

3）设置Units为SI，模拟类型Deformation，并勾选Heat Transfer。单击OK按钮，回到前处理操作界面。

（3）工件坯料设置 如图1-7所示。

1）坯料的导入。

①单击和按钮，进入工件坯料参数设置界面，所需工件坯料参数设置完成后，单击按钮，在操作界面生成工件坯料，单击按钮，回到前处理操作界面。

图1-6 设置模拟参数

图1-7 工件坯料设置

②输入几何体后要检查输入对象是否有问题，检查方法如下：

单击，查看弹出的窗口。对于一个封闭的几何体，必有1个面，0个自由边，0个无效的实体。如果正确单击按钮，回操作界面，如图1-8所示。

外法线方向的检查，如图1-9所示。单击按钮，查看对象的外法线是否指向对象外。如果方向反了，单击按钮。

2）划分网格、体积补偿。

①单击图1-5中的按钮，进入网格划分，如图1-10所示。

图1-8 几何体检查结果

②在网格输入框中输入单元数或通过滑块设定。

③设定完成后可单击按钮进行预览，如果满意就可单击按钮生成网格。生成网格之后单击按钮查看划分是否合格。并记下的值，如图1-11所示，以便后面用来设置步长。

④单击按钮，进入体积补偿设置界面，选择激活种类，然后单击（见图1-12）按钮即可。

图1-9 外法线方向的检查

图1-10 “网格划分”对话框

图1-11 “网格划分合格”对话框

图1-12 选择激活种类

3）设置工件加工温度和材料。

①单击按钮进入温度和材料设置界面，如图1-13所示，因为第一个输入的为工件坯料，所以物体类型系统默认为Plastic；

图1-13 温度和材料设置界面

②单击按钮进行温度设置，如图1-14所示。

图1-14 “物体温度设置”对话框

③单击Material输入框右侧的按钮（见图1-13），选择物体材料，选定后，单击按钮，如图1-15所示。

图1-15 “材料库”对话框

（4）模具的设置

1）凸模的导入。单击图1-5中按钮，然后依次单击按钮和，从模具所在位置导入。

2）定位模具。有时导入的模具和工件位置需要调整，调整方法如下：

①单击按钮进入调整界面，如图1-16所示。

图1-16 “模具和工件位置调整”对话框

②选择调整方式并填写相关数据后单击。

3）划分网格、设置温度、属性设置。

①设置凸模运动速率。单击按钮（见图1-17），类型选择speed、方向选择-Z、常数值改为1，其他选项都默认。

图1-17 设置凸模运动速率

②凹模的导入、定位和设置。可参照凸模的上述操作进行。

（5）定义模具和工件坯料之间的关系

1）单击按钮（见图1-5），在弹出的窗口中单击“Yes”按钮进入“Inter-Object”对话框，如图1-18所示。系统默认将前面的物体和后面的物体定义为Master-Slave关系，即硬的物体设为Master，软的物体设为Slave。

图1-18 “Inter-Object”对话框

2）选择第一组，单击按钮进入新的窗口，选择剪切摩擦方式Shear，根据成形方式选择摩擦因数Constant或者手动输入，如图1-19所示。

图1-19 选择摩擦方式和摩擦因数

然后单击标签（见图1-20），选择热传导系数Constant或者手动输入，单击按钮回到“Inter-Object”对话框。

3）选择第二组，单击。

图1-20 选择热传导系数

4）最后一定要单击，在这个操作后，互相接触的物体，Master会自动与Slave发生干涉，互相嵌入是为了更快地进入接触状态，节省计算时间。互相嵌入的深度是由窗口中的Tolerance来定义的。

（6）设置模拟参数

1）在前处理控制窗口右上角选择进入“Simulation Controls”对话框，如图1-21所示，选择进行模拟步数和步长的设定。

图1-21 设定模拟步数和步长界面

2）步长是根据变形体最小单元长度的1/3来估算的，例如本模拟中最小单元长度为1.1，则步长可设置为0.3，如图1-22所示。

图1-22 设置步长

3）运行步数根据凸模所走的总距离除以步长来估算，一般设置值比理论值大，如图1-23所示。

4）单击可设置运行终止，在General一栏中输入凸模沿Z轴所走距离

图1-23 设置运行步数

（见图1-24），单击OK按钮。

图1-24 输入凸模沿Z轴所走距离

（7）生成数据文件

1）在前处理窗口单击（见图1-5），进入“Database Generation”对话框，如图1-25所示，单击按钮，生成文件。

图1-25 “Database Generation”对话框

2）单击按钮，检查是否有错误。计算机屏幕显示绿色表示正常，红色表示严重错误，黄色代表有可能导致错误。

3）单击OK返回前处理控制窗口。