基于DEFORM_3D软件模具方向数值模拟教学应用

李明亮，陆从相，浦 毅

（盐城纺织职业技术学院，江苏 盐城 224006）

【摘 要】针对目前高等职业教育模具专业面临人才培养问题，提出模拟教学方式。介绍DEFORM-3D软件在教学中的应用，不仅可以节省费用，而且能观察金属流动、应力、应变等情况，能使学生更容易理解，提高教学效果。

【关键词】DEFORM-3D；模具；模拟；教学 【中图分类号】G721 【文献标识码】A 【文章编号】1008-1151(2009)02-0154-02

（一）引言 后处理可以分析金属流动情况、等效应力分布、等效应变及

随着科学技术的飞速发展，模具技术在各个领域得到了应变速率分布、最大主应力分布、压力行程曲线等。这些数广泛的应用。模具制造是一切制造之首，可以说没有模具就据为实际的生产提供宝贵的参考，也是正式的挤压工艺所不没有产品，而模具技术人才的培养是模具工业的当务之急。能表达的，这就为教学提供了方便，让学生直观明了的了解培养现代模具技术人才光靠老师在课堂上讲理论是远达不到金属成形的过程及塑性成形原理。模拟前对毛坯的网格划分企业对人才的要求，学校也不可能象企业那样配置设备全而越多，模拟成形效果越好，但模拟的速度就越慢，增加了计多，投资太大。为了提高教学效果，增加学生理解与动手能算机的运算负担。毛坯为Φ20mm的45钢圆柱，正挤压成外径力，同时又节约投资，各个学校一方面走校企联合之路，另为Φ6mm的棒材，挤压温度为20℃，挤压设备为压力机，网一方面在校内利用各种手段建立模拟实验室。对于高等职业格单元数预划分为30000个，体积采用罚因子补偿。模拟可技术院校培养全面发展的技术应用型专门人才，更离不开动以得到凹模最佳的入模角、摩擦系数、延伸率、挤压速度等手能力的培养，更需要建立模拟实验室来模拟仿真企业里的工艺参数，为正式的生产提供了宝贵的资料。 生产。模拟实验室可以节省大量人力、物力和时间，在模具方向主要采用数值模拟方法（有限单元法）。随着计算机的迅速发展,数值模拟已经成为金属成形过程的主要分析方法。依靠数值模拟不仅可以节省设备的投资、提高工模具设计效率与减少昂贵的现场试验成本，还可以清晰的了解金属的流动规律。数值模拟技术已经是很多机械、模具类企业的工程师与设计人员的生存手段。Deform-3D软件是数值模拟中用的最广泛的软件之一，它以强大的分析功能，为用户提供极有价

值的工艺分析数据，有关成形过程中的材料和温度流动，这

图1 正挤压 些资料为产品工艺流程的制定与模具使用寿命提高提供了参考。

（二）DEFORM-3D软件简介

DEFORM（Design Environment for Forming）软件包括

二维有限元分析软件DEFORM-2D和三维有限元分析软件DEFORM-3D，是美国SFTC公司开发出来的，已经在美国、日本、德国等国实际生产和科研中得到大量成功的应用，并得到世界同行的公认。DEFORM-3D软件主要由三部分组成：前处理器、模拟器、后处理器。前处理器包括模型数据准备模块，可以实现边界条件、材料参数、模拟步长以及迭代方法的选择和确定，还可以进行有限元网格的自动与手动划分及网格结构优化。模拟器可考虑应变、应变速率和温度对流动应力的影响，采用稀疏矩阵求解器和动态内存分配技术使计算机速度更快。后处理器可以图形化显示结果，便于进行工艺分析。

2.反挤压。铝合金管材反挤压数值模拟见图2，毛坯为Φ50mm铝合金圆柱，反挤压成外径为Φ50mm、壁厚为2mm的管材，挤压温度为20℃，挤压设备为压力机，网格单元数预划分为20000个，体积采用罚因子补偿。模拟为凹凸模的配合间隙、凹凸模的结构形状、挤压速度、摩擦系数、凹模受力情况等工艺参数提供优化。

（三）DEFORM-3D在挤压方向应用

1.正挤压。DEFORM-3D软件在挤压模具方向的应用如图1，

图2 反挤压

【收稿日期】2008-11-28

【作者简介】李明亮（1976－），男，盐城纺织职业技术学院机电系讲师，硕士，从事模具设计制造及金属塑性成形研究与教学。 - 154 -

（四）DEFORM-3D在冷镦方向应用

DEFORM-3D软件冷镦方面的应用如图3，图中是一自由镦粗的锻压。毛坯为45钢，尺寸为Φ100mm×200mm,挤压温度为20℃，挤压设备为压力机。网格单元数预划分为6000个，体积采用罚因子补偿。模拟可以掌握金属镦粗的情况：镦粗与高径比的关系，掌握出现鼓形与上下砧和工件之间摩擦系数关系。掌握变形应力残余集中、金属的应变大小、材料的性能，为下道次把好毛坯关。

图4 冲裁

（六）结论

江苏作为中国重要的制造业生产基地，机床、机械、汽车和化工四大产业是重要支柱产业，这些产业的技术提升都离不开模具工业。模具制造是一种技术、资金、人才密集型的产业，作为培养生产一线高级模具技术专业人才的教育模式，高职教育培养出来的学生越来越受到企业及相关部门的欢迎。模具发展趋势之一就是数值模拟，利用计算机模拟可以减低实际生产中不必要的损失与提高生产效率。利用Deform-3D软件来模拟教学不仅可以作为教学内容的需要，而且更能代替实践生产减少设备投资，模拟的金属流动、应变、应变速率等情况是实际生产所不能观察的。

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图3 冷镦

（五）DEFORM-3D在冲裁方向应用

圆盘件精冲数值模拟见图4，参与工件的成形的成形零件有凸模、凹模与齿圈压板，顶出采用顶杆顶出。毛坯为45钢的板料25mm×25mm，冲裁成成Φ18mm的圆盘，挤压温度为20℃，挤压设备为压力机，网格单元数预划分为50000个，体积采用罚因子补偿。模拟可以了解冲裁速度、凹凸模配合间隙、凹模入口的结构、润滑情况等对断口的影响，掌握金属应力集中情况、断口的质量、模具的寿命等资料。

（上接第152页）学风，增强学生学习主动性、务实性、开拓性、积极性，扎扎实实学好专业知识。并且针对高校高年级学生群体中普遍存在的谈情说爱现象，合理安排有关恋爱与事业关系的专题报告、演讲会等活动，使学生端正恋爱观，帮助学生分析就业形势及趋势，帮助他们解决择业、就业过程中的困难，尽力使每一位学生都能找到适合自己的岗位。

（四）大公无私的“献爱者”

教育者，爱胜过一些。素质教育当然也不能缺少爱。学生工作者在工作过程中要充满爱心，包括对工作的热爱和对学生的热爱。对自己的工作有了爱才能产生工作的动力，才能在工作中倾注满腔热情，发挥积极性和创造性，有了爱才会舍得付出。

高校在校生不少是远离家乡父母，且多数是独生子女。在学校集体生活中肯定会遇到这样那样的困难，以至会影响学习。鉴于此，学生工作者一定要以真诚、平等、信任的态度对待每一位学生，全心全意为学生服务，真心实意的热爱、尊重和关心他们，设身处地的为学生着想，把爱洒向每一位学生的心田。经常深入学生中间，时刻关心学生冷暖，真诚的帮助和解决学生的困难，用爱感化他们。支持和关心学生的进步和挫折，引导学生积极参加有益的、丰富多彩的课余生活，建立“爱心组”、“互助组”等形式，使彼此之间真正形成一种互相帮助、互相照顾、互相支持的融洽、亲密关系。

（五）道德操守的“示范者”

古今中外对教育工作者的美誉各有其论，如“园丁”、“蜡烛”、“灵魂的工程师”等。但做好一名学生工作者，如何使

自己无愧于以上种种光荣称号，尤其是如何使自己成为学生

信赖的人，是能否做好本职工作的关键所在。

我认为，学生工作者应做到严于律己，以身作则，真诚无私，作风严谨，真诚待人，发扬传统美德，弘扬奉献精神，做好学生的表率，真正做到为人师表。要求学生做到的，自己先做到；要求学生不做的，自己带头不做。身教胜于言传，要用自己的行动使学生体验到老师的言行值得学、应该学、全力学。

总之，在素质教育过程中，优秀的学生工作者应具备知识丰富的阅历、善解人意的智力、应变答疑的能力，要有强烈的责任心、真诚心和事业心，一切为了学生，为了一切学生，为了学生的一切，全身心投入到教育事业中去。“德智双馨”可作为优秀学生工作者素质的综合概括。

【参考文献】

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