第6章道钉成形分析

1、第第1章塑性成形章塑性成形CAE技术技术北大出版社配套电子课件北大出版社配套电子课件第第6章章 道钉成形分析道钉成形分析 了解道钉成形仿真过程的设置，掌握热成形分析的设置步骤； 掌握热分析的边界条件的设置； 掌握多工序成形分析的设置步骤。【本章教学要点】【本章教学要点】知识要点能力要求相关知识热成形分析技术掌握热传递分析的基本步骤，掌握热传递和成形分析之间的耦合热交换面的设置，DB文件的打开及编辑，热分析结果的显示热边界条件的设置掌握塑性成形分析对称面的设置技术对称面的添加、删除及编辑分析的多工序掌握工序之间的衔接技术应变的保留、温度的梯度及对塑性的影响导入案例 道钉就是这铁路等使用的螺钉，如

2、图6-1所示，其实也是一种舶来物，是从国外传过来的一种先进的交通安全产品。道钉的一种英文名字叫：Raised pavement marker 这是美式英语的一种叫法，原意是突起路标，道钉的另一个英文名字是：road stud，这是英国英语或欧洲的一种叫法，意思是路上的钉子，以形容其带钉的形状。我们国家的国标中选用的道钉英文单词是美国的Raised pavement marker。道钉类产品 本章介绍 本章主要是通过道钉的成形过程，让读者掌握热传导的分析，热成形分析。本案例重点掌握以下内容：热传导分析的边界条件设置，多工序过程分析技术。此零件的成形工艺分析，需要很多工序，本章需要掌握的内容只讲解

3、其中三个工序。6.1分析问题分析问题 此案例是一个热锻成形工艺。 工艺参数： 几何体和工具采用1/4来分析 单位：英制（English） 坯料材料（Material）:AISI-1025 模具材料（Material）：AISI-H-13 坯料温度（temperature）:2000F 模具温度（temperature）:300F 上模速度:2in/sec 模具行程：0.75in 对于这个热成形工艺进行数值仿真，我们要分三个工序进行分析。 （1）模拟10秒时间坯料从炉子到模具的热传递。这是从炉子里拿出来进行锻造之前工件和空气之间进行的热交换。 （2）坯料停留于下模停留的2秒进行模拟。这个过程也是

4、一个热传递的模拟。 （3）进行热传递和锻造工艺共同进行的耦合分析过程。6.2热传导工序分析热传导工序分析 6.2.1创建一个新问题创建一个新问题 窗口中输入题目的名称窗口中输入题目的名称(Problem name)Spike 6.2.2设置模拟控制参数设置模拟控制参数 在前处理控制窗口中点击按钮 ，在弹出的Simulation Controls窗口中，把模拟标题（Simulation Title）改为Spike Forging，工序名称（Operation Name）改为Transfer from Furnace，Mode中取消选择Deformation，选中Heat Transfer，Ope

5、ration Number设为1。6.2.3定义毛坯的温度及材料定义毛坯的温度及材料 （1）此时默认选中Workpiece，点击 按钮，物体类型（Object Type）采用默认的塑性体（plastic）。 （2）点击按钮 ，在出现的对话框中输入2000，如图6-6所示，点击 ，结束对话框。 6.2.4几何体导入几何体导入 （1）点击按钮 ，然后选择 按钮，在弹出的读取文件窗口中找到 Spike_Billet.STL(DEFORM3DV6_1Labs)并加载此文件。 （2）在Objects窗口中点击按钮 ，在物体的列表中增加了一个名为Top Die的物体，并点击 按钮， 选择 按钮，导入Spi

6、ke_TopDie1.STL (DEFORM3DV6_1Labs)。 （3）点击按钮 ，增加一个名为Bottom Die的刚性物体，点击按钮导入Spike_BottomDie.STL，导完的几何体如图。6.2.5划分坯料网格划分坯料网格6.2.6定义热边界条件定义热边界条件 这是一个 1 / 4 对称体的一部分，所以在分析中，要通过边界条件的定义体现出来，因为我们要分析热问题，所以制定一热边界条件即可。这一步操作不许是对己经划分网格的物体才能操作。选择 Workpiece ，点击按钮 BCC ，弹出对话框，在 BCC Type 下选择 Thermal 类中的 Heat Exchange wit

7、h Environment 在选择右面的按钮 Define ，在弹出的窗口中，设置环境温度为 706.2.8进行计算进行计算 选在DEFORM-3D的主窗口中，选择Simulator中的开始模拟。6.2.9后处理后处理6.3坯料与下模热传导工序坯料与下模热传导工序 6.3.1打开前处理文件打开前处理文件6.3.2定义上模定义上模 （1）选中Top Die，点击 按钮，物体类型（Object Type）保持默认的的刚形体（Rigid）。点击 按钮，在对话框中输入300，点击 ，结束对话框。定义模具的材料定义模具的热边界条件选择除对称面之外的所有面 6.3.3定义下模定义下模（1）温度300; (

8、2)H13; (3)划分网格默认；（4）定义热交换面。6.3.4调整工件位置调整工件位置6.3.5定义接触关系定义接触关系Bottomp Die-Workpiece， 6.3.6设置控制参数设置控制参数6.3.7检查生成检查生成db文件文件6.3.8进行计算进行计算6.3.9后处理后处理6.4热锻成形成形工序热锻成形成形工序 6.4.1 打开原来的数据文件打开原来的数据文件6.4.2 改变模拟控制参数改变模拟控制参数6.4.3坯料边界条件坯料边界条件 选中工件Workpiece，点击 ，选中图标 ，分别选中坯料的对称面，并分别点击 ，增加（1，0，0）和（0，1，0）对称面。设置完成以后对称面处如图6-39。6.4.4添加体积补偿参数添加体积补偿参数 选中工件Workpiece 6.4.5上模对称及运动设置上模对称及运动设置 选中上模Top Die 6.4.6下模对称设置下模对称设置 选中上模Bottom Die，点击 ，点击标签 ，分别选中下模的对称面，并点击 。6.4.7定位上模定位上模6.4.8设置接触关系设置接触关系6.4.9生成数据文件生成数据文件6.4.10进行模拟进行模拟 选在DEFORM-3D的主窗口中，选择Simulator中 的开始模拟。6.4.11后处理后处理【综合习题】 一、简答题 （1）坯料在热成形的时候都和哪些物