基于DEFORM-3D的金属切削毛刺仿真分析
基于DEFORM3D的ADI切削力有限元仿真_徐青山
件的流动应力，其表达式为：
σ=（A+Bεn）（1+Clnε觶 *）（1-（T*）m）
（1）
来稿日期：2012-04-16 基金项目：江苏省工业支撑项目（BE2011076）；苏州市技术专项项目（ZXG201131） 作者简介：徐青山，（1985-），男，江苏丹阳，硕士，主要研究方向：先进制造技术
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1 引言
具磨损和工艺系统变形，影响加工精度和表面质量。
等温淬火球墨铸铁 （Austempered Ductile Iron，以下简称 2 DEFORM 3D 切削仿真
ADI）是球墨铸铁经过等温淬火热处理后得到的一组机械性能范 2.1 有限元模型的基本参数
围很宽的高级铸铁。ADI 具有强度高，韧性好，耐低温，抗磨损，吸 震和降噪声性能好，综合性能优良，密度和抗拉强度的比值低以 及生产成本低、经济效益等众多独特的优点。ADI 是一种在球墨 铸铁的运用基础上发展起来的值得大力推广的优良工程材料。由 于 ADI 的高强度、高硬度和高韧性的确使其在机加工时切削刀 口受到更高的应力，对机加工造成一定困难[1-2]。因此，对 ADI 进 行切削过程有限元仿真计算，可以减少实际试验过程中的成本， 也为实际的机加工提供一定的理论依据。
第2期
机械设计与制造
2013 年 2 月
Machinery Design ＆ Manufacture
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基于 DEFORM 3D 的 ADI 切削力有限元仿真
徐青山，郭旭红，万东东
（苏州大学 机电工程学院，江苏 苏州 215021）
摘 要：为更好的研究金属材料的切削加工过程，以 DEFORM 3D 软件为平台，利用有限元法对等温淬火球墨铸铁的切 削进行了建模与仿真，分析得到了切削速度、切削深度、进给量对切削力的影响规律。通过有限元法计算刀具的切削力， 得出了切削力分别在不同切削深度和不同进给量下的变化规律，并以试验数据为基础，将仿真数据和传统经验公式的计 算数据进行对比与分析。研究结果表明，影响切削力的主要因素是切削深度，其次是进给量，影响最小的是切削速度。 关键词：DEFORM 3D；ADI；切削力；有限元法 中图分类号：TH16；TG51 文献标识码：A 文章编号：1001-3997（2013）02-0035-04
基于DEFORM_3D的钛合金切削过程有限元仿真
80
90
图5
fz = 0.7 mm/z 时切削速度对切削力的影响
说明了切屑的形成过程。通过 DEFORM- 3D 模拟的结果展示 了工件材料在刀具的作用下发生变形， 产生切屑， 切屑逐渐与 工件分离， 并发生卷曲变形的过程。
表 3 和表 4 为背吃刀量 ap、 每齿进给量 fz 和切削速度 Vc 对切削力 Fy 影响程度的数据分析。
觶
觶觶 觶 觶觶
m
（1 ）
式 （1 ） 中， A、 B、 n、 C 和 m 是由材料自身决定的常数； Tm 为材料的熔点； Tr 为室温； ε 0 为参考应变速率；等号右边第一 部分表示应变 ε 对流动应力 σ 的影响，第二部分表示应变速 率 ε 对流动应力 σ 的影响，而最后一部分表示温度 T 对流动 应力 σ 的影响。 本文中 TC4 材料模型采用的 J- C 模型为： 軈 軍 =觶 軈)0.375 觶 σ · 1+0.0394 ε 968.88+567.17(ε 觶 ε0 代分析得来的。
700
500
300
20
40 60 切削速度 Vc(m/min)
80
图4
1600 切削力 Fy(N)
fz = 0.3mm/z 时切削速度对切削力的影响
ap=0.5mm ap=1mm
1100
2
仿真及结果分析
图 2 中的显示了刀具切削加工过程的仿真过程，同时也
600 20
30
40
50 60 70 切削速度 Vc(m/min)
钛合金 TC4 的物理力学性能参数[3]
泊松比 0.307 热膨胀系 热导率 λ 比热容 c 数 w(m/K) [w(m/K)] [J/(gK)] 7.89 7.89 9.01 9.3 9.24 9.39 9.4 5.44 6.7 8.79 10.47 12.56 14.24 15.49 0.678 0.691 0.703 0.741 0.754 0.879
基于Deform-3D的20CrMnTi钢同步齿套铣削工序仿真分析
摘 要：采用Deform-3D有限元软件建立20CrMnTi钢同步齿套铣削仿真模型，分析了不同切削参数对切削仿真结果的影
响。得到了不同轴向切深、切削速度及每齿进给量下的切削力分布规律，为20CrMnTi钢同步齿套铣削过程的研究和铣削工
艺参数的优化提供理论参考。
关键词：同步齿套; 工艺参数优化; 铣削; 20CrMnTi钢; Deform-3D
机械工程师
MECHANICAL ENGINEER
基于Deform-3D的20CrMnTi钢同步齿套 铣削工序仿真分析
李东方1， 杨海波2， 林玉珍1， 黄林波3 （1.衢州职业技术学院 机电工程学院，浙江 衢州 324000；2.北京科技大学 机械工程学院，北京 100083；
3.浙江万里扬股份有限公司，浙江 金华 321000）
reference for the research of milling process and optimization of milling process parameters of 20CrMnTi steel synchroniz原
er sleeve.
Keywords: synchronizer sleeve; process parameter optimization; milling; 20CrMnTi steel; Deform-3D
University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China; 3.Wቤተ መጻሕፍቲ ባይዱnliyang Co., Ltd., Jinhua 321042, China)
Abstract: The simulation model of 20CrMnTi steel synchronizer sleeve milling is established by Deform-3D finite element
基于DEFORM-3D的钛合金车削加工过程分析-毕业论文
---文档均为word文档，下载后可直接编辑使用亦可打印---摘要钛合金具有出色的机械性能和良好的惰性化学性能，使得钛合金在飞机、火箭、轮船、医疗器械等领域有着广泛的运用。
但是，钛合金材料的出色物理和化学特点，也让其加工困难成为行业内出名的材料。
本设计通过deform-3D有限元模拟软件对车削钛合金的加工过程进行仿真模拟，建立出钛合金的刀具的几何模型，材料模型，刀具磨损模型。
对刀具的几何参数和车削要素进行分析，选择相对应的三个参数，通过正交设计实验方法设计车削模拟得出相应的模型方案。
通过DEFORM-3D软件对得出的参数方案，进行分析，得出结果。
通过对结果数据的分析,发现切削刀具的几何参数和切削用量对钛合金加工时的切削热度和切割力都有影响;当切削要素不变时,刀具角度上的前角对切削力的影响最大,后角和容屑槽大小几乎不影响;前角和后角对切削温度的影响几乎相等,容屑槽最小。
当刀具拥有相同的几何参数时,影响切削热度和切削力度最大的因素切割速率，随后是进给速度，进给深度最小。
关键词：容屑槽尺寸；前角；后角；切削力；刀具几何参数；钛合金目录1 绪论 (1)1.1本设计的目的、意义 (1)1.2本设计在国内外的发展概况及存在的问题 (2)1.3本设计应解决的主要问题 (3)2基于DEFORM-3D的钛合金车削加工过程分析 (3)2.1有限元模型的建立 (4)2.2刀具几何参数对切削力，切削温度影响的三维正交实验设计 (8)2.2.1 钛合金的车削参数选择 (8)2.2.2 正交设计变量的确定 (9)2.2.3正交试验设计方案 (9)2.2.4后处理结果对比分析 (10)2.2.5数据分析处理 (13)2.3切削用量对切削温度和切削力影响的三维正交试验分析 (15)2.3.1 钛合金的车削参数选择 (15)2.3.2 正交设计变量的确定 (15)2.3.3正交实验安排 (16)2.3.4后处理结果对比分析 (16)2.3.5数据分析处理 (20)3结论 (22)参考文献 (23)谢辞 (24)1 绪论在上世纪50年代初，钛合金被开发成为一种结构重要的金属，是具有出色的机械性能和良好的惰性化学性能的金属。
Deform—3D在金属塑性成形原理教学中的应用研究
Deform—3D在金属塑性成形原理教学中的应用研究作者：程亮孙凌燕陈逸来源：《山东工业技术》2018年第19期摘要：针对《金属塑性成形原理》内容抽象、理论较多，现有的教学设计无法弥合抽象理论知识与工程实际应用间的“割裂”这一课程特点，本文提出了基于有限元模拟软件Deform-3D强大的建模和后处理功能，以其在抽象概念的形象化、塑性加工过程的演示等方面的应用为要点，通过实例介绍了该软件在课程设计中的重要作用。
关键词：Deform-3D；金属塑性成形原理；课程设计DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2018.19.1980 引言《金属塑性成形原理》是材料成型及控制工程专业的一门重要的专业基础课，不仅涵盖了材料成形中广泛应用的基本原理，而且与实际工程问题密切相关。
通过该课程的学习，学生需掌握金属塑性变形的原理和变形规律，为后续的专业核心课程——《冲压成形工艺与模具设计》、《锻造成形工艺与模具设计》等的学习打下基础，也为制订合理的塑性成形工艺奠定理论基础。
该课程内容抽象，概念与专业术语较多，涉及大量的数学推导及应力分析，需要学生具备良好的《高等数学》、《线性代数》和《材料力学》基础，教学难度倍增，即使在教学中使用案例法、演示法等教学方法，学生仍然反映教学内容枯燥，学得吃力。
这一方面与受教育群体所发生的变化有关，95后大学生作为一个特殊群体，在学习特征方面呈现出不同于前代90后的特点，理论学习能力较弱；另一方面现有的教学设计仍然无法弥合课程中抽象理论知识与工程实际应用间的“割裂”。
1 教学思路作为一门承前启后的专业基础课，《金属塑性成形原理》的重要性可见一斑，如何有效地组织课堂教学，帮助打着网络时代烙印95后学生高效地利用课堂时间和课外碎片时间进行学习，成为教学设计过程中必须要考虑的问题。
为此，笔者提出采用有限元仿真技术作为教学的辅助手段，借助有限元仿真软件强大的后处理和动画功能，帮助学生直观地感受和追踪坯料在塑性加工过程中的应力应变分布的演化规律。
金属切削加工过程的有限元建模与仿真
江苏大学硕士学位论文金属切削加工过程的有限元建模与仿真姓名：吴勃申请学位级别：硕士专业：计算机科学与应用指导教师：蔡兰20060301４．２切屑形成过程的仿真模型的构造大部分国内的切屑形成过程的有限元仿真都采用的是２．Ｄ模型‘蚓脚’，２．Ｄ有限元模型仅仅适合于萨交切削的仿真，在研究车削、刨削等切削加工时，必须对切削情况进行限定和简化，不仅视觉效果差，更重要的是仿真的范围受到极大的限制，因此，有必要发展３．Ｄ有限元模型来仿真切屑形成过程。
本部分主要采用３．Ｄ有限元模型仿真在正交切削和制刃切削条件下的切屑形成过程，为进一步对各种切削加工方法进行有效的有限元仿真奠定基础。
４．２．１几何模型的建立与网格划分本章主要研究刀具切入工件丌始到稳态切削这段过程的仿真。
采用三维有限元模型进行模拟，所建立的几何模型如图４．６所示。
网格划分可采用三维六面体网格，也可以采用三维四面体网格。
幽４６网格划分图４．２．２材料属性的定义金属材料非线性的本构关系主要分为以下四种类型，即弹塑性、刚塑性、弹粘塑性、刚粘塑性。
有限元模拟的准确性很大程度上取决于本构关系能否真实反映材料的真实特性。
在金属切削有限元仿真中，采用弹塑性材料模型时，既有塑性变形又有弹性变形，较为符合会属切削过程的真实情况。
本课题中，为了保证仿真结果的更接近于实际情况，工件材料选用弹塑性模型，而刀具属性定义为刚性。
为了与实验结果进行比较，工件材利根掘需要选择相应材料。
与实验加工的材料相对应，输入丁Ｆ交材料属性（杨氏模量、泊松比、材料密度等），以及ＪｏｈｎｓｏｎａｎｄＣｏｏｋ的经验模型公式中的参数Ａ、Ｂ、ｎ、Ｃ和ｍ。
江苏人学硕十学何论文４．２．３施加约束与载荷假定工件在切削过程中为无限长。
而在仿真模型中的工件不可能很长，否则计算效率会很低，必须用长、高都不大的工件代替，用必要的约束来模拟真实工件的边界条件。
当研究切屑形成过程中的现象时。
女ｎＸ，ｊ应力、应变、应变率和温度进行研究，以及对切屑卷曲现象进行研究时。
金属切削过程模拟的有限元仿真
金属切削过程模拟的有限元仿真摘要: 本文在建立车削三维有限元模拟基础上，运用有限元对车削过程中车削的变形系数，工件与刀具的温度分布，切削力进行了模拟，并对结果进行了分析讨论。
该模拟的结果对实际工作有重要的现实作用。
关键词：切削 有限元 模拟1 绪 论1.1本课题的研究背景1.1.1微电子等领域突出的散热问题在现代工业领域，有很多专门用途的设备，它们的工作性能和工作效率取决于关键零件的结构和性能，如空气冷却器，热交换器的散热管，激光器热辐射表面，环保设备的过滤表面，螺纹表面等等。
我们把这类起特定作用的表面统称为“功能表面”。
这些表面大多数采用组装式结构（套装、镶嵌、钎焊、高频焊）、切削、滚压等方法加工。
早在19世纪中期，Jone 就提出在管内插入螺旋线以强化蒸汽的冷凝过程，从此人们就开始了在传热管等传热材料上进行翅加工技术的研究。
70年代出现能源危机，研究翅化管的加工技术及其强化传热机理有了进一步的发展，随着加工制造技术的不断进步，近20年来对强化换热元件的研究在化工、能源、制冷、航空、电子等工业部门有了很大的进展，各式各样的强化换热元件层出不穷，为提高传热效率作出了重要的贡献。
但是随着微电子及化工等领域，尤其是微电子领域对产品性能的无限追求，芯片集成度不断提高，带来致命的高热流密度，电子器件的冷却问题越来越突出。
英特尔公司负责芯片设计的首席执行官帕特-盖尔欣格指出，如果芯片耗能和散热的问题得不到解决，到2005年芯片上集成了2亿个晶体管时，就会热得象“核反应堆”，2010年时会达到火箭发射时高温气体喷射的水平，而到2015年就会与太阳的表面一样热。
目前芯片发热区域（cm cm 5.15.1 ）上的功耗已超过105W ，且未来有快速增加的趋势。
芯片产生的这些热量如果不能及时散出，将使芯片温度升高而影响到电子器件的寿命及工作的可靠性，因而电子器件的有效散热方式已成为获得新一代电子产品的关键科学问题之一。
金属难加工材料切削及刀具磨损虚拟仿真报告(一)
金属难加工材料切削及刀具磨损虚拟仿真报告(一)金属难加工材料切削及刀具磨损虚拟仿真报告挑战：金属难加工材料的切削加工•金属难加工材料的定义•高温、高硬度导致的切削困难•切削加工的关键问题方法：利用虚拟仿真技术进行分析•虚拟仿真技术的定义和优势•应用虚拟仿真技术分析金属难加工材料的切削行为•仿真模型的建立和参数设置结果：切削过程中的问题及研究成果•切削力的变化规律及影响因素•切削温度的分布和变化趋势•切削表面质量和切削力之间的关系讨论：刀具磨损与切削性能的关系•刀具磨损的原因和影响因素•切削力和刀具磨损的关系•如何通过优化切削参数延缓刀具磨损总结：虚拟仿真技术在切削加工中的应用前景•虚拟仿真技术的优势和局限性•未来发展方向和研究重点•为实际切削加工提供参考和决策依据金属难加工材料切削及刀具磨损虚拟仿真报告挑战：金属难加工材料的切削加工•金属难加工材料的定义–金属难加工材料是指具有高硬度、高强度和高耐磨性的金属材料，如钛合金、高速钢等。
•高温、高硬度导致的切削困难–由于金属难加工材料的硬度较高，切削时需要更大的切削力。
–高温会导致材料软化和脆性增加，使刀具损耗加剧。
•切削加工的关键问题–如何降低切削力和温度，提高切削效率和加工质量。
方法：利用虚拟仿真技术进行分析•虚拟仿真技术的定义和优势–虚拟仿真技术利用计算机模拟真实物理过程，可以减少实验成本、提高研究效率。
–通过虚拟仿真可以提前预测切削加工过程中的各种参数和结果。
•应用虚拟仿真技术分析金属难加工材料的切削行为–通过建立切削仿真模型，可以模拟金属难加工材料在切削过程中的变形、热力分布等行为。
–利用仿真结果可以分析切削力、切削温度和切削表面质量等参数的变化趋势。
•仿真模型的建立和参数设置–建立金属难加工材料的切削仿真模型。
–设置切削参数，如切削速度、进给速度和切削用量。
–调整模型和参数以获得准确的仿真结果。
结果：切削过程中的问题及研究成果•切削力的变化规律及影响因素–切削力随着切削速度的增加而增加，随着进给速度的增加先增加后减小。
基于DEFORM-3D的不锈钢切削力有限元仿真
涉及到材料学、 学、 力 热学 及摩擦学等相关 知识 。以
前， 学者 通 常通过 试 验和解 析 的手段 来研 究切 削过 程 ，
往往耗时 、 耗力 、 成本高 ， 难以精确测量切削力 、 应力应 变、 温度场分布等关键数据 ， 而计算机技术的飞速发展 使 得利 用有 限元 方法 来研 究 切削加 工成 为 了可能 ¨ 引。
内牌 号 为 ０ ｒ８ ｉ ＣｌＮ９不锈 钢 ） 。
金属切削过程中， 刀具切人工件 ， 使被加工材料发 生变形成为切屑所需要 的力称为切削力 ， 它包含主切 削力 、 进给力 和背 向力 ３ 部分 。因为主切 削 力 是计算车刀强度 、 设计机床零件和确定机床功率 的主要依据 ， 因此 ， 择主切削 力 作为研究 对象。 选 相关 的仿真参数见表 １ 。 表 １ 仿真切削参数表
体常应变单元划分网格 。通常在一些场变量变化梯度 较大的区域 ， 划分较为致密的网格 ， 反之则应划分较为
稀疏 的 网格 。
４ ２ 相关结果分析 ． 图２ 表示主切削力 仿真曲线。从图中可看 出， 主切削力 先由零线性增大至最大值 ， 然后减少并逐 步接近稳定 ， 这与实际的切削过程一致。当刀具 开始
削过程进行 了建模与仿真 ， 分析 Ｏ ｒ８ ｉ Ｃ ｌＮ９不锈钢的切 削力 变化 规律 以及切 削速 度和进 给量对其 切削 力的影响 ． 同理 并 论计算 结果进行对比验证。研究表明 ， Ｅ Ｏ Ｍ－Ｄ软件 所得仿 真数据与理论计 算结果吻合度 较高 ， 明仿真 结果具 有 ＤＦＲ ３ 说 较 高的可信 度 ， 系统 地研 究金 属的切削过程提供 了一种新 的途 径。图 ４表 １参 １ 为 ０ 关 键 词 ： 削加 工； Ｅ Ｏ Ｍ一Ｄ软件 ； 切 ＤＦＲ ３ 有限元仿 真； 削力 切
基于DDFORM3D的高速车削有限元模拟
自动化与控制６９基于ＤＤＦＯＲＭ一３Ｄ的高速车削有限元模拟赵雷ｔ邓远超，王军ｚ陈友平１（１．西华大学机械ｊ二程及其自动化学院，成都６１００３９；２．淄博市计量测试所，淄博２５５０３３）摘要：基于有限元分析软件ＤＥＦＯＲＭ一３Ｄ建立高速切削的切削力预报模型，并对车削力和工件、刀具及切屑的温度分布进行模拟。
该模拟结果对实际工作有现实的作用。
关键词：有限元高速切削切削力切削加工是机械制造行业中应用最广泛的金属成形］二艺，而目前由于高速主轴技术、直线电机技术、高速控制技术以及刀具技术的发展和进步，以加工的高速化实现加工的高品质、高效率已成为切削加工技术发展的重要特征。
而车削加工是各种切削方法的基础，因此本文就以高速车削加工进行具体分析。
对加工过程中，被加工金属材料的表面温度、切削力进行分析，为选择正确的刀具角度、刀具材料、切削用量和制定合适的加工工艺提供主要依据。
ＤＥＦＯＲＭ一３Ｄ是由美国的ＳＦＦＣ公司１９９８年推出的基于有限元的工艺仿真系统，用于分析金属成形及其相关工业的各种成形工艺和热处理工艺三维软件。
设计人员和工程师通过仿真金属的变形过程，来预测变形过程中的金属流动，确定零件在变形过程中是否产生缺陷，预测设备压力和加工应力。
在要求精度较高的区域，可以划分较细密的网格，从而降低题目的规模，并显著提高计算效率。
Ｄｅｆｏｒｍ一３Ｄ的计算精度和结果的可靠性，被公认为国际成形过程模拟最理想的软件工具之一。
１用Ｄｅｆｏｒｍ软件分析工程实际问题（３１Ｄｅｆｏｒｍ３Ｄ包含前处理器（ＰｒｅＰｒｏｃｅｓｓｏｒ）、工具（ｔ００１）、模拟（Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ）和后处理器（ＰｏｓｔＰｒｏｃｅｓｓｏｒ）四个子模块，分别承担建模、计算与仿真和数据处理ｉ大功能。
通常Ｄｅｆｏｒｍ分析制造工程实际问题的顺序如下：（１）定义工程实际问题；收集所需的数据；（２）生成ＦＥＭ网格；生成一个ＤＥＦＯＲＭ数据库；（３）进行仿真；处理仿真结果。
ＤＥＦＯＲＭ３Ｄ—Ｖ５．０版中包含了切削分析模块Ｍａｃｈｉｎ—ｉｎｇ。
基于DEFORM-3D对300M切削烧伤进行分析及加工过程改善
1 序言在国内外先进民航飞机的结构设计中，为满足飞机长寿命、易维护、轻量化等需求，飞机零件结构向整体化、复杂化、薄壁化等方向发展，因此越来越多地采用整体结构设计，使用新型材料，提高飞机结构的强度。
随着材料技术、锻造技术、制造技术的不断发展，使用超高强度合金钢制造大型飞机起落架主承力结构件成为必然的选择。
300M材料具有良好的力学性能，因此广泛应用于飞机关键零部件。
2 300M的材料特性2.1 金属特性超高强度合金钢300M是美国航空工业一种重要的合金钢，在化学、物理方面具有独特的性能，概括如下。
300M是一种低碳、低合金含量的钢，与非合金钢相比，具有较高的强度，固有“低合金超高强度钢”之称。
其屈服点高，因此在相同载荷下，工件的质量可以减轻20%～30%，具有良好的塑性和韧性，合金材料中含有Ni、Cr、Mo等元素，使钢的过冷奥氏体相当稳定，空淬即可获得马氏体和贝氏体组织。
2.2 加工特性该材料具有良好的硬度，同时抗拉强度也非常高，正是因此，使得其非常难加工，属于难加工材料，主要表现如下。
由于材料具有高的硬度和强度，原子密度和结合力大，断裂韧度和持久塑性高，在切削过程中切削力大，而且切削力的波动也比较大。
加工过程中产生的热量多，在切削区集中了大量的切削热，形成很高的切削温度。
再加上强化系数高，在切削力和切削热的作用下产生巨大的塑性变形，造成加工硬化。
由于切削时切削力大，切削热高，刀具与切屑的直接摩擦加剧，所以导致刀具材料与工件材料产生亲和作用，加上材料硬质点的存在和严重的加工硬化现象，刀具在切削过程中易产生黏结磨损、扩散磨损、磨料磨损和沟纹磨损，使刀具丧失切削的能力。
切削时的切屑为带状的缠绕屑，既不安全，又影响切削过程的顺利进行，也不便于处理。
在加工中容易产生热变形，因而一些精密尺寸和形状不易保证。
从300M的材料特性和加工特性来看，此材料在加工过程中极易产生大量的切削热，过多的切削热会导致工件出现烧伤现象。
基于Deform3D的铣削力仿真试验验证研究
曾林林 ， 等： 基于Ｄ ｅ ｆ ｏ ｒ ｍ ３ Ｄ的铣 削 力仿 真 试验 验证研 究
表 ５ 试 验 铣 削 力统 计 表
・７ ５・
切削力 进给抗力 ， Ｎ 及 分组 情 况 变化区问 均值
主切削 力Ｆ ｙ ／ Ｎ
切深抗力 Ｆ ｚ Ｉ Ｎ
４ 结 语
第３ ３ 卷 １ 期 ２ ０ １ ４ 年 第 ３ 月
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ ｄ ｕ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ （ Ｎ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅห้องสมุดไป่ตู้ Ｅ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ）
成 都 大 学 学 报（ 自然 科 学 版）
１ ． ２ 铣 削 用量 确定
合金高速铣削加工进行方 案设置 ， 对Ｄ ｅ ｆ ｏ ｍ ｒ ３ Ｄ铣 削力仿 真结 果进行 试 验 验 证 ： 首 先 利用 经 验 公 式 估
计主切削力的大小 ， 然后分组进行模拟仿真 ， 最后通 过铣削试验测得切削力数据 ， 并与仿 真数据进行分 析对 比 ．
（ 西华 大学 机械 工程 与 自动化 学院，四川 成都
摘
６ １ ０ ０ ３ ９ ）
要： 铣 削力是 导致铣 削加工件变形及刀具磨损的主要 原 因， 利 用有 限元 软件进行 铣 削加 工模 拟仿 真是预
测切 削力 变化的重要方 法； 而任何金属切削仿真软件分析结果都会有一 定的局 限性 ， 并不能完全的模拟 实际加
铣削 力是 导致 工 件 加 工 变形 、 刀具 损 耗 的 主要 因素 ， 同时也是 进 行零 件 工 艺 分 析 和夹 具 设 计 的前 提条件 ． 运 用 软件 模 拟仿 真 是 预 测切 削 力 的重 要 途
毕业论文-基于DEFORM-3D的切削温度仿真
论文题目：基于DEFORM-3D的刀具切削温度仿真学生姓名：所在院系：所学专业:导师姓名：目录摘要 (1)第一章绪论……………………………………………………错误!未定义书签。
第二章仿真软件介绍 (6)第三章Deform—3D软件简介 (9)3。
1软件模块结构分析 (9)3。
2 前处理器及其设置 (9)3.3 模拟器 (9)3。
4 后处理器 (11)第四章有限元模型的建立 (13)4。
1 切削加工模型 (13)4。
2 切削模型建立 (14)第五章 DEFORM-3D对切削温度的仿真 (17)5。
1刀具和工件的温度场分析 (17)5.2 切削速度对切削温度的影响 (17)5.3切削过程中总体温度分布 (19)5。
4 切削厚度对切削温度的影响 (20)第六章结论 (22)第七章参考文献 (23)摘要在金属切削加工中，切削温度对切削加工过程有着非常重要的意义。
为了更好的研究金属材料的切削加工过程中切削温度的分布，本文以Deform—3D软件为平台,利用有限元方法对45号钢的切削过程中的温度进行了建模与仿真，分别分析了切削过程中刀具和工件的切削温度场分布，以及切削速度变化时对切削温度的影响。
仿真结果表明：刀-屑接触区及工件上的最高温度随切削速度的增加而升高，但工件上温度升高的趋势较平缓；无论切削条件怎么变化,切削温度的最高点总不在刀刃处，而是位于前后刀面上距离刀刃不远的地方；剪切面上各点的温度几乎相同.仿真结果表明,Deform—3D软件所得的仿真结果和理论依据的吻合度较高,说明仿真具有较高的可信度，为生产实践中切削速度的优化选择,刀具及工件材料的选择提供理论依据关键词:Deform-3D，有限元仿真,切削温度AbstractIn the process of metal cutting, the cutting temperature of the cutting process has very important significance. In order to better study the metal material cutting process of cutting temperature distribution，Based on the Deform -3D software as the platform，using the finite element method for45 steel cutting temperature by modeling and simulation，Analysis of the cutting process, the cutting tool and the workpiece cutting temperature field distribution，as well as the cutting speed change on cutting temperature effect.The simulation results show that：the tool-chip contact area and the workpiece on the maximum speed with cutting speed increases, but the workpiece temperature increased more gentle; No matter how the change of cutting temperature cutting conditions，highest point total in the blade，but are located before and after the knife surface distance edge not far place；Shear plane of each point on the temperature is almost the same. The simulation results show that，the Deform - 3D software the simulation results and the theoretical basis of the anastomosis of a higher degree, a description of the simulation has high reliability，Production practice of cutting speed optimization，tool and workpiece material selection and provide a theoretical basisKey word：Deform—3D，Finite element simulation, Cutting temperature第一章绪论金属切削是机械制造中使用最广泛的加工方法，金属切削加工时在机床上利用个切削工具从工件上切除多余材料，从而获得具有一定形状精度、尺寸精度、位置精度和表面质量的机械零件，是机械加工的基本方法。
基于Deform 3D的不锈钢车削加工仿真研究
现代商贸工业２０１９年第２２期１８１㊀基金项目:广西职业教育教学改革研究项目 开放教育C A E 技术课程教学研究与实践 (G X G Z J G ２０１７A ０７０).作者简介:韦辽(１９８６－),男,壮族,广西河池人,硕士,讲师,工程师,研究方向:机械设计.基于D e f o r m３D 的不锈钢车削加工仿真研究韦㊀辽(广西广播电视大学,广西南宁５３００２２)摘㊀要:不锈钢是典型的难加工材料.为了更详细地了解金属材料的切削加工,采用C A E 仿真软件D e f o r m３D 为平台,根据有限元法对３０４不锈钢的切削加工过程进行建模和仿真.同时采用正交试验法对３０４不锈钢进行车削加工试验,并对试验结果和有限元仿真模拟结果进行了对比分析,为实际生产工艺选择参数提供合理的参考.关键词:切削加工;D e f o r m３D ;正交试验;有限元仿真中图分类号:T B ㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀㊀㊀㊀d o i :１０．１９３１１/j．c n k i ．１６７２Ｇ３１９８．２０１９．２２．０９２０㊀引言切削加工是机械制造行业中应用广泛的零件金属成形工艺,是国内外研究的重点课题.在实际生产应用中,３０４不锈钢广泛用于制造需要良好性能的设备和零件上.硬质合金硬度比较高,是加工３０４不锈钢常用的刀具材料之一.硬质合金因为超高硬度㊁高红硬性㊁高强度和韧性广泛地应用于切削刀具㊁矿用工具和耐磨零件中.随着计算机技术和有限元方法理论的飞跃发展,有限元已被广泛应用于分析切削加工领域中.常用的C A E 仿真软件有MA R C ㊁DEF O R M ㊁A d v a n t E d ge ㊁A B A Q U S 等.D e f o r m３D 可以随着刀具的几何形状㊁切削速度和切削深度来预测一些参数的情况,如切削力大小㊁应力应变㊁切削温度高低㊁磨损大小㊁磨损形式等.采用C A E 仿真软件D e f o r m ３D 为平台,根据有限元法对３０４不锈钢的切削加工过程进行建模和仿真.同时采用正交试验法对３０４不锈钢进行车削加工试验,并对试验结果和有限元仿真模拟结果进行了对比分析,为实际生产工艺选择参数提供合理的参考.１㊀基于D e f o r m３D 的不锈钢车削加工仿真１．１㊀D e f o r m３D 简介D e f o r m３D 是基于有限元分析方法的专业工艺仿真软件,可以综合建模㊁网格划分㊁成形㊁热传导等进行模拟仿真分析,适用于热㊁冷㊁温成形,可以得到详细和有益的工艺数据.D e f o r m ３D 可以优化工艺参数选择,提高工程设计效率,缩短开发周期,减少经济开支从而节约成本.１．２㊀切削仿真模型的建立D e f o r m３D 软件的仿真模型可以从外部C A D 软件导入.在实际中可以使用常用三维绘图软件来描绘刀具和工件的三维几何模型,如U G ㊁S o l i d w o r k s ㊁P r o/E 等,随后导入到D e f o r m３D 软件中进行模拟仿真.１．３㊀材料模型的建立材料模型的建立,就是要获得材料的应力－应变曲线关系(本构关系),以定义材料在载荷作用下的响应行为.在D e f o r m３D 自带材料库,可以选择相应的刀具和工件材料.１．４㊀模型网格划分在金属成形有限元分析软件中,常用的单元主要有８节点六面体单元和四面体常应变单元.由于四面体常应变单元简单㊁实用,文章选取四面体常应变单元进行网格划分.２㊀实验方法２．１㊀实验设备及材料实验所用的设备包括数控车床㊁测力仪.实验刀具为YW ２硬质合金刀片,工件材料为３０４不锈钢.切削条件:干切削.２．２㊀实验过程为了深入分析模拟结果,文章对３０４不锈钢进行了单因素车削加工试验,分析了切削参数对切削加工过程的影响.切削力传感器是由瑞士公司制造的测力仪.３㊀实验结果与仿真结果分析切削力是切削加工过程中关键的物理参数,影响刀具的磨损情况和工件已加工表面质量.图１所示为D e f o r m３D 环境下车削加工模拟分析过程的示意图.图１㊀车削加工模拟示意图切削过程中用切削速度㊁切削深度和进给量来了解切削加工的过程.为了研究不同的切削参数变化对切削力的影响,采用正交实验开展实验.正交实验表和切削力仿真与实验结果数值比较表如表１所示.工程管理与技术现代商贸工业２０１９年第２２期１８２㊀㊀图２㊀切削力仿真曲线表１㊀正交实验表和切削力仿真与实验结果数值比较表序号切削深度(a p )进给量(f)切削速度(V c )仿真值(N )实验值(N )误差(％)１０．４０．２０６０７０６７６３．４８．１２０．４０．２３６５７４５７８９．３５．９３０．４０．２６７０７７２８０２．８４．０４０．６０．２０６５７９６８２４．５３．６５０．６０．２３７０８２３８０６．２－２．０６０．６０．２６６０８３６８４７．７１．４７０．８０．２０７０８７２８９７．３２．９８０．８０．２３６０８４１８７５．１４．１９０．８０．２６６５８６２８７３．６１．３㊀㊀在实际加工过程中,由于环境温度变化㊁刀具磨损状况㊁加工参数对排屑情况等因素的影响,可能会导致实际数值与模拟数值产生一定的误差.同时,因为金属切削过程是一个非线性问题,具有连续性和动态性特征,在D e f o r m３D 中对于刀具和工件的网格划分不同也将会导致误差产生,在仿真切削过程中一些单元可能被挤压或变形,严重影响切削精度,导致计算过程不收敛,也会产生误差.从表１可以看出,考虑到实际切割中材料的失效和摩擦条件非常复杂,误差在８％以内,所以模拟结果是可以接受的.D e f o r m３D 模拟在理想条件下,实际加工过程中存在各种影响因素,可以看出实验值和切削力模拟值存在一定的误差.但总体误差很小,在可接受的范围内.㊀㊀从图２可以看出,当刀具开始切削工件后,切削力开始比较小,随着时间的增加不断增加,到了一定时间后才会达到稳定值,数值在一定范围内也存在不断波动情况,这与在实际试验中利用测力仪所获取的图表变化趋势是一致的.４㊀结语文章以C A E 仿真软件D e f o r m３D 为研究平台,根据有限元法对３０４不锈钢的切削加工过程进行建模和仿真.同时采用正交试验法对３０４不锈钢进行车削加工试验,并对试验结果和有限元仿真模拟结果进行了对比分析,为实际生产工艺选择参数提供合理的参考和理论指导.参考文献[１]VB o u n h o u r e a ,SL a ya ,SC o i n d e a u ab ,e t a l ．E f f ec t o f C r ad d i t i o n o n s o l i d s t a te s i n t e r i n g o fW C －C o a l l o y s [J ]．I n t e r n a t i o n a l J o u r Ｇn a l o fR ef r a c t o r y Me t a l s a n dH a r d M a t e r i a l s ,２０１５,５２:２１Ｇ２８．[２]S u W e i ,S u nY e x i ,J i a oF e n g ,e t a l ．I nf l u e n c e so f t h e p r e pa r a Ｇt i o nm e t h o d so f W C－C o p o w d e r so nt h es i n t e r i n g an d m i c r o Ｇs t r u c t u r e o fc o a r s e g r a i n e d W C－８C oh a r d m e t a l s [J ]．I n t e r n a Ｇt i o n a l J o u r n a lo fR e f r a c t o r y Me t a l sa n d H a r d M a t e r i a l s ,２０１５,４８:３６９Ｇ３７５．[３]R u m m a n M R ,X i eZ ,H o n g SJ ,e t a l ．Ef f e c t o f s pa r k p l a s m a s i n t e r i n gp r e s s u r eo n m e c h a n i c a l p r o pe r t i e sof W C－７．５w t ％N a n oC o [J ]．M a t e r i a l s&D e s i gn ,２０１５,６８:２２１Ｇ２２７．[４]温效朔,王克琦．切削加工有限元仿真与应力分析[J ]．工具技术,２００６,４０(７):３０Ｇ３２．[５]方刚．切削加工过程数值模拟的研究进展[J ]．力学进展,２００１,３１(３):３９４Ｇ４０４．[６]张磊光．三维金属切削过程的有限元模拟[D ]．北京:华北电力大学,２００８．[７]于贻鹂．金属切削过程有限元法仿真研究[D ]．大连:大连理工大学,２００５．[８]章振翔,张金明,王来钱等．基于D e f o r m－３D 的不锈钢切削力有限元仿真[J ]．轻工机械,２０１１,２９(４):４０Ｇ４２．[９]聂闻,李成让,张伟等．基于D e f o r m 的３０４不锈钢的车削仿真与实验研究的影响[J ]．装备制造技术,２０１４,(５):５５Ｇ５７．建筑工程项目管理的重要性与创新方法探析张海波(吉林省辽源市人防办工程管理处,吉林辽源１３６２００)摘㊀要:随着我国经济建设的高速发展,我国的建筑工程建设也取得了令人瞩目的成绩.建筑工程的发展,满足了人民群众对生活水平的日益增长的要求,也满足了我国国际竞争力的不断增强的目标.为了保证我国在建筑工程领域能够不断的取得进步和发展,就必须认识到建筑工程管理的重要性.只有采取了行之有效的管理方法,建筑工程水平才能够不断提高,我国的建筑工程事业才能得到健康有序的发展与进步.关键词:建筑工程;项目管理;重要性;创新方法中图分类号:T B ㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀㊀㊀㊀d o i :１０．１９３１１/j ．c n k i ．１６７２Ｇ３１９８．２０１９．２２．０９３㊀㊀在当今社会的新的发展阶段,建筑工程的质量和效率,影响着我们社会的进步和人民的满意程度.在当代经济高速发展的大环境下,如何促进建筑工程项目管理水平的进步,也是我们现阶段要重点要研究的问题.只有改变现有的建筑工程管理方法,才能使建筑工程管理水平的提高得以实现.通过建筑工程项目管理方法的研究,可以对我国建筑工程管理方法创新的目标提供有效的途径.１㊀建筑工程项目管理的现状在我国改革开放以后,为了满足社会进步的需求。
基于Deform 3D的30CrNiMo8干硬车削温度仿真模拟研究
口 黄 建龙 口 岳
兰州
芸
７０５ ３０ ０
兰州 理 工 大 学 机 电工 程 学 院
摘
要 ： 于材 料 变 形 的 弹 塑 性 理 论 、 力耦 合 理 论 以及 Ｕ ｕ 磨 损 模 型， 用有 限 元 分 析 软 件 Ｄ Ｆ Ｒ ３ 建 立 了 基 热 ｓｉ 采 Ｅ Ｏ Ｍ一 Ｄ
其 中 ＝ ； Ｄ＝ ｅ ｐ ｋ（ － ｂ￣ Ｄｏｘ ［ Ｔ Ｔ ）］
（ ａ ｒ ｎ ｆｒ 和 变 形 （ —ｏ ｍ） 求 解 器 （ ｆｒ ｔ ｎ Ｈｅ ｔＴ ａ ｓｅ ） Ｄｅ ｆｒ ； Ｄｅｏ ｍａｉ ｏ Ｓ ｌｅ ）；用 Ｓ ａ ｓ ｏｖ ｒ ３： ￣ ｐ ｒｅ法 求 解 。 Ｓ ａｓ ｐ ｒｅ解 法 是 一 种 利 用 极 式 中 ： 、 Ｃ、 、 ｍ 分 别 为 材 料 参 数 ； 为 有 效 塑 性 Ａ 曰、 Ｄ ｎ、 善
１２ Ｕｓ ｉ磨 损 模 型 ． ｕ
＝
ｖ ｌｐ ｅ ａ
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（） ２
工 件 材 料 、 具 材 料 、 具 角 度 和 切 削 速 度 不 同 引 刀 刀 起 的 被 加 工 工 件 的 切 削 温 度 和 热 流 分 析 是 加 工 技 术 的
式 中 ： 为 磨 损 深 度 ； 为 接 触 压 力 ； 为滑 移 速 度 ； ｐ Ｔ
文 章编 号 ：００ ４ ９ ｆ ｌ）９ ｏ ５ — ５ １０ — ９ ８２ １ｏ 一 ｏ ６ ０ ０
金 属 切 削 过 程 是 一 个 非 常 复 杂 的 工 艺 过 程 它 涉
Ｌ ｇａ ｇ ａ ｒ ｎ ｅ公 式 和 增 量 变 分 原 理 导 出 热 弹 塑 性 大 变 形 耦 合 方程 ［ ：
基于DEFORM-3D的金属锯切过程力能仿真研究
基于DEFORM-3D的金属锯切过程力能仿真研究唐进元;林学杰;唐健杰;楼江雷【摘要】运用金属切削力学理论与方法对圆锯机锯切过程的力能参数进行理论计算,得到锯切过程的平均锯切力和平均锯切功率.基于DEFORM-3D软件建立金属锯切有限元模型,仿真得到平均锯切力值,与理论计算得到的平均锯切力误差为3.5％；实验得到圆锯机主电动机锯切过程中的平均锯切功率值,与理论计算得到的平均锯切功率误差为3.8％.力能参数理论计算、DEFORM-3D有限元仿真、实验测试数据对比,表明用DEFORM-3D有限元研究金属锯切机理是一种可行的方法,为锯切机理的研究提供了参考.%Implementing a theoretical calculation on the parameters of circular sawing machine sawing process with the metal cutting mechanics force theory and method is to get the average cutting force and the average cutting power of the sawing process. Based on DEF0RM-3D software, the metal sawing finite element model is set up by simulating to get the average cutting force, the error of which compared to the calculated average cutting force is 3. 5%. Compared to the theoretical average cutting power, the error of the average cutting power of the circular saw main motor sawing process is 3. 8% . From the comparison of the force and energy parameters theoretical calculations, DEFORM-3D finite element simulation and experimental data, it is demonstrated that doing a research on metal cutting mechanism with DEFORM-3D finite element simulation is a viable way and provides a reference for the study of the cutting mechanism.【期刊名称】《制造技术与机床》【年(卷),期】2012(000)008【总页数】5页(P99-103)【关键词】锯切;力能参数;有功功率;DEFORM-3D仿真【作者】唐进元;林学杰;唐健杰;楼江雷【作者单位】中南大学高性能复杂制造国家重点实验室,湖南长沙410083;中南大学高性能复杂制造国家重点实验室,湖南长沙410083;中南大学高性能复杂制造国家重点实验室,湖南长沙410083;中南大学高性能复杂制造国家重点实验室,湖南长沙410083【正文语种】中文【中图分类】TG333.2+1硬质合金圆锯机加工性能优越，具有高切削效率和高切削精度等优点，广泛应用于金属材料批量下料。
基于Deform—3D车削钛合金Ti—6Al—4V的加工过程仿真
基于Deform—3D车削钛合金Ti—6Al—4V 的加工过程仿真作者：陈卓来源：《科技视界》2016年第20期【摘要】通过Deform-3D软件，进行了钛合金Ti-6Al-4V车削过程的仿真，预测了切削力和切削温度，为提高刀具耐用度和加工质量提供了有效方法，为改善难加工材料的切削加工性提供了参考依据。
【关键词】车削；Deform-3D；切削力；切削温度；仿真0 引言钛合金作为航空、航天、航海、医疗等领域应用较为广泛的一种难加工材料，其加工过程中一直存在切削温度高、刀具耐用度低、加工质量难以保证等问题。
预测切削过程从而优化切削参数进而达到提高刀具耐用度和加工质量是现实钛合金加工优化最有效的方法之一，由于实际切削实验需要耗费价格不菲的刀具和材料且实验时间较长，因此通过计算机仿真技术预测切削过程已成为目前常见的方法。
现阶段，Deform、Ansys、Abaqus、AdvantEdge等软件已普遍应用于金属切削过程的仿真[1-3]。
本文选择三维有限元软件Deform-3D作为仿真实验平台，以车削钛合金TC4作为研究对象，采用硬质合金刀具，预测了不同切削参数对切削力和切削温度的影响规律，为切削参数的优化提供了参考。
1 仿真步骤Ddeform-3D软件可以分析车削、铣削、钻削等加工过程，本文以车削加工为研究对象。
首先，建立切削模型和设置参数。
Deform-3D软件可以导入其他三维建模软件创建的模型，导入的格式有STL、UNV、IGS等。
此外，Deform-3D也自带建模功能。
本文采用Deform-3D自带建模功能，创建车削模型如图1所示。
参数的设置分别为：切削速度v为别为80、100、120m/min，进给量f分别为0.05、0.1、0.15 mm/r，切削深度ap分别为0.3、0.6、1mm。
图1 车削模型第二步，进行网格划分。
Deform-3D有两种划分方法——相对和绝对网格划分。
本文中工件采用绝对网格划分方法，最大和最小网格单元尺寸之比为7；刀具采用的是相对网格划分，其单元数为36000。
基于DEFORM_3D的铝合金铣削力仿真与试验研究_夏亮亮
利用 DEFORM-3D 的 milling 模块，以旋转进给的方式实现 立铣刀侧刃斜角切削仿真过程。首先在 SolldWorks 软件中创建 螺旋角为 45°的立铣刀单齿刀具模型，主切削刃前角 γ=12°，第一 后角 α1=9°，第二后角为 α2=25°，如图 1 所示。划分网格后的切削 模型，如图 2 所示。
Values and the Meas ured Values
序 主轴 进给 铣削 铣削 X 向铣削力（N） Y 向铣削力（N）
号（r转/m速in）（m速m/度min）（宽mm度）（深m度m）
实测 值
仿真 值
误差
实测 仿真 值值
误差
1 2000 110 1.5 2.0 15.2 13.8 10.1% 24.7 26.8 -7.8%
得到广泛应用的超高强度变形铝合金，其抗拉强度为 524MPa，屈
服强度为 462MPa，弹性模量为 71GPa，伸长率为 11%，密度为
2810 kg.m-1，具有良好的机械性能，易于加工。
2.2 工件材料本构模型
金属切削过程是一个大塑性、高应变率变形过程，流动应力
是温度、应变和应变率的函数。Johnson-Cook 模型，形式简单，应
2 2500 130 3.0 1.8 17.2 15.6 10.2% 21.3 24.4 -12.7%
3 3000 150 1.0 1.6 11.9 14.2 16.2% 17.8 20.5 -13.2%
4 3500 100 2.5 1.4 8.7 10.3 -15.5% 14.8 17.5 -15.4%
由于立铣削过程中铣刀与工件接触面不断变化，铣削过程
中切削力的近似计算可以将其转换成变切削厚度的斜角切削模