粉末冶金及數(shù)據(jù)處理工程綜合訓(xùn)練報(bào)告

1、 材料科學(xué)與工程學(xué)院工程綜合訓(xùn)練報(bào)告學(xué) 生 姓 名：學(xué) 號(hào)： 專業(yè)：材料科學(xué)與工程訓(xùn)練題目：金屬粉末壓制、燒結(jié)過(guò)程的數(shù)值模擬研究指 導(dǎo) 教 師:2014年10月30日 工程訓(xùn)練任務(wù)要求(教師填寫)課題的目的意義： 粉末冶金包括粉末制備和粉末經(jīng)過(guò)壓制、燒結(jié)得到冶金制品兩部分，它既可制造出傳統(tǒng)冶煉技術(shù)難以得到的金屬材料，又可直接由粉末制成最終制品或接近最終形狀的制品，而不需或只需少量機(jī)加工便可以達(dá)到制品的技術(shù)需求。與傳統(tǒng)的金屬加工方法相比，粉末冶金的材料利用率高、能耗低、經(jīng)濟(jì)效益好，是節(jié)能節(jié)材的先進(jìn)工藝技術(shù)。因此，在工業(yè)生產(chǎn)中被大量用于金屬零件的制備，特別是在汽車制造業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。 粉末材

2、料是由大量顆粒構(gòu)成，內(nèi)部含有一定的孔隙，是一個(gè)非連續(xù)體。這種非連續(xù)體的變形是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程，在壓制成形過(guò)程中，需要以各個(gè)顆粒的變形以及各顆粒之間的協(xié)調(diào)關(guān)系來(lái)研究其整體變形。由于目前非連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的基礎(chǔ)還不完善，對(duì)粉末材料塑性變形理論的研究還很欠缺，因此，加強(qiáng)對(duì)粉末材料塑性變形過(guò)程的研究和掌握粉末材料變形規(guī)律的研究對(duì)粉末塑性成形的工藝優(yōu)化方法將是十分必要的。在燒結(jié)固化過(guò)程中，由于空隙的存在不僅影響粉末材料的導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能，而且空隙的數(shù)量、形狀和分布差異也改變著溫度場(chǎng)、位移場(chǎng)和力場(chǎng)。因此，研究粉末冶金材料的相對(duì)密度和及隙變化規(guī)律對(duì)優(yōu)化燒結(jié)工藝起著至關(guān)重要的作用。 目前，大部分企業(yè)在粉末壓制、燒

3、結(jié)工藝設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)方面，一般都依賴于設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)，采用反復(fù)試驗(yàn)即試錯(cuò)法來(lái)確定工藝步驟和模具形狀、尺寸。這種方法不僅不能保證產(chǎn)品的質(zhì)量，而且要消耗大量的人力、物力和時(shí)間，更重要的是對(duì)成形、燒結(jié)過(guò)程中許多復(fù)雜問(wèn)題難以考慮，特別在開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品時(shí)存在很大的盲目性，設(shè)計(jì)效率低下。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，這種反復(fù)試驗(yàn)法已越來(lái)越不能適應(yīng)現(xiàn)代化大規(guī)模生產(chǎn)的要求。因此，了解粉末壓制成形及燒結(jié)過(guò)程中的影響因素，改進(jìn)工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，提高工藝設(shè)計(jì)效率及產(chǎn)品質(zhì)量，成為粉末冶金工藝?yán)碚摫仨氀芯康闹匾獑?wèn)題。計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展和相關(guān)科學(xué)理論的逐步完善，以數(shù)學(xué)、力學(xué)為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)為工具的現(xiàn)代數(shù)值分析方法逐

4、漸被人們所重視。因此，采用計(jì)算機(jī)有限元模擬對(duì)粉末材料壓制、燒結(jié)過(guò)程進(jìn)行模擬就成為一種有效的設(shè)計(jì)方法。通過(guò)有限元模擬，不僅可以得到粉末壓制、燒結(jié)過(guò)程中的所有的宏觀力學(xué)參數(shù)、變形參數(shù)，而且還能直觀地放映出粉末冶金制品中的應(yīng)力應(yīng)變分布、密度分布、溫度場(chǎng)、速度場(chǎng)以及粉末顆粒流動(dòng)規(guī)律。此外，還可以觀察到實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中存在的問(wèn)題，并提出有效的改進(jìn)措施，從而做到早期評(píng)價(jià)，優(yōu)化工藝參數(shù)，快速有效地確定模具的最終理想形狀，提高生產(chǎn)效率，降低成本。對(duì)于認(rèn)識(shí)了解粉末材料壓制、燒結(jié)過(guò)程，有限元數(shù)值模擬分析是一種切實(shí)可行的有效途徑。 指導(dǎo)教師簽名：工 程 綜 合 訓(xùn) 練 報(bào) 告1結(jié)合工程綜合訓(xùn)練課題情況，根據(jù)所查閱的文

5、獻(xiàn)資料，每人撰寫2000字左右的文獻(xiàn)綜述： 粉末冶金是制取金屬或用金屬粉末（或金屬粉末與非金屬粉末的混合物）作為原料，經(jīng)過(guò)成形和燒結(jié)，制造金屬材料、復(fù)合材料以及各種類型制品的工藝技術(shù)。粉末冶金法與生產(chǎn)陶瓷有相似的地方，因此，一系列粉末冶金新技術(shù)也可用于陶瓷材料的制備。由于粉末冶金技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，它已成為解決新材料問(wèn)題的鑰匙，在新材料的發(fā)展中起著舉足輕重的作用。1 廣義的粉末冶金制品業(yè)涵括了鐵石刀具、硬質(zhì)合金、磁性材料以及粉末冶金制品等。狹義的粉末冶金制品業(yè)僅指粉末冶金制品，包括粉末冶金零件(占絕大部分)、含油軸承和金屬射出成型制品等。 粉末冶金相關(guān)企業(yè)主要是適用于汽車行業(yè)、裝備制造業(yè)、金屬行業(yè)、航

6、空航天、軍事工業(yè)、儀器儀表、五金工具、電子家電等領(lǐng)域的零配件生產(chǎn)和研究，相關(guān)原料、輔料生產(chǎn)，各類粉末制備設(shè)備、燒結(jié)設(shè)備制造。產(chǎn)品包括軸承、齒輪、硬質(zhì)合金刀具、模具、摩擦制品等等。軍工企業(yè)中，重型的武器裝備如穿甲彈，魚雷等，飛機(jī)坦克等剎車副均需采用粉末冶金技術(shù)生產(chǎn)。粉末冶金汽車零件近年來(lái)已成為為中國(guó)粉末冶金行業(yè)最大的市場(chǎng)，約50%的汽車零部件為粉末冶金零部件。2 粉末冶金產(chǎn)品的制備過(guò)程：首先生產(chǎn)粉末。粉末的生產(chǎn)過(guò)程步驟有粉末原材料的制取、粉料的混合等。一般選擇加入機(jī)油、橡膠或石蠟等增塑劑來(lái)改善粉末的成型性和可塑性。之后是壓制成型。將粉末在一定壓力下，在模具中壓制成所需形狀。之后在保護(hù)氣氛的高溫爐

7、或真空爐中進(jìn)行燒結(jié)成型。類似于熟化現(xiàn)象，燒結(jié)過(guò)程中粉末顆粒間通過(guò)擴(kuò)散、再結(jié)晶、熔焊、化合、溶解等一系列的物理化學(xué)過(guò)程，成為具有一定孔隙度的冶金產(chǎn)品。燒結(jié)之后進(jìn)行后處理。一般情況下，燒結(jié)好的制件可直接使用。但對(duì)于某些尺寸要求精度高并且有高的硬度、耐磨性的制件還要進(jìn)行燒結(jié)后處理。后處理包括精壓、滾壓、擠壓、淬火、表面淬火、浸油、及熔滲等。 粉末冶金作為一種冶金技術(shù)，不同于傳統(tǒng)冶金工藝，其特點(diǎn)有： 粉末冶金具有獨(dú)特的化學(xué)組成和機(jī)械、物理性能，而這些性能是用傳統(tǒng)的熔鑄方法無(wú)法獲得的。運(yùn)用粉末冶金技術(shù)可以直接制成多孔、半致密或全致密材料和制品，如含油軸承、齒輪、凸輪、導(dǎo)桿、刀具等，是一種少無(wú)切削工藝。（

8、1）粉末冶金技術(shù)可以最大限度地減少合金成分偏聚，消除粗大、不均勻的鑄造組織。在制備高性能稀土永磁材料、稀土儲(chǔ)氫材料、稀土發(fā)光材料、稀土催化劑、高溫超導(dǎo)材料、新型金屬材料（如Al-Li合金、耐熱Al合金、超合金、粉末耐蝕不銹鋼、粉末高速鋼、金屬間化合物高溫結(jié)構(gòu)材料等）具有重要的作用。（2）可以制備非晶、微晶、準(zhǔn)晶、納米晶和超飽和固溶體等一系列高性能非平衡材料，這些材料具有優(yōu)異的電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)和力學(xué)性能。（3）可以容易地實(shí)現(xiàn)多種類型的復(fù)合，充分發(fā)揮各組元材料各自的特性，是一種低成本生產(chǎn)高性能金屬基和陶瓷復(fù)合材料的工藝技術(shù)。（4）可以生產(chǎn)普通熔煉法無(wú)法生產(chǎn)的具有特殊結(jié)構(gòu)和性能的材料和制品，如新型多

9、孔生物材料，多孔分離膜材料、高性能結(jié)構(gòu)陶瓷磨具和功能陶瓷材料等。（5）可以實(shí)現(xiàn)近凈形成形和自動(dòng)化批量生產(chǎn)，從而，可以有效地降低生產(chǎn)的資源和能源消耗。（6）可以充分利用礦石、尾礦、煉鋼污泥、軋鋼鐵鱗、回收廢舊金屬作原料，是一種可有效進(jìn)行材料再生和綜合利用的新技術(shù)。3 由于粉末冶金的種種性質(zhì)，因此應(yīng)用面比較特殊，粉末冶金相關(guān)企業(yè)主要是適用于汽車行業(yè)、裝備制造業(yè)、金屬行業(yè)、航空航天、軍事工業(yè)、儀器儀表、五金工具、電子家電等領(lǐng)域的零配件生產(chǎn)和研究，相關(guān)原料、輔料生產(chǎn)，各類粉末制備設(shè)備、燒結(jié)設(shè)備制造。產(chǎn)品包括軸承、齒輪、硬質(zhì)合金刀具、模具、摩擦制品等等。軍工企業(yè)中，重型的武器裝備如穿甲彈，魚雷等，飛機(jī)坦

10、克等剎車副均需采用粉末冶金技術(shù)生產(chǎn)。粉末冶金汽車零件近年來(lái)已成為為中國(guó)粉末冶金行業(yè)最大的市場(chǎng)，約50%的汽車零部件為粉末冶金零部件。 粉末冶金于上世紀(jì)90年代在美國(guó)已經(jīng)有所出現(xiàn)，但是由于其技術(shù)要求高，成本與以往冶金方式比有差距，外形不同模具不同的原因?qū)е缕浒l(fā)展受阻，但是即便如此，其發(fā)展速度依舊是可觀的。就我國(guó)為例，我國(guó)粉末冶金行業(yè)已經(jīng)經(jīng)過(guò)了近10年的高速發(fā)展，但與國(guó)外的同行業(yè)仍存在以下幾方面的差距：(1)企業(yè)多，規(guī)模小，經(jīng)濟(jì)效益與國(guó)外企業(yè)相差很大。(2)產(chǎn)品交叉，企業(yè)相互壓價(jià)，競(jìng)爭(zhēng)異常激烈。(3)多數(shù)企業(yè)缺乏技術(shù)支持，研發(fā)能力落后，產(chǎn)品檔次低，難以與國(guó)外競(jìng)爭(zhēng)。(4)再投入缺乏與困擾。(5)工藝

11、裝備、配套設(shè)施落后。(6)產(chǎn)品出口少，貿(mào)易渠道不暢。 隨著我國(guó)加入WTO以后，以上種種不足和弱點(diǎn)將改善，這是因?yàn)榧尤隬TO后，市場(chǎng)逐漸國(guó)際化，粉末冶金市場(chǎng)將得到進(jìn)一步擴(kuò)大的機(jī)會(huì)；而同時(shí)隨著國(guó)外資金和技術(shù)的進(jìn)入，粉末冶金及相關(guān)的技術(shù)水平也必將得到提高和發(fā)展。 據(jù)2013-2017年中國(guó)粉末冶金制造行業(yè)產(chǎn)銷需求預(yù)測(cè)與轉(zhuǎn)型升級(jí)分析報(bào)告 目前，中國(guó)粉末冶金零件及含油軸承總產(chǎn)值超過(guò)55億元，占全球市場(chǎng)比重較小，發(fā)展空間也較為廣闊。根據(jù)中國(guó)機(jī)協(xié)粉末冶金專業(yè)協(xié)會(huì)對(duì)53家企業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2010年中國(guó)粉末冶金零件行業(yè)實(shí)現(xiàn)主營(yíng)業(yè)務(wù)收入48.41億元，同比增長(zhǎng)39.75%;利潤(rùn)總額為3.76億元，較上年增加了一

12、倍。在產(chǎn)值方面，粉末冶金零件行業(yè)實(shí)現(xiàn)工業(yè)總產(chǎn)值50.57億元，其中新產(chǎn)品產(chǎn)值6.28億元，新產(chǎn)品率(新產(chǎn)品產(chǎn)值/工業(yè)總產(chǎn)值)為12.37%;工業(yè)銷售產(chǎn)值49.73億元，其中出口交貨值6.28億元，出口率(出口交貨值/工業(yè)銷售產(chǎn)值)為16.62%。41.粉末冶金制取粉末的方法中國(guó)摩擦材料商務(wù)網(wǎng) 引用日期2013-03-29 2.解讀粉體材料科學(xué)與工程（粉末冶金專業(yè)） 材料人網(wǎng) 引用日期2014-01-17 3.2016年我國(guó)車用粉末冶金零部件需求將超過(guò)16萬(wàn)噸 產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng) 引用日期2013-12-17 4. 2013-2017年中國(guó)粉末冶金制造行業(yè)產(chǎn)銷需求預(yù)測(cè)與轉(zhuǎn)型升級(jí)分析報(bào)告8工 程 綜 合

13、訓(xùn) 練 報(bào) 告2本課題要研究或解決的問(wèn)題和擬采用的方法（途徑）1 基于粉末材料可壓縮連續(xù)介質(zhì)的假設(shè)，重點(diǎn)研究其屈服準(zhǔn)則和本構(gòu)方程，通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)優(yōu)化參數(shù)，建立合理的材料模型，并通過(guò)與其它模型的對(duì)比，探討模型參數(shù)的意義及各參數(shù)的變化對(duì)模擬結(jié)果的影響。2 對(duì)于金屬粉末壓制成形工藝，主要研究模具的形狀、粉末的粒度、壓制力、壓制方式、溫度、壓制速率、模壁系數(shù)七個(gè)影響因素對(duì)粉體的密度及密度分布規(guī)律的影響，并通過(guò)密度分布和壓制曲線的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析并驗(yàn)證有限元模擬的有效性。3 模擬燒結(jié)工藝的設(shè)定：在燒結(jié)加熱階段，運(yùn)用deform軟件的熱-力耦合，對(duì)平均相對(duì)密度為0.7、0.8、0.9的壓坯分別在900、1

14、000、1100的燒結(jié)溫度下進(jìn)行燒結(jié)，探討密度及密度分布對(duì)溫度分布的變化規(guī)律。在燒結(jié)硬化階段，運(yùn)用deform軟件的相轉(zhuǎn)變模塊，模擬不同的冷卻速率下，奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變的演變規(guī)律。4 對(duì)燒結(jié)坯進(jìn)行顯微組織觀察及力學(xué)性能測(cè)試：對(duì)不同密度的燒結(jié)坯進(jìn)行硬度測(cè)定和拉伸試驗(yàn)，并在掃描電鏡進(jìn)行斷裂形貌組織觀察，研究密度與硬度的關(guān)系及密度對(duì)斷裂方式的影響，進(jìn)而探討密度、組織、性能三者間的關(guān)系。5 對(duì)復(fù)雜三維零件進(jìn)行模擬：零件的形狀根據(jù)工廠提供，引入本文中的材料模型，設(shè)計(jì)模具并進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬。模擬工藝參數(shù)與工廠實(shí)際生產(chǎn)工藝參數(shù)完全一致，分析并對(duì)比模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果，驗(yàn)證有限元模擬在復(fù)雜零件上的有效性，為工廠的

15、實(shí)際生產(chǎn)做出指導(dǎo)。工 程 綜 合 訓(xùn) 練 報(bào) 告3. 總結(jié)報(bào)告（5000字） 此次工程綜合訓(xùn)練，從2014年9月初起至2014年9月28日結(jié)束，我們工程訓(xùn)練的課題是“金屬粉末壓制、燒結(jié)過(guò)程的數(shù)值模擬研究”，在這一個(gè)月的學(xué)習(xí)中，通過(guò)范倉(cāng)教授和黃永強(qiáng)學(xué)長(zhǎng)的指導(dǎo)下，我初步了解了粉末冶金的概念，現(xiàn)狀與未來(lái)發(fā)展前景，學(xué)習(xí)了粉末冶金的原理以及操作方式，同時(shí)掌握了solidworks軟件和deform軟件，來(lái)設(shè)計(jì)并建立模具和對(duì)金屬粉末的的壓制過(guò)程進(jìn)行分析。 粉末冶金工藝的先進(jìn)性體現(xiàn)在具有獨(dú)特的化學(xué)組成和機(jī)械、物理性能，尤其具有用傳統(tǒng)的熔鑄方法無(wú)法獲得的組成和性能。 （成分范圍高度可調(diào)=不同的性能），同時(shí)大批

16、量高效生產(chǎn)（一般每分鐘4 10件）。粉末冶金成形（無(wú)機(jī)加工或極少的機(jī)加工，高材料利用率最高可以達(dá)到95%以上），降低生產(chǎn)能耗和成本。根據(jù)具體應(yīng)用環(huán)境與要求，密度從70%至100%廣范圍可調(diào)（減輕零件的重量，含油自潤(rùn)滑，省能，省材等）。低溫?zé)Y(jié)，節(jié)省能耗；排放氣體主要是空氣中主要成分的氮?dú)夂图儍羲羝?；冷卻為循環(huán)水冷卻，無(wú)水資源浪費(fèi)和污染。 粉末冶金包括粉末制備和粉末經(jīng)過(guò)壓制、燒結(jié)得到冶金制品兩部分，它既可制造出傳統(tǒng)冶煉技術(shù)難以得到的金屬材料，又可直接由粉末制成最終制品或接近最終形狀的制品，而不需或只需少量機(jī)加工便可以達(dá)到制品的技術(shù)需求。與傳統(tǒng)的金屬加工方法相比，粉末冶金的材料利用率高、能耗低、

17、經(jīng)濟(jì)效益好，是節(jié)能節(jié)材的先進(jìn)工藝技術(shù)。因此，在工業(yè)生產(chǎn)中被大量用于金屬零件的制備，特別是在汽車制造業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。 粉末冶金產(chǎn)品的制備過(guò)程：首先生產(chǎn)粉末。粉末的生產(chǎn)過(guò)程步驟有粉末原材料的制取、粉料的混合等。一般選擇加入機(jī)油、橡膠或石蠟等增塑劑來(lái)改善粉末的成型性和可塑性。之后是壓制成型。將粉末在一定壓力下，在模具中壓制成所需形狀。之后在保護(hù)氣氛的高溫爐或真空爐中進(jìn)行燒結(jié)成型。類似于熟化現(xiàn)象，燒結(jié)過(guò)程中粉末顆粒間通過(guò)擴(kuò)散、再結(jié)晶、熔焊、化合、溶解等一系列的物理化學(xué)過(guò)程，成為具有一定孔隙度的冶金產(chǎn)品。燒結(jié)之后進(jìn)行后處理。一般情況下，燒結(jié)好的制件可直接使用。但對(duì)于某些尺寸要求精度高并且有高的硬度

18、、耐磨性的制件還要進(jìn)行燒結(jié)后處理。后處理包括精壓、滾壓、擠壓、淬火、表面淬火、浸油、及熔滲等。 金屬粉末冶金的發(fā)展非常迅速，尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了一個(gè)較高程度的現(xiàn)在，對(duì)于粉末壓制過(guò)程中的力學(xué)等性質(zhì)能有較好較全面的分析。眾所周知粉末材料是由大量顆粒構(gòu)成的，每一個(gè)顆?？梢钥醋鍪且粋€(gè)致密的球，顆粒與顆粒之間結(jié)合必定有間隙，也就是非連續(xù)體，這種非連續(xù)體的成形是一個(gè)幾何非線性、材料非線性、邊界非線性的組合非線性問(wèn)題。因此，粉末冶金工藝的模擬是建立在致密體求解基礎(chǔ)上作出的假設(shè)和修正，但該假設(shè)的材料模型又不完全符合粉體的塑形屈服強(qiáng)度模型和本構(gòu)方程。目前，將粉末彈塑性模型與有限元技術(shù)相結(jié)合對(duì)粉末冶金制品的

19、壓制、燒結(jié)過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬的研究有限。 在初步確立金屬粉末冶金的壓制方式和過(guò)程中力學(xué)性能分析手段之后，我們就模型設(shè)計(jì)和壓制過(guò)程模擬進(jìn)行了學(xué)習(xí)。 本次訓(xùn)練我們使用solidworks軟件進(jìn)行零件繪制，模具繪制和組裝。完成后通過(guò)deform軟件進(jìn)行壓制中力學(xué)性能的分析。 我所選擇的成品件如下： 首先是使用solidworks軟件進(jìn)行零件的繪制，之后進(jìn)行模具設(shè)計(jì)分析，由于該零件是三個(gè)臺(tái)階的拉伸，因此需要建立三個(gè)草圖，從而來(lái)進(jìn)行立體圖拉制。在繪圖過(guò)程中需要注意視圖的統(tǒng)一，以及中心的選擇。 零件草圖如下： 零件立體圖如下： 之后通過(guò)零件粉坯長(zhǎng)度比，設(shè)計(jì)繪制模具圖，由于模具較復(fù)雜，直接展示立體圖和剖面圖：

20、 Solidworks軟件功能強(qiáng)大，組件繁多。 Solidworks有功能強(qiáng)大、易學(xué)易用和技術(shù)創(chuàng)新三大特點(diǎn)，這使得SolidWorks 成為領(lǐng)先的、主流的三維CAD解決方案。SolidWorks 能夠提供不同的設(shè)計(jì)方案、減少設(shè)計(jì)過(guò)程中的錯(cuò)誤以及提高產(chǎn)品質(zhì)量。SolidWorks 不僅提供如此強(qiáng)大的功能，而且對(duì)每個(gè)工程師和設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)，操作簡(jiǎn)單方便、易學(xué)易用。 對(duì)于熟悉微軟的Windows系統(tǒng)的用戶，基本上就可以用SolidWorks 來(lái)搞設(shè)計(jì)了。SolidWorks獨(dú)有的拖拽功能使用戶在比較短的時(shí)間內(nèi)完成大型裝配設(shè)計(jì)。SolidWorks資源管理器是同Windows資源管理器一樣的CAD文件管理

21、器，用它可以方便地管理CAD文件。使用SolidWorks ，用戶能在比較短的時(shí)間內(nèi)完成更多的工作，能夠更快地將高質(zhì)量的產(chǎn)品投放市場(chǎng)。在目前市場(chǎng)上所見(jiàn)到的三維CAD解決方案中，SolidWorks是設(shè)計(jì)過(guò)程比較簡(jiǎn)便而方便的軟件之一。美國(guó)著名咨詢公司Daratech所評(píng)論：“在基于Windows平臺(tái)的三維CAD軟件中，SolidWorks是最著名的品牌，是市場(chǎng)快速增長(zhǎng)的領(lǐng)導(dǎo)者?！痹趶?qiáng)大的設(shè)計(jì)功能和易學(xué)易用的操作（包括Windows風(fēng)格的拖/放、點(diǎn)/擊、剪切/粘貼）協(xié)同下，使用SolidWorks ，整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)是可百分之百可編輯的，零件設(shè)計(jì)、裝配設(shè)計(jì)和工程圖之間的是全相關(guān)的。 在建模之后，通過(guò)d

22、eform軟件，將數(shù)據(jù)文件錄入，從而模擬壓制過(guò)程，通過(guò)微元分析，之后得到一系列動(dòng)畫以及相對(duì)壓縮狀態(tài)的物理性能數(shù)值。 Deform壓制模擬過(guò)程圖片如下：由上圖可以分析，隨著壓制壓力越大，也就是壓制過(guò)程達(dá)到后期，壓制的相對(duì)密度越高，200KN960KN相對(duì)應(yīng)的密度由0.6071.000。由上圖可以分析，隨著壓力增加，壓制過(guò)程接近尾聲，等效應(yīng)力越大，200KN960KN對(duì)應(yīng)等效應(yīng)力由0MPa989MPa。 運(yùn)用DEFORM軟件時(shí)，首先導(dǎo)入幾何模型將solidworks軟件制作的模型以STL模式保存，之后導(dǎo)入，之后進(jìn)行網(wǎng)格劃分，越細(xì)致的網(wǎng)格，分析時(shí)間越長(zhǎng)，分析數(shù)據(jù)也越精密，可以以微分，微元法進(jìn)行比照。

23、DEFORM-3D的前處理中網(wǎng)格劃分有兩種方式，一種是用戶指定單元數(shù)量(絕對(duì)網(wǎng)格劃分），系統(tǒng)默認(rèn)劃分方式，用戶指定的網(wǎng)格單元數(shù)量只是網(wǎng)格劃分的上限約數(shù)，實(shí)際劃分的網(wǎng)格單元數(shù)量不會(huì)超過(guò)這個(gè)值。用戶可以通過(guò)拖動(dòng)滑塊修改網(wǎng)格單元數(shù)，也可以直接輸入指定數(shù)值，該數(shù)值和系統(tǒng)計(jì)算時(shí)間有著密切的關(guān)系，該數(shù)值越大，所需要的計(jì)算量越大，計(jì)算時(shí)間越長(zhǎng)。有些加工過(guò)程是在變溫環(huán)境下進(jìn)行的，比如熱軋，在軋制過(guò)程中，工件，模具與周圍環(huán)境介質(zhì)之間存在熱交換，工件內(nèi)部因大變形生成的熱量及其傳導(dǎo)都對(duì)產(chǎn)品的成形質(zhì)量產(chǎn)生主要的影響，對(duì)此問(wèn)題，仿真分析應(yīng)按照瞬態(tài)熱一機(jī)禍合處理。DEFORM材料庫(kù)可以提供各個(gè)溫度下材料的特性。在DEFO

24、RM-3D軟件中，用戶可以根據(jù)分析的需要，輸入材料的彈性、塑性、泊松比、楊氏模量、電阻、熱物理性能數(shù)據(jù)，如果需要分析熱處理工藝，還可以輸入材料的每一種相得相關(guān)數(shù)據(jù)以及硬化、擴(kuò)散等數(shù)據(jù)。 為了更方便的使用戶模擬塑性成形工藝，該軟件提供了100余種材料（包括碳鋼、合金鋼、鋁合金、鈦合金、銅合金等）的塑性性能數(shù)據(jù)，以及多種材料模型。在材料庫(kù)中，對(duì)每一種支持的材料提供了不同溫度和應(yīng)變率下材料流動(dòng)應(yīng)力應(yīng)變曲線和膨脹系數(shù)，彈性模量，泊松比，熱導(dǎo)率等隨溫度的變化曲線。 接觸菜單用于定義工件與所有用到的模具之間以及模具之間可能產(chǎn)生的接觸關(guān)系。工件在變形過(guò)程中的溫度，變形量是待求量，工件通常被定義成為可變形接觸

25、體。通常，最簡(jiǎn)單，計(jì)算效率最高的定義是用二維曲線(ZD平面或是軸對(duì)稱鍛造)或是三維空間曲面(3D鍛造)描述模具參與接觸部分的外表面輪廓，用剛性接觸體描述。剛性接觸體上只具有常溫，起主動(dòng)傳遞剛體位移或合力作用。如果需要關(guān)心模具的溫度變化，可將模具上所關(guān)心的部分離散成單元(二維平面單元或是三維軸對(duì)稱實(shí)體單元)，定義成為允許傳熱的剛性接觸體，分析過(guò)程中，模具既有傳遞位移或合力作用，同時(shí)又有內(nèi)部熱量的傳導(dǎo)和與外界的換熱。實(shí)際鍛造過(guò)程中，模具或多或少都存在變形，當(dāng)要分析模具的溫度和變形時(shí)，可將模具離散成為具有溫度和位移自由度的有限單元，定義成為可變形的接觸體，這會(huì)使計(jì)算的規(guī)模增加，但是分析結(jié)果更加合乎實(shí)際情況。還有一類剛性接觸體為對(duì)稱面，定義在工件上具有對(duì)稱邊界條件位置處，起施加對(duì)稱邊界條件的約束作用。定義的對(duì)稱剛性平面可以滿足法向的零位移約束和法向零熱流約條件。 DEFORM后處理菜單為用戶提供了直觀方便的評(píng)價(jià)成