1. HƯỚNG DẪN THAO TÁC VỚI PHẦN MỀM DEFORM 3D
STUDY CASE: HOUSING OF PIN RECEPTACLE
1. Kích thước thiết kế của sản phẩm:
Thể tích: 6.991 mm3
2. Thông số vật liệu của sản phẩm:
No True Stress (MPa) True Strain
1 0 0
2 54.47286 0.009377
3 101.9068 0.034591
4 153.341 0.079043
5 203.8599 0.144255
6 250.3293 0.234879
7 300.8368 0.406466
8 317.1757 0.498677
9 331.2413 0.599657
10 347.9871 0.764285
11 359.2706 0.918794
12 366.4361 1.052683
13 372.225 1.207312
14 377.9479 1.534021
1

2. 0
50
100
150
200
250
300
350
400
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6
True Strain
TrueStress(MPa)
Stress-Strain curve of the material JIS C1100 at room temperature
3. Thiết kế quy trình gia công sản phẩm:
2

3. 4. Bộ khuôn dành cho mô phỏng
Vì đối tượng biến dạng (phôi) có tính chất đối xứng theo trục nên ở đây ta chỉ
tiến hành mô phỏng ¼ đối tượng hình học nhằm rút ngắn thời gian mô phỏng
• Thiết kế cối dành cho mô phỏng
3. Cối
1. Phôi
2. Chày
3

4. • Thiết kế chày dành cho mô phỏng
• Phôi dành cho mô phỏng
4

5. Phần 1: Thao tác với DEFORM-3D Pre
1. Mở phần mềm DeForm 3D
2. Chọn DEFORM-3D Pre (Hiển thị trong khung màu đỏ)
Xuất hiện cửa sổ mới như hình bên dưới
Đầu tiên ta đặt tên cho case mô phỏng, thiết lập hệ đơn vị, loại mô phỏng và loại
biến dạng cần thiết bằng cách nhấn vào nút Simulation Controls như hình trên.
5
Simulation Controls

6. Bảng Simulation Controls hiện ra. Ta tiến hành chọn và chỉnh sửa (như hình
dưới). Units = SI, Type = Lagrangian Incremental, Mode = Deformation
Bước 1: Chọn phôi
Chọn vào Tab Geometry và nhấp chọn vào nút Import Geo (như hình dưới)
6

7. Cửa sổ Import Geometry xuất hiện. Tìm và chọn vào file phoi.stl
Phôi sẽ xuất hiện trong màn hình mô phỏng
Ta tiến hành kiểm tra phôi bằng cách nhấn lần lượt vào các tab Check GEO,
Check Interception ... (như hình trên)
7

8. Bước 2: Chọn chày và cối
Ta nhấp vào nút Insert Object (như hình dưới) (biểu tượng có dấu +)
Sẽ xuất hiện đối tượng Top Die như hình sau:
8

9. Sau đó ta tiến hành chọn Import Geo cho chày (như thao tác ở bước chọn phôi)
bằng cách nhấn vào nút Import Geo và chọn file chay.stl. Kết quả như hình dưới đây
Tiếp theo ta Insert thêm đối tượng Bottom Die (Cối) bằng cách chọn vào nút Insert
Object (như trình bày ở trên) và tiến hành chọn Import Geo cho cối (như thao tác ở bước
chọn phôi) bằng cách nhấn vào nút Import Geo và chọn file cối.stl. Kết quả như hình
dưới đây
9

10. Tuy nhiên cối ở đây có hình dạng đối xứng trục, nên ta chỉ cần mô phỏng với ¼
thể tích của cối. Chính vì thế, ở bước này ta thiết lập boundary condition cho cối ở tab
symmetric surface với 2 mặt đối xứng là 2 mặt bên. Đầu tiên ta chọn vào mặt đối xứng,
sau đó nhấn vào nút add (nút dấu +) để add boundary condition như hình bên dưới
Bước 3: Chọn vật liệu cho Phôi (Nhập thông số vật liệu cho phôi)
Chọn đối tượng Workpiece và chọn vào Tab Material (như hình bên dưới) để định
nghĩa các loại vật liệu cần dùng cho mô phỏng
2 mặt đối xứng
Materials
10

11. Bảng Materials xuất hiện. Và ta lựa chọn vật liệu bằng cách Import vật liệu đã
nhập từ trước bằng cách nhấp vào nút Import (Thay vì lựa chọn vật liệu có sẵn trong thư
viện vật liệu Load From Lib).
Sau đó ta chọn vào File vat lieu.DB, và chọn vào vật liệu VAN_THESIS_C1100.
Kết quả như hình bên dưới. Sau đó, Save lại vật liệu này bằng cách nhấn vào Save in lib
11

12. Tiếp theo ta đóng cửa sổ này và tiến hành add vật liệu cho phôi bằng cách chọn
vào tab Workpiece, chọn Tab General và nhấp vào Load Material from library (Như hình
dưới đây)
Bảng Material xuất hiện. Tiếp theo ta chọn Source là User và chọn vật liệu
VAN_THESIS_C1100 như hình bên dưới và nhấn nút Load để hoàn tất.
Bước 4: Chia lưới
Đây là hệ thống rigid-plastic nên chỉ tiến hành chia lưới cho phôi. Để thực hiện ta
chọn vào Workpiece và chọn vào Tab Mesh như hình dưới đây
12

13. Tiếp theo ta chọn số lượng phần tử Mesh vào ô và nhấn vào nút Generate Mesh
Lưu ý: Số lượng phần tử cần Mesh càng nhiều thì thời lượng xử lý mô phỏng càng
dài. Số lượng phần tử dựa vào kinh nghiệm là chính. Để biết được lượng phần tử này có
đảm bảo yêu cầu mô phỏng chính xác hay không ta phải tiến hành mô phỏng với số
lượng các phần tử khác nhau để tìm ra số lượng phần tử tối ưu mà tại đó mô phỏng đạt
được mức chính xác cao mà thời gian mô phỏng là ít. (Tiến hành kiểm tra Convergence).
Số lượng phần tử ở Case này đã được tính toán là 45.000, tuy nhiên trong lúc thử
nghiệm chúng ta chỉ nên để số lượng phần tử là 1.000 để quá trình mô phỏng được nhanh
chóng. Kết quả sau khi Mesh như hình bên dưới
13

14. Sau khi tiến hành mesh xong, ta tiếp tục chọn tab Detailed Settings để xem các
thông số về các phần tử. Lưu ý: Type = Relative và Min element size = 0.207751.
Như vậy, để mô phỏng đươc chính xác ta chọn bước di chuyển nhỏ nhất trong mô
phỏng là: 0.207751 / 3 = 0.06925.
Đoạn dịch chuyển của chày là 2.68mm. Nên số bước dịch chuyển sẽ là: 2.68 /
0.06925 = 39 bước
Bước 5: Thiết lập điều kiện biên cho phôi
Ở đây, ta thiết lập cho phôi là vật thể đối xứng qua trục. Chính vì thế, để phần
mềm hiểu được đây là vật thể đối xứng thì ta lựa chọn Symmetry>Symmetry plane, và
chọn 2 mặt bên của phôi làm mặt đối xứng.
Add boundary
condition
2 mặt đối xứng
14

15. Đầu tiên ta nhấn chọn vào mặt đối xứng, sau đó nhấn nút add boundary condition
để chấp nhận lựa chọn đó. Kết quả như hình vẽ bên dưới
Bước 6: Thiết lập các dịch chuyển
Trong case này, phôi và cối sẽ đứng yên, chỉ có chày là dịch chuyển. Ta thiết lập
dịch chuyển cho chày bằng cách chọn vào Top die, chọn Tab Movement.
Vì chày di chuyển theo phương thẳng đứng, nên ở tab Translation,
Chọn Type = Speed, Direction = Z, Specification = Defined, Defined = Constant,
Constant value = 1 mm/sec.
15

16. Bước 7: Thiết lập các thông số mô phỏng cần thiết trong Simulation Control
Chọn tab Simulation Controls. Trong hộp thoại này, chọn tab Step
• Solution Step Definition = constant & 0.207751 mm (Bước dịch nhỏ nhất)
• Primary Die = Top Die (Chày chuyển động)
• Step Increment to save = 5 (Mỗi 5 bước save 1 lần)
• Number of simulation = 39 (Bước dịch chuyển)
Tiếp theo ta chọn sang tab Stop để thiết lập khoảng di chuyển của chày. Vì thiết
lập chày là Primary nên khoảng di chuyển được tính là 2.68 mm
16

17. Bước 8: Thiết lập thông số ma sát giữa các mặt tiếp xúc
Ta nhấp vào tab Inter Object. Bảng Inte Object hiện ra như hình bên dưới
Sau đó, ta chọn vào tiếp xúc Top Die – Workpiece rồi nhấn nút Edit để tiến hành
chọn các thông số ma sát. Bảng Inter-Object Data Definition hiện ra. Vì case này là biến
dạng “Bulk Metal Forming” nên ta chọn ma sát ở dạng shear (Friction type = shear),
value = constant 0.12 (Cold Forming (Steel Dies)).
Inter Object
17

18. Sau đó, ta nhấn vào nút Apply to other relations để áp đặt các thông số giống như
quan hệ Top Die – Workpiece
Tiếp theo ta nhấn vào nút tolerance, để phần mềm tự tín toán giá trị dung sai hợp
lý cho các bước mô phỏng. Cuối cùng nhấn Generate all để tạo ra các ràng buộc.
Bước 9: Tạo ra Code mô phỏng (File DB)
Nhấn vào nút Database Generation. Khi cửa sổ Database Generation hiện lên,
nhấn vào nút Check và Generate để sinh ra code
18

19. Phần 2: Thao tác chạy mô phỏng
Chọn vào File .db và nhấn vào nút Run (Options) để bắt đầu mô phỏng. Thời gian
mô phỏng nhanh hay chậm tùy thuộc vào số lượng phần tử đã chia lưới ở phần Pre-
Processor.
Để xem quá trình mô phỏng đang diễn ra đến giai đoạn nào ta chọn vào nút
process monitor và thường để luôn bảng này để tiến hành theo dõi
Database
generation
19

20. Phần 3: Đọc kết quả mô phỏng
Ta chọn File .db (Case1.db) cần đọc mô phỏng rồi nhấn vào nút DEFORM-3D Post
Trong màn hình mô phỏng, ta cho file mô phỏng chạy bằng cách nhấn vào nút
Play Forward.
20

21. Nút Summary cho ta xem tổng hợp tất cả các kết quả mô phỏng của từng thành
phần tham gia vào quá trình biến dạng như chày, phôi, cối .... Ớ nút này ta có thể xem 1
cách chi tiết tại từng thời điểm xảy ra biến dạng trên chi tiết (tracking) và có thể xem
được dưới dạng biểu đồ, đồng thời có thể phân tích được tổng quan của quá trình biến
dạng và chi tiết hơn nữa (nếu cần)
Kế đến, là nút Graph (Load-Stroke curve). Nút này cho phép ta xem lực suốt quá
trình biến dạng, lực lớn nhất trong quá trình dập để từ đó ta có thể chọn được công suất
của máy dập.
Summary
Play Forward
Graph
(Load – Stroke)
21

22. Ngoài ra , ta có thể so sánh từng điểm một trên sản phẩm tại các vùng biến dạng
khác nhau nhằm có thể edit lại quá trình cho phù hợp hoặc đánh giá đối tượng đó 1 cách
chính xác hơn bằng cách nhấn vào nút Point Tracking. Ta lựa chọn nhiều điểm tại các
vùng khác nhau trên sản phẩm và tiến hành so sánh.
Một công cụ rất thông minh trong phần mềm trong việc phát hiện vật liệu bị kéo
căng quá mức hoặc bị Fold đó là Flownet. Ở đây, phần mềm cho phép người dùng sử
dụng công cụ lưới hoặc công cụ hình học như các phần tử hình vuông, tròn, kim cương,
tam giác.... để đặt lên bề mặt của chi tiết. Khi chi tiết biến dạng, các đối tượng hình học
này cũng bị kéo căng hoặc co lại theo các phương biến dạng (phương pháp thực nghiệm).
22

23. Do đó, người dùng có thể xác định được lượng biến dạng quá hạn tại vị trí nào đó của chi
tiết trong 1 thời điểm bất kỳ nào đó trong quá trình biến dạng.
Bên cạnh đó, DeForm có thể giúp người dùng hiểu rõ sâu hơn các vùng biến dạng
liên tục liền kề nhau bằng cách chọn 2 điểm (Điểm đầu và điểm cuối) sau đó chọn số
lượng điểm giữa 2 vùng đó (cao nhất tới 1000 điểm) để tiến hành phân tích
Để xem chi tiết bên trong có bị hư hỏng hoặc khuyết tật hay không một cách trực
quan, ta có thể cắt đối tượng ra bằng thanh công cụ Slicing.
23

24. Chi tiết sử dụng ở đây là dạng axisymmetric nên ta có thể mô phỏng với đầy đủ
chi tiết để có cách phân tích tổng quan hơn bằng cách chọn công cụ đối xứng.
Cao hơn nữa, người dùng có thể phân tích từng yếu tố biến dạng như Damage,
Strain Effective, Strain rate – Effective, Stress Effective, Stress – Max principal, Velocity
– Total vel, Temperature ... một cách lần lượt. Các giá trị được hiển thị bằng màu sắc và
có cột ánh xạ giá trị minh họa kế bên
24

25. Hoặc chúng ta có thể xem chi tiết hơn bằng cách nhấn vào nút More... Khi đó
bảng bên dưới đây (State Variables) sẽ hiện lên, và ta có thể chọn vào các thông số cần
thiết để xem các kết quả mô phỏng.
Đây là bảng kết quả mô phỏng chi tiết và đầy đủ nhất, bởi chúng ta có thể chọn
các thông số thể hiện trong từng mức độ khi quá trình biến dạng xảy ra để phân tích. Ở ô
scaling, có chế độ User dành cho người dùng xem từng lúc biến dạng. Người dùng khi
25

26. phân tích kết quả mô phỏng, nên để ý tim hiểu thật kỹ từng thông số trong mục này và
lưu ý phần điều chỉnh dành cho User.
26