Abaqus钣金冲压成型例题讲解I

1钣金成型例题讲解一、背景当前，制造行业加工工艺的趋势正朝着高新技术的方向发展。由于新产品、新技术的开发成本太高、开发时间过长，加上开发成果没有保障，越来越多的公司在研发、制造过程中开始注重仿真技术的应用。采用ABAQUS对加工工艺进行模拟有着诸多优点：1.数值模拟减少了耗时的原型实验，缩短了产品投放市场的时间；2.合理的参数设计可以降低对工件的损耗；3.合理的坯料设计，减少了飞边，也减少原材料的浪费；4.对模具的设计、加工提供合理建议；5.优化加工过程，提高产品成型质量；采用ABAQUS进行仿真模拟的目的：1.节约开发成本2.加快研发速度3.提高产品质量二、问题的描述本实例模拟油箱的冲压成型过程。图1为实际的油箱形状，是由两个如图2所示的结构组成，考虑冲压成型过程中，它的结构的对称性，我们通过建立图3所示的结构，对其进行模拟分析，达到分析整个油箱成型分析的目的。首先，我们将通过ABAQUS/CAE完成图4所示的装配图，其中平面铝板将被冲压成型为图3的结构。图1图2图32三、建立模型3.1创建成型模具－阳模1、首先运行ABAQUS/CAE，在出现的对话框内选择CreateModelDatabase。2、在主菜单model中命名新建模型为Formingexample，并保存文件为examle_forming.cae。3、从Module列表中选择Part，进入Part模块。4、选择Part→Create来创建一个新的零件。在提示区域会出现这样一个信息。5、CAE弹出一个如图5的对话框。将这个零件命名为punch，确认ModelingSpace、Type和BaseFeature的选项如下图。输入300作为Approximatesize的值。点击Continue。ABAQUS/CAE初始化草图，并显示格子。6、在左侧工具条上点击，在提示栏中依次输入下表的坐标点，采用图标连接1和2点、6和7点，采用连接图中2、3、4点和4、5、6点。曲线不用闭合。点击按钮Done，在弹出的对话框中输入拉伸长度为296，创建拉伸壳，如图6所示。成型模具－阳模金属板压边条成型模具－阴模图4图537、在工具条选择Tools→Datum…，在弹出的对话框中选择Type:Plane，Method:3points，点击OK。依次选择不在同一直线上的三个点，如下图7所示，如果想修改点的选择，可以在第三个点选中之前点击提示栏的箭头，回退到上一步继续选择。创建的参考平面如下图8所示。8、在主菜单上选择Shape→Shell→Revolve。在提示栏下拉菜单选择verticalandontheright，然后选择上图右所创建的上部的垂直线段，进入平面绘图视图。9、采用图标和连接图中各点（如步骤6所述顺序），曲线不用闭合。10、在主菜单上选择Add→Construction→Verticle，通过曲线最左边线段上的任何一点点击鼠标左键，然后点击提示栏上的Done按钮。在弹出的对话框中默认角度为90度，点xy1-150.0-31.12-102.47-31.13-93.46-30.284-84.76-27.8651.5739.73634.2144.40734.2200.00图6123图7图84击OK完成操作。形成的图形如图9所示。如果旋转方向跟默认的方向不同，可以通过点击Flip按钮改变该方向。11、保存文件。3.2创建成型模具－阴模阴模为一个刚性壳体。下面我们通过先生成一个变形实体，然后由ABAQUS/CAE的实体直接生成壳体，然后再赋予它刚体属性来完成阴模的创建。1、选择Part→Create创建新零件。2、在弹出的对话框中输入名字：dieoriginal，选择3D、Deformable、Solid、Extrusion。输入1000作为Approximatesize的值。点击Continue。ABAQUS/CAE初始化草图，并显示格子。3、在左侧工具条上点击，以（-180,-10），（180,10）为顶点画出一个矩形，可以通过在提示栏中依次输入坐标点，也可以用鼠标直接在视图中点击完成，确定拉伸长度为660，创建拉伸实体，如图10所示。4、同步骤1、2、3操作，生成一个296×185.5×20的变形体实体零件diecut，在此基础上以185.5×20的表面为基准面生成一个旋转实体，步骤类似于生成punch零件时的第9、10步。生成的实体如图11所示。5、进入Assembly模块，从主菜单中选择Instance→Create，在CreateInstance对话框中选择dieoriginal和diecut，并选中Auto-offsetfromotherinstances，点击OK。如图所示。图9图10图115图12图156、从主菜单中，选择Instance→Translate，选中零件diecut，提示栏区域会提示选择平移的起始点，点击平板壳的左上角的顶点，然后再点击零件die的左上角顶点（如图13所示的①和②），得到的结果如图14所示。7、从主菜单中，选择Instance→Merge/cut，输入die作为生成的新零件，选择Cutgeometry，并选中Suppressoriginalinstances，点击Continue…按钮。在视图中，选择dieoriginal零件作为被切割零件，选择diecut作为切割零件，点击Done。完成后的图形如图15所示。8、进入Part模块，对die零件的切割边进行倒角操作。从主菜单中选择选择Shape→Bland→Round/Fillet，选择如图16所示的两条边，输入圆角半径15，回车。12图13图1469、从主菜单中选择Shape→Shell→FromSolid，在视图区点击die零件的任何一部分，点击快捷区的Done按钮。从主菜单中选择Shape→Shell→RemoveFace，只保留如图19所示的五个表面，将其余表面全部删除。10、保存文件。ABAQUS/CAE对非变形体不能进行Merge/cut操作，因此，我们首先生成一个变形实体，在后续的Interaction模块中，我们可以通过赋予变形体以刚体属性来完成刚性die零件的创建。3.3创建压边条模型－holder1、选择Part→Create创建新零件。2、在弹出的对话框中输入名字：holderoriginal，选择3D、Deformable、Shell、Extrusion。输入1000作为Approximatesize的值。点击Continue。ABAQUS/CAE初始化草图，并显示格子。3、在左侧工具条上点击，以（-180,0），（180,0）为端点画出一条线段，可以通过需要倒圆角的边图16图17图19图187在提示栏中依次输入坐标点，也可以用鼠标直接在视图中点击完成，确定拉伸长度为660，创建拉伸壳，如图20所示。4、同步骤1、2、3操作，生成一个296×185.5的变形体壳体零件holdercut，在此基础上以长为185.5单位的短边为基准生成一个旋转壳，步骤类似于生成punch零件时的第9、10步。生成的壳如图21所示。5、参考生成die零件的第5、6、7步完成holder零件的建模。6、进入Part模块，在主菜单中，选择Shape→Shell→Extrude，选择holder壳面，在快捷区选择horizontalandonthetop，如图所示。连接下图中的多边形区域内的线段和圆弧，点击Done。在弹出的对话框中输入拉伸深度为40，点击OK。图20图21选择该面作为拉伸壳参考面选择该边作为”horizentalandonthetop”的边图22图2387、对拉伸处的边生成半径为1的倒角，最终的holder模型如图24所示，保存文件。3.4生成平板模型－blank1、从主菜单中选择Part→Create来创建冲压平板。2、在弹出的对话框中输入名字：blank，选择3D、Deformable、Shell、Extrusion。输入1000作为Approximatesize的值。点击Continue。ABAQUS/CAE初始化草图，并显示格子。3、采用图标创建一条线段，两个端点的坐标分别为（-180，0）、（180，0）。点击Done按钮，在弹出的对话框的拉伸深度中填入660，点击OK。保存文件。图24图259图263.4创建材料１、进入Property模块，在主菜单中选择Material→Create来创建一个新的材料。２、在EditMaterial对话框，命名这个材料为Steel，选择Mechanical→Density，在密度栏中输入7.85E-9；选择Mechanical→Elasticity→Elastic，在杨氏模量中输入210000，输入0.31作为泊松比；选择Mechanical→Plasticity→Plastic，在Data栏中对应位置输入下表中的数据。击OK，退出材料编辑。Truestress(MPa)Logplasticstrain910.01310.15910-21710.64910-22110.17710-12510.39510-12910.77610-13310.1393910.2953、从主菜单中选择Section→Create，在CreateSection对话框中定义这个区域为SteelSec，在Category选项中接受Shell作为默认的选择，在Type选项中接受Homogeneous作为默认的选择，点击Continue。4、在出现的EditSection对话框中选择Steel作为材料，输入1.2作为Planestress/strainthickness，并点击OK。5、在Part中选择blank，从主菜单中选择Assign→Section，选择整个Part，ABAQUS将会把你选择的区域高亮化，在对话栏点击Done，在出现的AssignSection对话框中点击OK。6、保存文件。3.5零件组装101、进入Assembly模块，从主菜单中选择Instance→Create，在CreateInstance对话框中选中零件：blank、die、holder、punch，并选中Auto-offsetfromotherinstances，点击OK，如图27所示。2、从主菜单中，选择Instance→Translate，选中零件die，提示栏区域会提示选择平移的起始点，点击它的左下角的顶点④，然后再点击零件blank的左下角顶点①（如图28所示），点击OK。3、同理，移动零件holder和punch，顶点⑤和②、⑥和③分别为holder、punch移动的起点和终点。得到的组合图如图29所示。图27①②④③⑤⑥图28114、上述的操作步骤使得punch和blank之间、blank和holder之间、blank和die之间为无间隙接触，考虑到blank零件有1.2单位的厚度，因此实际上这些表面都是过盈接触。如果保持这种状态不变，在进行分析的时候，ABAQUS会对相应的接触面自动进行位移调整，从而产生初始应变，但却没有初始应力，这是不合理的。因此，在装配时需要调整各零件在总体坐标系的2-方向上的相对位置。我们以blank为基准调整其它零件的位置。5、从主菜单中，选择Instance→Translate，选中零件die，提示栏区域会提示选择平移的起始点，提示栏右端的文本框内有一组坐标，它的含义是平移矢量的起始点坐标，默认为（0.0,0.0,0.0）。回车接受这个默认值，提示栏区域会提示选择平移的终点，输入（0.0,-0.6,0.0），回车，点击OK完成移动。6、重复上步操作，将punch和holder零件沿2-方向平移0.6单位(沿2正方向移动)。7、保存文件。3.6定义分析步1、进入Step模块，从主菜单中选择Step→Create，命名这个分析步为FormingStep，接受默认的Proceduretype，选择Dynamic，Explicit，点击Continue。在出现的EditStep对话框中，在Timeperiod