1、鈑金成型例題講解一、背景當(dāng)前，制造行業(yè)加工工藝的趨勢(shì)正朝著高新技術(shù)的方向發(fā)展。由于新產(chǎn)品、新技術(shù)的開(kāi)發(fā)成本太高、開(kāi)發(fā)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，加上開(kāi)發(fā)成果沒(méi)有保障，越來(lái)越多的公司在研發(fā)、制造過(guò)程中開(kāi)始注重仿真技術(shù)的應(yīng)用。采用ABAQUS對(duì)加工工藝進(jìn)行模擬有著諸多優(yōu)點(diǎn)：1.數(shù)值模擬減少了耗時(shí)的原型實(shí)驗(yàn)，縮短了產(chǎn)品投放市場(chǎng)的時(shí)間；2.合理的參數(shù)設(shè)計(jì)可以降低對(duì)工件的損耗；3.合理的坯料設(shè)計(jì)，減少了飛邊，也減少原材料的浪費(fèi)；4.對(duì)模具的設(shè)計(jì)、加工提供合理建議；5.優(yōu)化加工過(guò)程，提高產(chǎn)品成型質(zhì)量；采用ABAQUS進(jìn)行仿真模擬的目的：1.節(jié)約開(kāi)發(fā)成本2.加快研發(fā)速度3.提高產(chǎn)品質(zhì)量二、問(wèn)題的描述本實(shí)例模擬油箱的沖壓成型過(guò)

2、程。圖1為實(shí)際的油箱形狀，是由兩個(gè)如圖2所示的結(jié)構(gòu)組成，考慮沖壓成型過(guò)程中，它的結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，我們通過(guò)建立圖3所示的結(jié)構(gòu)，對(duì)其進(jìn)行模擬分析，達(dá)到分析整個(gè)油箱成型分析的目的。首先，我們將通過(guò)ABAQUS/CAE完成圖4所示的裝配圖，其中平面鋁板將被沖壓成型為圖3的結(jié)構(gòu)。圖3圖2圖1成型模具陽(yáng)模金屬板壓邊條成型模具陰模圖4三、建立模型圖53.1創(chuàng)建成型模具陽(yáng)模1、首先運(yùn)行ABAQUS/CAE，在出現(xiàn)的對(duì)話框內(nèi)選擇Create Model Database。2、在主菜單model中命名新建模型為Forming example，并保存文件為examle_forming.cae。3、從Module列表中

3、選擇Part，進(jìn)入Part模塊。4、選擇PartCreate來(lái)創(chuàng)建一個(gè)新的零件。在提示區(qū)域會(huì)出現(xiàn)這樣一個(gè)信息。5、CAE彈出一個(gè)如圖5的對(duì)話框。將這個(gè)零件命名為punch，確認(rèn)Modeling Space、Type和BaseFeature的選項(xiàng)如下圖。輸入300作為Approximate size的值。點(diǎn)擊Continue。ABAQUS/CAE初始化草圖，并顯示格子。6、在左側(cè)工具條上點(diǎn)擊 ，在提示欄中依次輸入下表的坐標(biāo)點(diǎn)，采用圖標(biāo) 連接1和2點(diǎn)、6和7點(diǎn)，采用連接圖中2、3、4點(diǎn)和4、5、6點(diǎn)。曲線不用閉合。點(diǎn)擊按鈕Done，在彈出的對(duì)話框中輸入拉伸長(zhǎng)度為296，創(chuàng)建拉伸殼，如圖6所示。xy

4、1-150.0 -31.1 2-102.47 -31.1 3-93.46 -30.28 4-84.76 -27.86 51.5739.73 634.2 144.40 734.2 200.00 圖67、在工具條選擇ToolsDatum，在彈出的對(duì)話框中選擇Type:Plane，Method:3points，點(diǎn)擊OK。依次選擇不在同一直線上的三個(gè)點(diǎn)，如下圖7所示，如果想修改點(diǎn)的選擇，可以在第三個(gè)點(diǎn)選中之前點(diǎn)擊提示欄的箭頭，123圖7圖8回退到上一步繼續(xù)選擇。創(chuàng)建的參考平面如下圖8所示。8、在主菜單上選擇ShapeShellRevolve。在提示欄下拉菜單選擇vertical and on the

5、right，然后選擇上圖右所創(chuàng)建的上部的垂直線段，進(jìn)入平面繪圖視圖。9、采用圖標(biāo) 和 連接圖中各點(diǎn)（如步驟6所述順序），曲線不用閉合。10、在主菜單上選擇AddConstructionVerticle，通過(guò)曲線最左邊線段上的任何一點(diǎn)點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵，然后點(diǎn)擊提示欄上的Done按鈕。在彈出的對(duì)話框中默認(rèn)角度為90度，點(diǎn)擊OK完成操作。形成的圖形如圖9所示。如果旋轉(zhuǎn)方向跟默認(rèn)的方向不同，可以通過(guò)圖9點(diǎn)擊Flip按鈕改變?cè)摲较颉?1、保存文件。3.2創(chuàng)建成型模具陰模陰模為一個(gè)剛性殼體。下面我們通過(guò)先生成一個(gè)變形實(shí)體，然后由ABAQUS/CAE的實(shí)體直接生成殼體，然后再賦予它剛體屬性來(lái)完成陰模的創(chuàng)建。1、

6、選擇PartCreate創(chuàng)建新零件。2、在彈出的對(duì)話框中輸入名字：dieoriginal，選擇3D、Deformable、Solid、Extrusion。輸入1000作為Approximate size的值。點(diǎn)擊Continue。ABAQUS/CAE初始化草圖，并顯示格子。3、在左側(cè)工具條上點(diǎn)擊 ，以（-180,-10），（180,10）為頂點(diǎn)畫出一個(gè)矩形，可以通過(guò)在提示欄中依次輸入坐標(biāo)點(diǎn)，也可以用鼠標(biāo)直接在視圖中點(diǎn)擊完成，確定拉伸長(zhǎng)度為660，創(chuàng)建拉伸實(shí)體，如圖10所示。4、同步驟1、2、3操作，生成一個(gè)296185.520的變形體實(shí)體零件diecut，在此基礎(chǔ)上以185.520的表面為基準(zhǔn)

7、面生成一個(gè)旋轉(zhuǎn)實(shí)體，步驟類似于生成punch零件時(shí)的第9、10步。生成的實(shí)體如圖11所示。圖10圖115、進(jìn)入Assembly模塊，從主菜單中選擇InstanceCreate，在Create Instance對(duì)話框中選擇dieoriginal和diecut，并選中Auto-offset from other instances，點(diǎn)擊OK。如圖所示。圖126、從主菜單中，選擇InstanceTranslate，選中零件diecut，提示欄區(qū)域會(huì)提示選擇平移的起始點(diǎn)，點(diǎn)擊平板殼的左上角的頂點(diǎn)，然后再點(diǎn)擊零件die的左上角頂點(diǎn)（如圖13所示的和），得到的結(jié)果如圖14所示。12圖13圖14圖157、從

8、主菜單中，選擇InstanceMerge/cut，輸入die作為生成的新零件，選擇Cut geometry，并選中Suppress original instances，點(diǎn)擊Continue按鈕。在視圖中，選擇dieoriginal零件作為被切割零件，選擇diecut作為切割零件，點(diǎn)擊Done。完成后的圖形如圖15所示。8、進(jìn)入Part模塊，對(duì)die零件的切割邊進(jìn)行倒角操作。從主菜單中選擇選擇ShapeBlandRound/Fillet，選擇如圖16所示的兩條邊，輸入圓角半徑15，回車。需要倒圓角的邊圖16圖17圖19圖189、從主菜單中選擇ShapeShellFrom Solid，在視圖區(qū)點(diǎn)

9、擊die零件的任何一部分，點(diǎn)擊快捷區(qū)的Done按鈕。從主菜單中選擇ShapeShellRemove Face，只保留如圖19所示的五個(gè)表面，將其余表面全部刪除。10、保存文件。ABAQUS/CAE對(duì)非變形體不能進(jìn)行Merge/cut操作，因此，我們首先生成一個(gè)變形實(shí)體，在后續(xù)的Interaction模塊中，我們可以通過(guò)賦予變形體以剛體屬性來(lái)完成剛性die零件的創(chuàng)建。3.3創(chuàng)建壓邊條模型holder1、選擇PartCreate創(chuàng)建新零件。2、在彈出的對(duì)話框中輸入名字：holderoriginal，選擇3D、Deformable、Shell、Extrusion。輸入1000作為Approximat

10、e size的值。點(diǎn)擊Continue。ABAQUS/CAE初始化草圖，并顯示格子。3、在左側(cè)工具條上點(diǎn)擊 ，以（-180,0），（180,0）為端點(diǎn)畫出一條線段，可以通過(guò)在提示欄中依次輸入坐標(biāo)點(diǎn)，也可以用鼠標(biāo)直接在視圖中點(diǎn)擊完成，確定拉伸長(zhǎng)度為660，創(chuàng)建拉伸殼，如圖20所示。4、同步驟1、2、3操作，生成一個(gè)296185.5的變形體殼體零件holdercut，在此基礎(chǔ)上以長(zhǎng)為185.5單位的短邊為基準(zhǔn)生成一個(gè)旋轉(zhuǎn)殼，步驟類似于生成punch零件時(shí)的第9、10步。生成的殼如圖21所示。圖20圖21選擇該面作為拉伸殼參考面選擇該邊作為”horizental and on the top”的邊圖

11、225、參考生成die零件的第5、6、7步完成holder零件的建模。6、進(jìn)入Part模塊，在主菜單中，選擇ShapeShellExtrude，選擇holder殼面，在快捷區(qū)選擇horizontal and on the top，如圖所示。連接下圖中的多邊形區(qū)域內(nèi)的線段和圓弧，點(diǎn)擊Done。在彈出的對(duì)話框中輸入拉伸深度為40，點(diǎn)擊OK。圖237、對(duì)拉伸處的邊生成半徑為1的倒角，最終的holder模型如圖24所示，保存文件。圖243.4生成平板模型blank1、從主菜單中選擇PartCreate來(lái)創(chuàng)建沖壓平板。2、在彈出的對(duì)話框中輸入名字：blank，選擇3D、Deformable、Shell、

12、Extrusion。輸入1000作為Approximate size的值。點(diǎn)擊Continue。ABAQUS/CAE初始化草圖，并顯示格子。圖253、采用圖標(biāo) 創(chuàng)建一條線段，兩個(gè)端點(diǎn)的坐標(biāo)分別為（-180，0）、（180，0）。點(diǎn)擊Done按鈕，在彈出的對(duì)話框的拉伸深度中填入660，點(diǎn)擊OK。保存文件。3.4創(chuàng)建材料、進(jìn)入Property模塊，在主菜單中選擇MaterialCreate來(lái)創(chuàng)建一個(gè)新的材料。、在Edit Material對(duì)話框，命名這個(gè)材料為Steel，選擇MechanicalDensity，在密度欄中輸入7.85E-9；選擇MechanicalElasticity Elasti

13、c，在楊氏模量中輸入210000，輸入0.31作為泊松比；選擇MechanicalPlasticity Plastic，在Data欄中對(duì)應(yīng)位置輸入下表中的數(shù)據(jù)。擊OK，退出材料編輯。True stress (MPa)圖26Log plastic strain910.01310.159 10-21710.649 10-22110.177 10-12510.395 10-12910.776 10-13310.1393910.2953、從主菜單中選擇SectionCreate，在Create Section對(duì)話框中定義這個(gè)區(qū)域?yàn)镾teelSec，在Category選項(xiàng)中接受Shell作為默認(rèn)的選擇，

14、在Type選項(xiàng)中接受Homogeneous作為默認(rèn)的選擇，點(diǎn)擊Continue。4、在出現(xiàn)的Edit Section對(duì)話框中選擇Steel作為材料，輸入1.2作為Plane stress/strain thickness，并點(diǎn)擊OK。5、在Part中選擇blank，從主菜單中選擇AssignSection，選擇整個(gè)Part，ABAQUS將會(huì)把你選擇的區(qū)域高亮化，在對(duì)話欄點(diǎn)擊Done，在出現(xiàn)的Assign Section對(duì)話框中點(diǎn)擊OK。6、保存文件。3.5零件組裝1、進(jìn)入Assembly模塊，從主菜單中選擇InstanceCreate，在Create Instance對(duì)話框中選中零件：blan

15、k、die、holder、punch，并選中Auto-offset from other instances，點(diǎn)擊OK，如圖27所示。圖27圖282、從主菜單中，選擇InstanceTranslate，選中零件die，提示欄區(qū)域會(huì)提示選擇平移的起始點(diǎn)，點(diǎn)擊它的左下角的頂點(diǎn)，然后再點(diǎn)擊零件blank的左下角頂點(diǎn)（如圖28所示），點(diǎn)擊OK。3、同理，移動(dòng)零件holder和punch，頂點(diǎn)和、和分別為holder、punch移動(dòng)的起點(diǎn)和終點(diǎn)。得到的組合圖如圖29所示。圖294、上述的操作步驟使得punch和blank之間、blank和holder之間、blank和die之間為無(wú)間隙接觸，考慮到bla

16、nk零件有1.2單位的厚度，因此實(shí)際上這些表面都是過(guò)盈接觸。如果保持這種狀態(tài)不變，在進(jìn)行分析的時(shí)候，ABAQUS會(huì)對(duì)相應(yīng)的接觸面自動(dòng)進(jìn)行位移調(diào)整，從而產(chǎn)生初始應(yīng)變，但卻沒(méi)有初始應(yīng)力，這是不合理的。因此，在裝配時(shí)需要調(diào)整各零件在總體坐標(biāo)系的2-方向上的相對(duì)位置。我們以blank為基準(zhǔn)調(diào)整其它零件的位置。5、從主菜單中，選擇InstanceTranslate，選中零件die，提示欄區(qū)域會(huì)提示選擇平移的起始點(diǎn)，提示欄右端的文本框內(nèi)有一組坐標(biāo)，它的含義是平移矢量的起始點(diǎn)坐標(biāo)，默認(rèn)為（0.0,0.0,0.0）。回車接受這個(gè)默認(rèn)值，提示欄區(qū)域會(huì)提示選擇平移的終點(diǎn)，輸入（0.0,-0.6,0.0），回車，點(diǎn)

17、擊OK完成移動(dòng)。6、重復(fù)上步操作，將punch和holder零件沿2-方向平移0.6單位(沿2正方向移動(dòng))。7、保存文件。3.6定義分析步1、進(jìn)入Step模塊，從主菜單中選擇StepCreate，命名這個(gè)分析步為Forming Step，接受默認(rèn)的Procedure type，選擇Dynamic，Explicit，點(diǎn)擊Continue。在出現(xiàn)的Edit Step對(duì)話框中，在Time period欄中輸入0.1，接受其它默認(rèn)選擇，并點(diǎn)擊OK，創(chuàng)建一個(gè)分析步。2、從主菜單中，選擇ViewAssembly Display Options，彈出如圖30所示的對(duì)話框，選擇Instance功能頁(yè)，點(diǎn)擊Vi

18、sible的選擇框，保證只有blank-1被選中，點(diǎn)擊OK。圖303、在主菜單選擇ToolsSetCreate，命名將要生成的節(jié)點(diǎn)集為blank，在視圖中用鼠標(biāo)拉出一個(gè)矩形，確定將blank零件的頂點(diǎn)和邊全部選中，點(diǎn)擊提示欄區(qū)的Done按鈕。重復(fù)創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)集的過(guò)程，將下圖所示的兩條邊分別創(chuàng)建為xblank和zblank節(jié)點(diǎn)集。zblankxblankpunchRPholderRPdieRP圖31圖324、同理將其它三個(gè)零件均創(chuàng)建為節(jié)點(diǎn)集，分別命名die、holder、punch。5、在Assembly Display Options 對(duì)話框中將四個(gè)零件全選中，點(diǎn)擊OK。6、從主菜單中，選擇Too

19、lsReference Point，分別選擇如圖所示的點(diǎn)為參考點(diǎn)，分別命名為：punchRP、holderRP、dieRP。7、從主菜單中，選擇OutputField Output RequestsCreate，在出現(xiàn)的對(duì)話框中輸入名字：thickness，點(diǎn)擊Continue，在Edit Field Output Request中設(shè)置如圖33所示。8、保存文件。圖333.7定義表面和相互作用1、進(jìn)入Interaction模塊，選擇InteractionPropertyCreate，在Creat Interaction Property對(duì)話框中輸入名字：Fric，并點(diǎn)擊Continue，點(diǎn)擊M

20、echanical，點(diǎn)擊Tangential Behavior，在Friction formulation下拉菜單中選擇Penalty，在Friction Coeff處輸入0.1，接受其它的默認(rèn)選擇，最后點(diǎn)擊OK。2、從主菜單中選擇InteractionCreate，輸入名字：contact，默認(rèn)step為Initial，Types for Selected Step選General contact(Explicit)。點(diǎn)擊Continue，接受所有默認(rèn)選擇，點(diǎn)擊Ok。圖343、從主菜單中選擇ConstraintCreate，輸入名字die，選擇Rigid body，點(diǎn)擊Continue，出現(xiàn)

21、圖34所示的對(duì)話框。選擇Body（elements），點(diǎn)擊Edit按鈕，在提示欄中點(diǎn)擊Sets按鈕，選擇節(jié)點(diǎn)集die，在Edit Constraint對(duì)話框中點(diǎn)擊Reference Point欄的Edit按鈕，選擇dieRP參考點(diǎn)。點(diǎn)擊Ok。4、類似第3步，繼續(xù)定義剛體punch和holder，對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)集分別為punch和holder，對(duì)應(yīng)參考點(diǎn)分別為punchRP和holderRP。5、保存文件。3.8定義邊界條件1、進(jìn)入Load模塊，從主菜單中選擇BCManager，在Boundary Condition Manager中點(diǎn)擊Create，在出現(xiàn)的Create Boundary Condi

22、tion對(duì)話框中，命名這個(gè)邊界條件為dieBC，接受默認(rèn)的選擇，點(diǎn)擊Continue，在出現(xiàn)的Region Selection對(duì)話框中選擇參考點(diǎn)dieRP，點(diǎn)擊提示欄中的Done按鈕，在出現(xiàn)的Edit Boundary Conditions對(duì)話框中選中ENCASTRE，點(diǎn)擊OK。2、在Boundary Condition Manager中點(diǎn)擊Create，命名這個(gè)邊界條件為xblank，接受默認(rèn)的選擇，點(diǎn)擊Continue，在出現(xiàn)的Region Selection對(duì)話框中選擇節(jié)點(diǎn)集xblank，點(diǎn)擊Done，在Edit Boundary Conditions對(duì)話框中選中如圖35所示選項(xiàng)，點(diǎn)擊O

23、K。3、在Boundary Condition Manager中點(diǎn)擊Create，命名這個(gè)邊界條件為zblank，接受默認(rèn)的選擇，點(diǎn)擊Continue，在出現(xiàn)的Region Selection對(duì)話框中選擇節(jié)點(diǎn)集zblank，點(diǎn)擊Done，在Edit Boundary Conditions對(duì)話框中選中如圖36所示選項(xiàng)，點(diǎn)擊OK。圖35圖36done4、在Boundary Condition Manager中點(diǎn)擊Create，命名這個(gè)邊界條件為punchBC，選擇Type為Displacement/Rotation，點(diǎn)擊Continue，在出現(xiàn)的Region Selection對(duì)話框中選擇參考點(diǎn)p

24、unchRP，點(diǎn)擊Done，選中所有的選項(xiàng)點(diǎn)擊OK。重復(fù)該步驟，定義邊界條件holderBC，約束holderRP點(diǎn)的全部自由度。5、在主菜單中選擇ToolsAmplitudeCreate，選擇Smooth step然后點(diǎn)擊按鈕Continue，輸入如圖37對(duì)話框中的數(shù)值，點(diǎn)擊Ok按鈕完成操作。圖376、在Boundary Condition Manager中，選中下圖所示，點(diǎn)擊Edit，在U2中輸入-191.3，在Amplitude 欄中選擇Amp-1，點(diǎn)擊OK，可以注意到，在Forming Step步，punchBC的狀態(tài)變?yōu)镸odified。7、在主菜單中選擇LoadCreate，在彈出的對(duì)話框中名字欄輸入Pressure，Step欄中選擇Forming Step，Category欄接受默認(rèn)的Mechanical選擇，Types for Selected Step欄中選擇Concentrated force，點(diǎn)擊Continue按鈕，在視圖區(qū)選擇holderRP，點(diǎn)擊Done按鈕，在Edit Load對(duì)話框中輸入CF2的大小：-1.5E5，點(diǎn)擊OK。8、保存文件圖383.9劃分網(wǎng)格1、從主菜單選擇MeshControls，選中所有的零件，點(diǎn)擊Done，在對(duì)