Abaqus钣金冲压成型例题讲解.doc

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3图2图1成型模具阳模金属板压边条成型模具阴模图4三、建立模型图53.1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Create Model Database。2、在主菜单model中命名新建模型为Forming example，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PartCreate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Modeling Space、Type和BaseFeature的选项如下图。输入300作为Approximate size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。xy1-150.0 -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 图67、在工具条选择ToolsDatum，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，123图7图8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ShapeShellRevolve。在提示栏下拉菜单选择vertical and on the right，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AddConstructionVerticle，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，可以通过图9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PartCreate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Approximate size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296185.520的变形体实体零件diecut，在此基础上以185.520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。图10图115、进入Assembly模块，从主菜单中选择InstanceCreate，在Create Instance对话框中选择dieoriginal和diecut，并选中Auto-offset from other instances，点击OK。如图所示。图126、从主菜单中，选择InstanceTranslate，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所示的和），得到的结果如图14所示。12图13图14图157、从主菜单中，选择InstanceMerge/cut，输入die作为生成的新零件，选择Cut geometry，并选中Suppress original instances，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ShapeBlandRound/Fillet，选择如图16所示的两条边，输入圆角半径15，回车。需要倒圆角的边图16图17图19图189、从主菜单中选择ShapeShellFrom Solid，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ShapeShellRemove Face，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PartCreate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Approximate size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296185.5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。图20图21选择该面作为拉伸壳参考面选择该边作为”horizental and on the top”的边图225、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ShapeShellExtrude，选择holder壳面，在快捷区选择horizontal and on the top，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237、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。图243.4生成平板模型blank1、从主菜单中选择PartCreate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Approximate size的值。点击Continue。ABAQUS/CAE初始化草图，并显示格子。图253、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。3.4创建材料、进入Property模块，在主菜单中选择MaterialCreate来创建一个新的材料。、在Edit Material对话框，命名这个材料为Steel，选择MechanicalDensity，在密度栏中输入7.85E-9；选择MechanicalElasticity Elastic，在杨氏模量中输入210000，输入0.31作为泊松比；选择MechanicalPlasticity 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。True stress (MPa)图26Log plastic strain910.01310.159 10-21710.649 10-22110.177 10-12510.395 10-12910.776 10-13310.1393910.2953、从主菜单中选择SectionCreate，在Create Section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Edit Section对话框中选择Steel作为材料，输入1.2作为Plane stress/strain thickness，并点击OK。5、在Part中选择blank，从主菜单中选择AssignSection，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Assign Section对话框中点击OK。6、保存文件。3.5零件组装1、进入Assembly模块，从主菜单中选择InstanceCreate，在Create Instance对话框中选中零件：blank、die、holder、punch，并选中Auto-offset from other instances，点击OK，如图27所示。图27图282、从主菜单中，选择InstanceTranslate，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，然后再点击零件blank的左下角顶点（如图28所示），点击OK。3、同理，移动零件holder和punch，顶点和、和分别为holder、punch移动的起点和终点。得到的组合图如图29所示。图294、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InstanceTranslate，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StepCreate，命名这个分析步为Forming Step，接受默认的Procedure type，选择Dynamic，Explicit，点击Continue。在出现的Edit Step对话框中，在Time period栏中输入0.1，接受其它默认选择，并点击OK，创建一个分析步。2、从主菜单中，选择ViewAssembly Display Options，弹出如图30所示的对话框，选择Instance功能页，点击Visible的选择框，保证只有blank-1被选中，点击OK。图303、在主菜单选择ToolsSetCreate，命名将要生成的节点集为blank，在视图中用鼠标拉出一个矩形，确定将blank零件的顶点和边全部选中，点击提示栏区的Done按钮。重复创建节点集的过程，将下图所示的两条边分别创建为xblank和zblank节点集。zblankxblankpunchRPholderRPdieRP图31图324、同理将其它三个零件均创建为节点集，分别命名die、holder、punch。5、在Assembly Display Options 对话框中将四个零件全选中，点击OK。6、从主菜单中，选择ToolsReference Point，分别选择如图所示的点为参考点，分别命名为：punchRP、holderRP、dieRP。7、从主菜单中，选择OutputField Output RequestsCreate，在出现的对话框中输入名字：thickness，点击Continue，在Edit Field Output Request中设置如图33所示。8、保存文件。图333.7定义表面和相互作用1、进入Interaction模块，选择InteractionPropertyCreate，在Creat Interaction Property对话框中输入名字：Fric，并点击Continue，点击Mechanical，点击Tangential Behavior，在Friction formulation下拉菜单中选择Penalty，在Friction Coeff处输入0.1，接受其它的默认选择，最后点击OK。2、从主菜单中选择InteractionCreate，输入名字：contact，默认step为Initial，Types for Selected Step选General contact(Explicit)。点击Continue，接受所有默认选择，点击Ok。图343、从主菜单中选择ConstraintCreate，输入名字die，选择Rigid body，点击Continue，出现图34所示的对话框。选择Body（elements），点击Edit按钮，在提示栏中点击Sets按钮，选择节点集die，在Edit Constraint对话框中点击Reference Point栏的Edit按钮，选择dieRP参考点。点击Ok。4、类似第3步，继续定义刚体punch和holder，对应节点集分别为punch和holder，对应参考点分别为punchRP和holderRP。5、保存文件。3.8定义边界条件1、进入Load模块，从主菜单中选择BCManager，在Boundary Condition Manager中点击Create，在出现的Create Boundary Condition对话框中，命名这个边界条件为dieBC，接受默认的选择，点击Continue，在出现的Region Selection对话框中选择参考点dieRP，点击提示栏中的Done按钮，在出现的Edit Boundary Conditions对话框中选中ENCASTRE，点击OK。2、在Boundary Condition Manager中点击Create，命名这个边界条件为xblank，接受默认的选择，点击Continue，在出现的Region Selection对话框中选择节点集xblank，点击Done，在Edit Boundary Conditions对话框中选中如图35所示选项，点击OK。3、在Boundary Condition Manager中点击Create，命名这个边界条件为zblank，接受默认的选择，点击Continue，在出现的Region Selection对话框中选择节点集zblank，点击Done，在Edit Boundary Conditions对话框中选中如图36所示选项，点击OK。图35图36done4、在Boundary Condition Manager中点击Create，命名这个边界条件为punchBC，选择Type为Displacement/Rotation，点击Continue，在出现的Region Selection对话框中选择参考点punchRP，点击Done，选中所有的选项点击OK。重复该步骤，定义边界条件holderBC，约束holderRP点的全部自由度。5、在主菜单中选择ToolsAmplitudeCreate，选择Smooth step然后点击按钮Continue，输入如图37对话框中的数值，点击Ok按钮完成操作。图376、在Boundary Condition Manager中，选中下图所示，点击Edit，在U2中输入-191.3，在Amplitude 栏中选择Amp-1，点击OK，可以注意到，在Forming Step步，punchBC的状态变为Modified。7、在主菜单中选择LoadCreate，在弹出的对话框中名字栏输入Pressure，Step栏中选择Forming Step，Category栏接受默认的Mechanical选择，Types for Selected Step栏中选择Concentrated force，点击Continue按钮，在视图区选择holderRP，点击Done按钮，在Edit Load对话框中输入CF2的大小：-1.5E5，点击OK。8、保存文件图383.9划分网格1、从主菜单选择MeshControls，选中所有的零件，点击Done，在对话框内接受默认的选项，如图39所示，Element Shape栏选择Structured选项，点击OK。图392、从主菜单选择SeedInstance，选中除了blank以为的所有零件，点击提示栏区的Done按钮。在弹出的对话框中输入20作为网格点的间距，如下图所示。选中Curvature control选项，输入0.01作为Deviation factor的大小。点击OK。图403、从主菜单选择SeedInstance，选中blank零件，点击Done，在出现的对话框的global size输入区输入12，点击OK。4、从主菜单选择MeshInstance，选中所有部分，点击Done。5、CAE将为所有零件均划分网格模型，如图41所示。保存文件。图413.10进行分析，并可视化结果1、进入Job模块，从主菜单选择JobCreate，命名其为forming，点击Continue，其它接受默认选择，点击OK。2、从主菜单选择JobManager，在Job Manager中点击Submit提交任务，点击Monitor来观察分析的进程。3、分析结束后，点击Results，对结果进行可视化。4、点击工具栏的Plot Deformed Shape 按钮，显示结构变形结果。5、从主菜单选择PlotContours，显示云图，通过主菜单的ResultField Output，可以改变等高线所代表的变量。6、从主菜单选择AnimateTime History，可以观看CAE制作的动画过程。7、从主菜单选择ResultHistory Output，可以选取你想要绘制的X-Y曲线。图a所示为整个过程中内能和动能的变化曲线。图b给出了成型后金属板的厚度分布云图。图c给出了与厚度变化最大处的单元相关的四个节点处的厚度在时间域内的变化曲线。图d 给出了整个模拟过程中金属板的厚度随变形的变化情况。图a图c图d 整个模拟过程中金属板的厚度随变形的变化情况当我被上帝造出来时，上帝问我想在人间当一个怎样的人，我不假思索的说，我要做一个伟大的世人皆知的人。于是，我降临在了人间。我出生在一个官僚知识分子之家，父亲在朝中做官，精读诗书，母亲知书答礼，温柔体贴，父母给我去了一个好听的名字：李清照。小时侯，受父母影响的我饱读诗书，聪明伶俐，在朝中享有“神童”的称号。小时候的我天真活泼，才思敏捷，小河畔，花丛边撒满了我的诗我的笑，无可置疑，小时侯的我快乐无虑。“兴尽晚回舟，误入藕花深处。争渡，争渡，惊起一滩鸥鹭。”青春的我如同一只小鸟，自由自在，没有约束，少女纯净的心灵常在朝阳小，流水也被自然洗礼，纤细的手指拈一束花，轻抛入水，随波荡漾，发髻上沾着晶莹的露水，双脚任水流轻抚。身影轻飘而过，留下一阵清风。可是晚年的我却生活在一片黑暗之中，家庭的衰败，社会的改变，消磨着我那柔弱的心。我几乎对生活绝望，每天在痛苦中消磨时光，一切都好象是灰暗的。“寻寻觅觅冷冷清清凄凄惨惨戚戚”这千古叠词句就是我当时心情的写照。最后，香消玉殒，我在痛苦和哀怨中凄凉的死去。在天堂里，我又见到了上帝。上帝问我过的怎么样，我摇摇头又点点头，我的一生有欢乐也有坎坷，有笑声也有泪水，有鼎盛也有衰落。我始终无法客观的评价我的一生。我原以为做一个着名的人，一生应该是被欢乐荣誉所包围，可我发现我错了。于是在下一轮回中，我选择做一个平凡的人。我来到人间，我是一个平凡的人，我既不着名也不出众，但我拥有一切的幸福：我有温馨的家，我有可亲可爱的同学和老师，我每天平凡而快乐的活着，这就够了。天儿蓝蓝风儿轻轻，暖和的春风带着春的气息吹进明亮的教室，我坐在教室的窗前，望着我拥有的一切，我甜甜的笑了。我拿起手中的笔，不禁想起曾经作诗的李清照，我虽然没有横溢的才华，但我还是拿起手中的笔，用最朴实的语言，写下了一时的感受：人生并不总是完美的，每个人都会有不如意的地方。这就需要我们静下心来阅读自己的人生，体会其中无尽的快乐和与众不同。下午13：0017：00B实行不定时工作制的员工，在保证完成甲方工作任务情况下，经公司同意,可自行安排工作和休息时间。312打卡制度3.1.2.1公司实行上、下班指纹录入打卡制度。全体员工都必须自觉遵守工作时间，实行不定时工作制的员工不必打卡。3.1.2.2打卡次数：一日两次，即早上上班打卡一次，下午下班打卡一次。3.1.2.3打卡时间：打卡时间为上班到岗时间和下班离岗时间； 3.1.2.4因公外出不能打卡：因公外出不能打卡应填写外勤登记表,注明外出日期、事由、外勤起止时间。因公外出需事先申请，如因特殊情况不能事先申请，应在事毕到岗当日完成申请、审批手续，否则按旷工处理。因停电、卡钟（工卡）故障未打卡的员工，上班前、下班后要及时到部门考勤员处填写未打卡补签申请表，由直接主管签字证明当日的出勤状况，报部门经理、人力资源部批准后，月底由部门考勤员据此上报考勤。上述情况考勤由各部门或分公司和项目文员协助人力资源部进行管理。3.1.2.5手工考勤制度3.1.2.6手工考勤制申请：由于工作性质，员工无法正常打卡（如外围人员、出差），可由各部门提出人员名单，经主管副总批准后，报人力资源部审批备案。3.1.2.7参与手工考勤的员工，需由其主管部门的部门考勤员(文员)或部门指定人员进行考勤管理，并于每月26日前向人力资源部递交考勤报表。3.1.2.8参与手工考勤的员工如有请假情况发生，应遵守相关请、休假制度，如实填报相关表单。3.1.2.9 外派员工在外派工作期间的考勤,需在外派公司打卡记录;如遇中途出差,持出差证明,出差期间的考勤在出差地所在公司打卡记录;3.2加班管理3.2.1定义加班是指员工在节假日或公司规定的休息日仍照常工作的情况。A现场管理人员和劳务人员的加班应严格控制，各部门应按月工时标准，合理安排工作班次。部门经理要严格审批员工排班表，保证员工有效工时达到要求。凡是达到月工时标准的，应扣减员工本人的存休或工资；对超出月工时标准的，应说明理由，报主管副总和人力资源部审批。 B因员工月薪工资中的补贴已包括延时工作补贴，所以延时工作在4小时（不含）以下的，不再另计加班工资。因工作需要，一般员工延时工作4小时至8小时可申报加班半天，超过8小时可申报加班1天。对主管(含)以上管理人员，一般情况下延时工作不计加班，因特殊情况经总经理以上领导批准的延时工作，可按以上标准计加班。3.2.2.2员工加班应提前申请，事先填写加班申请表，因无法确定加班工时的，应在本次加班完成后3个工作日内补填加班申请表。加班申请表经部门经理同意，主管副总经理审核报总经理批准后有效。加班申请表必须事前当月内上报有效，如遇特殊情况，也必须在一周内上报至总经理批准。如未履行上述程序，视为乙方自愿加班。3.2.2.3员工加班，也应按规定打卡，没有打卡记录的加班，公司不予承认；有打卡记录但无公司总经理批准的加班，公司不予承认加班。3.2.2.4原则上，参加公司组织的各种培训、集体活动不计加班。3.2.2.5加班工资的补偿：员工在排班休息日的加班，可以以倒休形式安排补休。原则上，员工加班以倒休形式补休的，公司将根据工作需要统一安排在春节前后补休。加班可按1：1的比例冲抵病、事假。3.2.3加班的申请、审批、确认流程3.2.3.1加班申请表在各部门文员处领取，加班统计周期为上月26日至本月25日。3.2.3.2员工加班也要按规定打卡，没有打卡记录的加班，公司不予承认。各部门的考勤员(文员)负责加班申请表的保管及加班申报。员工加班应提前申请，事先填写加班申请表加班前到部门考勤员(文员)处领取加班申请表，加班申请表经项目管理中心或部门经理同意，主管副总审核，总经理签字批准后有