Abaqus钣金冲压成型例题讲解I优质资料

1、钺金成型例题讲解一、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开展.由于新产品、新技术的开发本钱太高、开发时间过长,加上开发成果没有保证,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,提升产品成型质量；采用ABAQUS进行仿真模拟的目的：1 .节约开发本钱2 .加快研发速度3 .提升产品质量二、问题的描述本实例模

2、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,到达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3图4三、建立模型3.1 创立成型模具阳模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Formingexample, 并保存文件为 examle_forming.cae.3、从Module列表中选择 Pa

3、rt,进入Part模块.4、选择 Part 一 Creat冰创立一个新的零件.在提 示区域会出现这样一个信息.图5Fillout the Create Part dialog5、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的选项如下列图.输入 300作为 Approximate size的值.点击 Continue oABAQUS/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

4、击按钮Done,在弹出的对话框中输入拉伸长度为296,创立拉伸壳,如图 6所示.xy1-150.0-31.12-102.47-31.13-93.46-30.284-84.76-27.8651.5739.73634.2144.40734.2200.00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,如下列图 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,ERSelect the second pcint in the datum plane回退到上一步继续选择.

5、创立的参考平面如下列图8所示.图7图88、在主菜单上选择Shapes Shell fRevoke.在提示栏下拉菜单项选择择vertical and on the10、 在 主 菜 单 上 选 择图9right,然后选择上图右所创立的上部的垂直线段,进入平面绘图视图.9、采用图标产/和卬连接图中各点如步骤6所述顺序,曲线不用闭合.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

6、向.11、保存文件.3.2 创立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立.1、选择Part 一 Creat创立新零件.2、在弹出的对话框中输入名字：dieoriginal ,选择 3D、Deformable、Solid、Extrusion o输入1000作为Approximate size的值.点击 Continue o ABAQUS/CAE 初始化草图,并显示 格子.3、在左侧工具条上点击匚二,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

7、用鼠标直接在视图中点击完成,确定拉伸长度为660,创立拉伸实体,如图 10所示.图10图114、同步骤1、2、3操作,生成一个 296X 185.5X 20的变形体实体零件 diecut,在此基 础上以185.5X 20的外表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Create Instance对话框中选择 dieoriginal 和 diecut,并选中 Auto-offset from other instances ,点击 OK.如下图.图126、从主

8、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.7、从主菜单中,选择 Instance Merge/cut, 输入die作为生成的新零件,选才C 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,图15点击Done.完成后的图形如图 15所示.8、进入 Part模块,对die零

9、件的切割边进行倒角操作.从主菜单中选择选择Shapes BlandfRound/Fillet ,选择如图16所示的两条边,输入圆角半径15,回车.图16图17Shape Feature Tools Pin9、从主菜单中选择£olidk 氐Shell 4Wire kCut Ezt rude Revolve SweepLoftPlanarFeon SolidRsmave FaceShapes Shell fFrom图18Solid ,在视图区点击die零件的任何一局部,点击快捷区的Done按钮.从主菜单中选择 Shapes Shell Remove Face,只保存如图19所示的五个外表

10、,将其余外表全部删除.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零件的创立.3.3 创立压边条模型holder1、选择Part 一 Creat创立新零件.2、在弹出的对话框中输入名字：holderoriginal ,选择 3D、Deformable> Shell、Extrusion o输入1000作为Approximate size的值.点击 Continue o ABAQUS/CAE 初始化草图,并显示 格子.3、在左侧工具条上点击

11、,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,创立拉伸壳,如图 20所示.4、同步骤1、2、3操作,生成一个 296 X 185.5的变形体壳体零件 holdercut,在此根底 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.6、进入Part模块,在主菜单中,选择Shapes Shell Extrude ,选择holder壳面,在快捷区选择horizontal and on the top ,如下图.连接下列图中的多边形

12、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.3.4 生成平板模型blank1、从主菜单中选择 Part 一 Creat来创立冲压平板.2、在弹出的对话框中输入名字：blank,选择3D、Deformable> Shell、Extrusion o输入1000作为Approximate size的值.点击 Continue o ABAQUS/CAE 初始化草图,并显示格子.3、采用图标 内 创立一条线段,两个端点的坐标分别为-180, 0、180, 0.点击Done按钮

13、,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创立材料1、进入Property模块,在主菜单中选择Material Create来创立一个新的材料.2、在 Edit Material对话框,命名这个材料为Steel,选择 Mechanical f 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.Log plastic strain9

14、10.01310.159 10-21710.64910-2211-10.177 10251-10.395 10291-10.776 103310.1393910.295True stress (MPa)图263、从主菜单中选择 Section Creat衽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 o4、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 th

15、ickness,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 Assign Section对话框中点击OK.6、保存文件.273.5零件组装1、进入Assembly模块,从主菜单中选择Instance Create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.2、从主菜单中,选择InstanceTransl

16、ate,选中零件 die,提示栏区域会提示选择平移示,点击OK.图283、同理,移动零件 holder和punch,顶点和、和分别为holder、punch移动的的起始点,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所起点和终点.得到的组合图如图29所示.图291.1 上述的操作步骤使得 punch和blank之间、blank ho 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,因此实际上这些外表都是过盈接触.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

17、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,

18、从主菜单中选择 Step Create,命名这个分析步为Forming Step,接受默认的 Procedure type,选择 Dynamic, Explicit ,点击 Continueo 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,创立一个分析步.2、从主菜单中,选择 View fAssembly Display Options,弹出如图 30所示的对话框,选才I 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、在主菜单项选择择 Tools 一 Set 一 C

19、reate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.重复创立节点集的过程,将下列图所示的两条边分别创立为xblank和zblank节点集图31图324、同理将其它三个零件均创立为节点集,分别命名die、holder> punch.5、在Assembly Display Options对话框中将四个零彳全选中,点击OK.6、从主菜单中,选择Tools Reference Point,分别选择如下图的点为参考点,分别命名为：punchRP、holderRP、dieRP.7、从主菜单中,选择Output F

20、ield Output Requests Create,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 定义外表和相互作用1、进入 Interaction 模块,选择 Interaction f Property Create,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

21、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 Interaction Create,输入名字：contact,默认 step 为 Initial , Typesfor 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 Constraint Create,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

22、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 B Manager ,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d

23、ieBC ,接受默认的选择,点击Continue,在出现的Region Selection对话框中选才I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

24、.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 Sel

25、ection 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Tools -Amplitude Create,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,选中下列图所示,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Mod

26、ified .7、在主菜单中选择 Load一Create,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 Edit Load区Name:constraintType:Concent rated forceStep:Forming

27、 Step CDynamic, Explicit)Region: (Picked)CSYS: (Globail) Edit. . |CF1:OCF2:|二 L5E5CF3:JoAmplitude: | (Instantaneous) V' Follour nodal rot at ionlot e: Force will be applied per no de.OKCancel图383.9 划分网格1、从主菜单项选择择 Mesh一Controls ,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

28、OK. Nesh Cont rolsX图392、从主菜单项选择择SeedfInstance,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,如下列图所示.选中Curvature control选项,输入 0.01作为Deviation factor的大小.点击 OK.图40global3、从主菜单项选择择 SeedfInstance,选中blank零件,点击Done,在出现的对话框的 size输入区输入12,点击OK.4、从主菜单项选择择 Mesh一 Instance,选中所有局部,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,从主菜单项选择择 Job 一 Create命名其为forming ,点击Continue ,其它 接受默认选择,点击 OK.2、从主菜单项选择择 Job 一 Manager,在Job Manager中点击Submit提交任务,点击 Monitor 来观察分析的进程.3