根据Abaqus的冲压模具仿真

1、板件冲压成型分析、背景描述当前，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.提咼产品质量二、问题描述1、本实例是关于板件的冲压

2、成型仿真模拟，图1为拉延模具三维实体，图2为模具上模的刚性实体，图3为模具下模的刚性实体，图4为模具压边圈的刚 性实体，图5为毛坯的初始形状，其中定义上模、压边圈、下模为离散刚性的, 即在模拟过程中假设这几个部件不发生变形，只有毛坯件发生变形，完成冲压, 在分析过程中定义毛坯为可变性的。图1拉延模三维模型图2模具上模刚性实体J-/图3模具下模刚性实体图4压边圈刚性实体图5毛坯初始形状2、将上述模具四部分进行装配，其中上模在最上端，下模在最下端，压边圈在下模上，毛坯在压边圈下方下模上放着，在模具冲压的过程中，下模固定不动,由上模向下运动来实现板料的冲压成型，压边圈在上模下压之前已将将板料压紧，防

3、止板料在拉伸的过程毛坯串动，和提高拉伸后型面质量。拉着板料的边缘,使拉伸时板料不易起皱。下图6模具为在abaqus中的装配体。CP图6模具装配体3、定义毛坯的材料属性，进入属性模块，定义新材料名称为steel，该材料的密度为7.85E-9，杨氏模量为210000，泊松比为0.31，定义塑性属性为图7所示,True(MP a)stressLogstrainp lastic910.01310.15910-21710.64910-22110.17710 j2510.39510-12910.77610-13310.139 ：! :lI区阳米 rtflri.Vh4 14111-1 ll+tariA-rr

4、lOftifLcrr 社乂 1 wflME-mUE-fciwjKkn 比antUiar ofvdUli. 3.(tailUIE fc 曰恫 I |Liti尸lSt勺W i3910.295图7材料的属性定义4、创建截面类型别壳，类型为均质的截面，同时将截面特性赋予给毛坯。定义如下图8所示:'丢虔I图8赋予板料单元属性加1言steel（BfS 取）5、定义求解时的分析步，总共定义 3个分析步，第一个分析步为压边圈向下移 动10mm，使压边圈和毛坯接触。第二个分析步为压边圈向下移动 1.0*E-01mm，使压边圈能够紧紧的压着毛坯，在冲压的过程中能拉紧毛坯，使毛坯不易起皱。第三个分析步为上模

5、冲头向下移动50mm，完成冲压过程。如 图9所示:图9定义三个分析步动力卫初力.宼血” Sit0.0010.010.MN/AONonONrnitiayibiarquar-yajiryabianquan-lOsriargmo-50分析步定义的类型为动力、显式的，时间长度为0.001，几何非线性打开。如图10所示:可1目芒国O.WI图10分析步时间长度定义fric，6、进入相互作用管理器，创建摩擦的相互作用属性，定义接触属性名称为选择力学-切向行-摩擦公式，选择罚，定义摩擦系数为 0.1，如图11 05条（rk礙iE5K5> -7- 切Wj帰旳|<切丁乃DiiKtiHWRy * Rmp

6、tt 二 ftwAt;i：nnddjL 闵 14“ 业 SiEfia.i图11定义接触属性7、定义相互作用，分别定义三个接触，第一个是上模和毛坯下表面的接触作用,第二个是下模和毛坯下表面的接触作用，第三个是压边圈上表面和毛坯下表面的接触作用。着三个相互作用在拉伸过程中真实的模拟毛坯沿切向的摩擦滑动。图12所示:51BJ# liano-bbnkl0 ybianquar-llE创a=Inhlalyablanquan 10 ysblanquan yajin thangmo SC图12创建接触部分的相互作用8、进入约束管理器，创建上模、下模、压边圈的约束，使上模、下模、压边圈 在仿真的过程中以刚体的形

7、式进行仿真， 即不发生弹性形变，且定义参考点，参考点为之前定义的参考点。过程如图 13所示:I 名称：shan（I笑型：刚誌shangmoshangmo（无）®世域英型解析表面点（瞬勒R在分忻fl诒时将爲谓整到质心.将所远区坦酿制为無澄的眼应用于耦台热-应力分析）确走图13创建刚形体参考点约束8、戈扮网格，由于定义的是离散刚体，所以需要对离散刚体进行网格划分，同 时毛坯件也需要网格划分，离散刚体和毛坯的网格尽量小一些，这样可以更准确 的模拟真实的变形情况。对上述部件进行网格划分后，应当对网格的单元类型进 行定义，该实例中，定义毛坯的单元类型为显式、壳单元 S4R，离散刚形体的单元类型

8、为显式、离散刚性单元R3D4。毛坯和离散刚形体的选择情况分别如图14和15所示:1；i£2SSwS£BSSSHga图14工HJT"_-J_ _-_-.J_|_-_r_ -旨r b-nT' 二二爭寸: 1辽:rri F- A-j j WS.” £-"” 耳影浙甘MOBiiq.:虑腳聽癖曙霁;滿徉褪礙血掘測俺1险趣凰inmnnir!泊M阳將世文後熬乐H:1 1 r i-iii Illi:_ _； I I A II【_.,I n . I .11网格的划分情况i=SE- ：Slijndd*d： ExplWt3 久阵赋含I*:SSLHA SZ）网

9、wa進9一工元卒枕 itXBP栏E陛S"Rff vaiMXiS'.=-S4恥四吉#兰哲S玮确仕妙E5J SFaiSSptfir霍土hiw捋fSUEr潜咤=早：二注fS 民击-：伽S护=r认虐ft;朋I图15选择单元类型9、定义边界条件，为之前创建的分析步创建边界条件，分别创建下模的完全固定边界条件、上模的沿丫轴下移的边界条件、压边圈下移的边界条件、毛坯沿X16所示:轴固定的边界条件。创建的边界条件应和分析步相一致。如图歸1 创星”.1复制.1.丄.0七-里戸占“图16定义运动的边界条件10、创建作业，进行求解。图17为板件冲压过程中金属板中 Mises应力分布云图吝ffmit

10、biyabianquan-IOyabianquan-闸 infhangnio-SCV rndupi-pot'ilIon-1已创l£X«iS*/ shJ n 3 mo -b i a nj leS悸覘V Mamq-bianjie已创建专芽粧Y ydbienquani'biarjie已创富已#?改未淀未3咖“ yabianquani biarjie 2已剖建已frE“ zularkt令健图17冲压过程应力分布云图图18为冲压结束金属板中Mises应力分布云图a"詡針;瀝嚎鹅 ift l矚矚I图18板件成型应力分布云图从应力分布云图中可以看出，板件在拉伸过

11、程中两个圆弧处发生了很大的塑性变形，由此可能造成的结果是板件的拉裂和变薄,对板件的最终质量产生不利影响。板件中间部位在拉伸的过程中产生了收缩,中间部位在成型后板件厚度方向上变形量不是很大，板件两端没有产生大的收缩,板件的凸处是靠塑性变形产生的。在拉伸开始前，给予压边圈一个向下的位移,使压边圈压紧板料，之后拉伸时压边圈靠摩擦力拉紧板料，使成型过程中不易起皱。图19为拉伸过程中整个模型的动能历史曲线。a3-31图19成型分析动能历史数据如下图20 :d-a£尿.lamp 15X；jOId2：£-(»5V4SjZlFTdE-OOE：.50a73£-MH2,03

12、5S4E-0GET3jDO3D8e-MHL91491E-00B93.5I3F2E MM1.3A5&lE-mB94jOO73tE1,74JS1£-OOB104.50131£-W5i.joee-we115X>lll7t-CK>5164485-WeU5.5OiO4E-(X>51.5551K-WeUSJ01J7W-Jmt4745HE-gOBKe.5OBSBF-W5kURW-OP15iiP2fooe1*7.5IlP9£'0OT口E斫匪£0B17S.OOJTE-WHU氐31阳2£=则L3S5I2E OOB1>刖閒班=005L2U12E QOB FX：时可3 W 1雄0旦1图20能量数据圆弧节点处的最大、最小应力为下图 21所示:数据如下:"馮覆XV数峯0名称：PE:Max Principal SP:1 Pl: MAOPJl-1 E: 133 IP: 15.01117E-EM)5