-
A
b
a
q
< br>s
钣
金
冲
压
成
型
例
题
讲
解
I
u
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；
<
/p>
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
ABA
QUS/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
成型模具－阳
压边条
金属板
图
2
图
3
成型模具－阴
图
4
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
Create
Model Database
。
图
5
2
、在
主菜单
model
中命名新建模型为
F
orming example
，并保存文件为
examle_
。
3
、从<
/p>
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
Modeling Space
、
Type
和
BaseFeature
的选项如下图。输入
300
作为
Approximate siz
e
的值。点击
Continue
。
ABAQUS/CAE
初始化草图，并显示格子。
< br>
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
< br>连接图中
2
、
3
、
4
点和
4
< br>、
5
、
6
点。
图标
连接
1
和
2
点、
6
和
7
点，采用
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。
1
2
3
4
5
6
7
图
6
x
-150.0
-102.47
-93.46
-84.76
1.57
34.2
34.2
y
-31.1
-31.1
-30.28
-27.86
39.73
144.40
200.00
7
、在工具条选择<
/p>
Tools
→
Datum
…
，在弹出的对话框中选择
Type:Plane
，
Method:3points
，点击<
/p>
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。
3
2
1
图
7
图
8
8
、在主菜单上选择
Shape→
Shell
→
Revolve
。在提示栏下拉菜单选择
vertical and on the rig
ht
，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<
/p>
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
9
0
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
ABA
QUS/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：
dieor
iginal
，选择
3D
、
Deformable
、
Solid
、
Extrusion
。输入
1000
作为
Approximate size
的值。点击
Continue
。
< br>ABAQUS/CAE
初始化草图，并显示格子。
3
、在左侧工具条上点击
<
/p>
，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<
/p>
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。
图
9
图
10
图
11
5
、
进入
Assembly
模块，从主菜单中选择
< br>Instance→Create
，在
Create <
/p>
Instance
对话框中选择
dieo
riginal
和
diecut
，并选
中
Auto-offset from other
inst
ances
，点击
OK
。如图所示。<
/p>
图
12
6
、
从主菜单中，选择
Instance
→
Translate
，选中零件
diecut
< br>，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<
/p>
所示。
2
1
图
13
图
14
7
、从主菜单中，选择
Instance
→
Merge/cut
，输入
die<
/p>
作为生成
的新零件，选择
Cut
geometry
，并选中
Suppress
original instances
，点击
Continu
e
…
按钮。在视图中，选择
图
15
dieoriginal
零件作为被切割
零件，选择
diecut
作为切割零件，点击
< br>Done
。完成
后的图形如图
1
5
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。
需要倒圆角的边
图
16
9
、从
主菜
单中
图
17
图
18
图
19
选择
Shape
→
Shell
→
From 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
Shape
→<
/p>
Shell
→
Remove Face<
/p>
，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。
< br>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<
/p>
属性来完成刚性
die
零件的创建。
3.3
创建压边条模型－
holder
1
、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<
/p>
、
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
<
/p>
，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
< br>所示。
4
、同步骤
1
、
2
、
3
操作，生成一个
296
×<
/p>
185.5
的变形体壳体零件
holde
rcut
，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
punc
h
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
选择该边作
5
、参考生成
die
零件的第
建模。<
/p>
6
、进入
Pa
rt
模块，在主菜单中，选择
Shape
→
Shell
→
Extrude
，选择
holder
壳面，在快捷区选择<
/p>
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<
/p>
。在弹出的对话框中输入拉伸深度为
40
，点
击
OK
。
图
23
图
22
5
、
6
、
7
步完成
holder
零件的
7
、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
24
3.4
生成平板模型－
blank <
/p>
1
、从主菜单中选择
Part→Crea
te
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
、
Ext
rusion
。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
25
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。
3.4
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
Edit Mate
rial
对话框，命名这个材料为
Steel
< br>，选择
Mechanical→
Density
，在密度栏中输入
7.85E-9
；选择
Mechanical→Elasticity→
Elastic<
/p>
，在杨氏模量中输入
210000
，输入
0.31
作为泊松比；选择
Mecha
nical→
P
lasticity→
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)
91
131
171
211
251
291
331
391
Log plastic
strain
0.0
0.159
?
10
-2
0.649
?
10
-2
0.177
?
10
-1
0.395
?
10
-1
0.776
?
10
-1
0.139
0.295
图
26
3
、
从主菜单中选择
Section→Create
，在
Create Section
对话框中定义这个
区域为
SteelSec
，在
Cate
gory
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 Sectio
n
对话框中选择
Steel
作为材料，
输入
1.2
作为
Plane
stress/strain thickness
，并点击<
/p>
OK
。
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