钣金成型例题讲解钣金成型例题讲解 一、背景一、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 1 图 2 1成型模具阳模 金属板 压边条 成型模具阴模 图 4 三、建立模型三、建立模型 3.1 创建成型模具阳模 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。 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。在提名为 punch，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Type中依次输入下表的坐标点， 采用图标 连接1 和图 5 确认 Modeling Space、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。 2x y 1 -150.0 -31.12 -102.47-31.13 -93.46-30.284 -84.76-27.865 1.5739.736 34.2144.407 34.2200.00图 6 7、 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， 回退到上一步继续选择。创建的参考平面如下图 8 所示。 1 2 3 图 7 图 8 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3图 9 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 11 5、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。 4图 12 6、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。 图 15 7、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。 2 1图 13 图 14 5需要倒圆角的边 图 16 图 17 图 19 图 18 9、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 创建压边条模型创建压边条模型holder 1、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。 63、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 296200.5 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 22 5、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。 7图 23 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 243.4 生成平板模型生成平板模型blank 1、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 25 83、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) Log plastic strain 91 0.0 131 0.159 10-2 171 0.649 10-2 211 0.177 10-1 251 0.395 10-1 291 0.776 10-1 331 0.139 391 0.295 图 26 3、 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。 96、保存文件。 3.5 零件组装零件组装 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 2、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。 图