1、鈑金成型例題講解一、背景當前，制造行業加工工藝的趨勢正朝著高新技術的方向發展。由于新產品、新技術的開發成本太高、開發時間過長，加上開發成果沒有保障，越來越多的公司在研發、制造過程中開始注重仿真技術的應用。采用ABAQUS對加工工藝進行模擬有著諸多優點：1.數值模擬減少了耗時的原型實驗，縮短了產品投放市場的時間；2.合理的參數設計可以降低對工件的損耗；3.合理的坯料設計，減少了飛邊，也減少原材料的浪費；4.對模具的設計、加工提供合理建議；5.優化加工過程，提高產品成型質量；采用ABAQUS進行仿真模擬的目的：1.節約開發成本2.加快研發速度3.提高產品質量二、問題的描述本實例模擬油箱的沖壓成型過

2、程。圖1為實際的油箱形狀，是由兩個如圖2所示的結構組成，考慮沖壓成型過程中，它的結構的對稱性，我們通過建立圖3所示的結構，對其進行模擬分析，達到分析整個油箱成型分析的目的。首先，我們將通過ABAQUS/CAE完成圖4所示的裝配圖，其中平面鋁板將被沖壓成型為圖3的結構。圖3圖2圖1成型模具陽模金屬板壓邊條成型模具陰模圖4三、建立模型圖53.1創建成型模具陽模1、首先運行ABAQUS/CAE，在出現的對話框內選擇Create Model Database。2、在主菜單model中命名新建模型為Forming example，并保存文件為examle_forming.cae。3、從Module列表中

3、選擇Part，進入Part模塊。4、選擇PartCreate來創建一個新的零件。在提示區域會出現這樣一個信息。5、CAE彈出一個如圖5的對話框。將這個零件命名為punch，確認Modeling Space、Type和BaseFeature的選項如下圖。輸入300作為Approximate size的值。點擊Continue。ABAQUS/CAE初始化草圖，并顯示格子。6、在左側工具條上點擊 ，在提示欄中依次輸入下表的坐標點，采用圖標 連接1和2點、6和7點，采用連接圖中2、3、4點和4、5、6點。曲線不用閉合。點擊按鈕Done，在彈出的對話框中輸入拉伸長度為296，創建拉伸殼，如圖6所示。xy

4、1-150.0 -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 圖67、在工具條選擇ToolsDatum，在彈出的對話框中選擇Type:Plane，Method:3points，點擊OK。依次選擇不在同一直線上的三個點，如下圖7所示，如果想修改點的選擇，可以在第三個點選中之前點擊提示欄的箭頭，123圖7圖8回退到上一步繼續選擇。創建的參考平面如下圖8所示。8、在主菜單上選擇ShapeShellRevolve。在提示欄下拉菜單選擇vertical and on the

5、right，然后選擇上圖右所創建的上部的垂直線段，進入平面繪圖視圖。9、采用圖標 和 連接圖中各點（如步驟6所述順序），曲線不用閉合。10、在主菜單上選擇AddConstructionVerticle，通過曲線最左邊線段上的任何一點點擊鼠標左鍵，然后點擊提示欄上的Done按鈕。在彈出的對話框中默認角度為90度，點擊OK完成操作。形成的圖形如圖9所示。如果旋轉方向跟默認的方向不同，可以通過圖9點擊Flip按鈕改變該方向。11、保存文件。3.2創建成型模具陰模陰模為一個剛性殼體。下面我們通過先生成一個變形實體，然后由ABAQUS/CAE的實體直接生成殼體，然后再賦予它剛體屬性來完成陰模的創建。1、

6、選擇PartCreate創建新零件。2、在彈出的對話框中輸入名字：dieoriginal，選擇3D、Deformable、Solid、Extrusion。輸入1000作為Approximate size的值。點擊Continue。ABAQUS/CAE初始化草圖，并顯示格子。3、在左側工具條上點擊 ，以（-180,-10），（180,10）為頂點畫出一個矩形，可以通過在提示欄中依次輸入坐標點，也可以用鼠標直接在視圖中點擊完成，確定拉伸長度為660，創建拉伸實體，如圖10所示。4、同步驟1、2、3操作，生成一個296185.520的變形體實體零件diecut，在此基礎上以185.520的表面為基準

7、面生成一個旋轉實體，步驟類似于生成punch零件時的第9、10步。生成的實體如圖11所示。圖10圖115、進入Assembly模塊，從主菜單中選擇InstanceCreate，在Create Instance對話框中選擇dieoriginal和diecut，并選中Auto-offset from other instances，點擊OK。如圖所示。圖126、從主菜單中，選擇InstanceTranslate，選中零件diecut，提示欄區域會提示選擇平移的起始點，點擊平板殼的左上角的頂點，然后再點擊零件die的左上角頂點（如圖13所示的和），得到的結果如圖14所示。12圖13圖14圖157、從

8、主菜單中，選擇InstanceMerge/cut，輸入die作為生成的新零件，選擇Cut geometry，并選中Suppress original instances，點擊Continue按鈕。在視圖中，選擇dieoriginal零件作為被切割零件，選擇diecut作為切割零件，點擊Done。完成后的圖形如圖15所示。8、進入Part模塊，對die零件的切割邊進行倒角操作。從主菜單中選擇選擇ShapeBlandRound/Fillet，選擇如圖16所示的兩條邊，輸入圓角半徑15，回車。需要倒圓角的邊圖16圖17圖19圖189、從主菜單中選擇ShapeShellFrom Solid，在視圖區點

9、擊die零件的任何一部分，點擊快捷區的Done按鈕。從主菜單中選擇ShapeShellRemove Face，只保留如圖19所示的五個表面，將其余表面全部刪除。10、保存文件。ABAQUS/CAE對非變形體不能進行Merge/cut操作，因此，我們首先生成一個變形實體，在后續的Interaction模塊中，我們可以通過賦予變形體以剛體屬性來完成剛性die零件的創建。3.3創建壓邊條模型holder1、選擇PartCreate創建新零件。2、在彈出的對話框中輸入名字：holderoriginal，選擇3D、Deformable、Shell、Extrusion。輸入1000作為Approximat

10、e size的值。點擊Continue。ABAQUS/CAE初始化草圖，并顯示格子。3、在左側工具條上點擊 ，以（-180,0），（180,0）為端點畫出一條線段，可以通過在提示欄中依次輸入坐標點，也可以用鼠標直接在視圖中點擊完成，確定拉伸長度為660，創建拉伸殼，如圖20所示。4、同步驟1、2、3操作，生成一個296185.5的變形體殼體零件holdercut，在此基礎上以長為185.5單位的短邊為基準生成一個旋轉殼，步驟類似于生成punch零件時的第9、10步。生成的殼如圖21所示。圖20圖21選擇該面作為拉伸殼參考面選擇該邊作為”horizental and on the top”的邊圖

11、225、參考生成die零件的第5、6、7步完成holder零件的建模。6、進入Part模塊，在主菜單中，選擇ShapeShellExtrude，選擇holder殼面，在快捷區選擇horizontal and on the top，如圖所示。連接下圖中的多邊形區域內的線段和圓弧，點擊Done。在彈出的對話框中輸入拉伸深度為40，點擊OK。圖237、對拉伸處的邊生成半徑為1的倒角，最終的holder模型如圖24所示，保存文件。圖243.4生成平板模型blank1、從主菜單中選擇PartCreate來創建沖壓平板。2、在彈出的對話框中輸入名字：blank，選擇3D、Deformable、Shell、

12、Extrusion。輸入1000作為Approximate size的值。點擊Continue。ABAQUS/CAE初始化草圖，并顯示格子。圖253、采用圖標 創建一條線段，兩個端點的坐標分別為（-180，0）、（180，0）。點擊Done按鈕，在彈出的對話框的拉伸深度中填入660，點擊OK。保存文件。3.4創建材料、進入Property模塊，在主菜單中選擇MaterialCreate來創建一個新的材料。、在Edit Material對話框，命名這個材料為Steel，選擇MechanicalDensity，在密度欄中輸入7.85E-9；選擇MechanicalElasticity Elasti

13、c，在楊氏模量中輸入210000，輸入0.31作為泊松比；選擇MechanicalPlasticity Plastic，在Data欄中對應位置輸入下表中的數據。擊OK，退出材料編輯。True stress (MPa)圖26Log plastic strain910.01310.159 10-21710.649 10-22110.177 10-12510.395 10-12910.776 10-13310.1393910.2953、從主菜單中選擇SectionCreate，在Create Section對話框中定義這個區域為SteelSec，在Category選項中接受Shell作為默認的選擇，

14、在Type選項中接受Homogeneous作為默認的選擇，點擊Continue。4、在出現的Edit Section對話框中選擇Steel作為材料，輸入1.2作為Plane stress/strain thickness，并點擊OK。5、在Part中選擇blank，從主菜單中選擇AssignSection，選擇整個Part，ABAQUS將會把你選擇的區域高亮化，在對話欄點擊Done，在出現的Assign Section對話框中點擊OK。6、保存文件。3.5零件組裝1、進入Assembly模塊，從主菜單中選擇InstanceCreate，在Create Instance對話框中選中零件：blan

15、k、die、holder、punch，并選中Auto-offset from other instances，點擊OK，如圖27所示。圖27圖282、從主菜單中，選擇InstanceTranslate，選中零件die，提示欄區域會提示選擇平移的起始點，點擊它的左下角的頂點，然后再點擊零件blank的左下角頂點（如圖28所示），點擊OK。3、同理，移動零件holder和punch，頂點和、和分別為holder、punch移動的起點和終點。得到的組合圖如圖29所示。圖294、上述的操作步驟使得punch和blank之間、blank和holder之間、blank和die之間為無間隙接觸，考慮到bla

16、nk零件有1.2單位的厚度，因此實際上這些表面都是過盈接觸。如果保持這種狀態不變，在進行分析的時候，ABAQUS會對相應的接觸面自動進行位移調整，從而產生初始應變，但卻沒有初始應力，這是不合理的。因此，在裝配時需要調整各零件在總體坐標系的2-方向上的相對位置。我們以blank為基準調整其它零件的位置。5、從主菜單中，選擇InstanceTranslate，選中零件die，提示欄區域會提示選擇平移的起始點，提示欄右端的文本框內有一組坐標，它的含義是平移矢量的起始點坐標，默認為（0.0,0.0,0.0）。回車接受這個默認值，提示欄區域會提示選擇平移的終點，輸入（0.0,-0.6,0.0），回車，點

17、擊OK完成移動。6、重復上步操作，將punch和holder零件沿2-方向平移0.6單位(沿2正方向移動)。7、保存文件。3.6定義分析步1、進入Step模塊，從主菜單中選擇StepCreate，命名這個分析步為Forming Step，接受默認的Procedure type，選擇Dynamic，Explicit，點擊Continue。在出現的Edit Step對話框中，在Time period欄中輸入0.1，接受其它默認選擇，并點擊OK，創建一個分析步。2、從主菜單中，選擇ViewAssembly Display Options，彈出如圖30所示的對話框，選擇Instance功能頁，點擊Vi

18、sible的選擇框，保證只有blank-1被選中，點擊OK。圖303、在主菜單選擇ToolsSetCreate，命名將要生成的節點集為blank，在視圖中用鼠標拉出一個矩形，確定將blank零件的頂點和邊全部選中，點擊提示欄區的Done按鈕。重復創建節點集的過程，將下圖所示的兩條邊分別創建為xblank和zblank節點集。zblankxblankpunchRPholderRPdieRP圖31圖324、同理將其它三個零件均創建為節點集，分別命名die、holder、punch。5、在Assembly Display Options 對話框中將四個零件全選中，點擊OK。6、從主菜單中，選擇Too

19、lsReference Point，分別選擇如圖所示的點為參考點，分別命名為：punchRP、holderRP、dieRP。7、從主菜單中，選擇OutputField Output RequestsCreate，在出現的對話框中輸入名字：thickness，點擊Continue，在Edit Field Output Request中設置如圖33所示。8、保存文件。圖333.7定義表面和相互作用1、進入Interaction模塊，選擇InteractionPropertyCreate，在Creat Interaction Property對話框中輸入名字：Fric，并點擊Continue，點擊M

20、echanical，點擊Tangential Behavior，在Friction formulation下拉菜單中選擇Penalty，在Friction Coeff處輸入0.1，接受其它的默認選擇，最后點擊OK。2、從主菜單中選擇InteractionCreate，輸入名字：contact，默認step為Initial，Types for Selected Step選General contact(Explicit)。點擊Continue，接受所有默認選擇，點擊Ok。圖343、從主菜單中選擇ConstraintCreate，輸入名字die，選擇Rigid body，點擊Continue，出現

21、圖34所示的對話框。選擇Body（elements），點擊Edit按鈕，在提示欄中點擊Sets按鈕，選擇節點集die，在Edit Constraint對話框中點擊Reference Point欄的Edit按鈕，選擇dieRP參考點。點擊Ok。4、類似第3步，繼續定義剛體punch和holder，對應節點集分別為punch和holder，對應參考點分別為punchRP和holderRP。5、保存文件。3.8定義邊界條件1、進入Load模塊，從主菜單中選擇BCManager，在Boundary Condition Manager中點擊Create，在出現的Create Boundary Condi

22、tion對話框中，命名這個邊界條件為dieBC，接受默認的選擇，點擊Continue，在出現的Region Selection對話框中選擇參考點dieRP，點擊提示欄中的Done按鈕，在出現的Edit Boundary Conditions對話框中選中ENCASTRE，點擊OK。2、在Boundary Condition Manager中點擊Create，命名這個邊界條件為xblank，接受默認的選擇，點擊Continue，在出現的Region Selection對話框中選擇節點集xblank，點擊Done，在Edit Boundary Conditions對話框中選中如圖35所示選項，點擊O

23、K。3、在Boundary Condition Manager中點擊Create，命名這個邊界條件為zblank，接受默認的選擇，點擊Continue，在出現的Region Selection對話框中選擇節點集zblank，點擊Done，在Edit Boundary Conditions對話框中選中如圖36所示選項，點擊OK。圖35圖36done4、在Boundary Condition Manager中點擊Create，命名這個邊界條件為punchBC，選擇Type為Displacement/Rotation，點擊Continue，在出現的Region Selection對話框中選擇參考點p

24、unchRP，點擊Done，選中所有的選項點擊OK。重復該步驟，定義邊界條件holderBC，約束holderRP點的全部自由度。5、在主菜單中選擇ToolsAmplitudeCreate，選擇Smooth step然后點擊按鈕Continue，輸入如圖37對話框中的數值，點擊Ok按鈕完成操作。圖376、在Boundary Condition Manager中，選中下圖所示，點擊Edit，在U2中輸入-191.3，在Amplitude 欄中選擇Amp-1，點擊OK，可以注意到，在Forming Step步，punchBC的狀態變為Modified。7、在主菜單中選擇LoadCreate，在彈出的對話框中名字欄輸入Pressure，Step欄中選擇Forming Step，Category欄接受默認的Mechanical選擇，Types for Selected Step欄中選擇Concentrated force，點擊Continue按鈕，在視圖區選擇holderRP，點擊Done按鈕，在Edit Load對話框中輸入CF2的大小：-1.5E5，點擊OK。8、保存文件圖383.9劃分網格1、從主菜單選擇MeshControls，選中所有的零件，點擊Done，在對