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1、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
2、.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
3、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 Conti
4、nue。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
5、。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 Don
6、e 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 siz
7、e 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
8、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 geom
9、etry,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 di
10、e 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、 She
11、ll、 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 2
12、1 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
13、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 Proper
14、ty 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
15、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,
16、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