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1、1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；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
2、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 1 图 2 图 32三、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。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
3、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 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 ，在提示栏中依次输入下表的坐标点，采用图标 连接 1 和 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
4、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。成型模具阳模金属板压边条成型模具阴模图 4图 537、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。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
5、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。x y1 -150.0 -31.1 2 -102.47 -31.1 3 -93.46 -30.28 4 -84.76 -27.86 5 1.57 39.73 6 34.2 144.40 7 34.2 200.00 图 6123图 7 图 8410、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 F
6、lip 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 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
7、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。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
8、OK。如图所示。图 9图 10 图 115图 12图 156、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。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
9、击 Done。完成后的图形如图 15 所示。12图 13 图 1468、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。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
10、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holder需要倒圆角的边图 16 图 17图 19图 1871、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。3、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
11、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 296185.5 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。5、参考生成 die 零件的第 5、6、7 步完成 holder 零件的建模。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 2286、进入 Part 模块，在主菜单中，选择 ShapeSh
12、ellExtrude，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、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。3.4 生成平板模型blank1、从主菜单中选择 PartCreate 来创建冲压平板。图 23图 249图 262、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 siz
13、e 的值。点击 Continue。ABAQUS/CAE 初始化草图，并显示格子。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、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 210
14、000，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 strain91 0.0131 0.159 10-2171 0.649 10-2211 0.177 10-1251 0.395 10-1291 0.776 10-1331 0.139图 2510391 0.2953、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 Sh
15、ell 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。6、保存文件。3.5 零件组装1、进入 Assembly 模块，从主菜单中选择 Instance
16、Create，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 27112、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。3、同理，移动零件 holder 和 punch，顶点和、和分别为 holder、punch 移动的起点和终点。得到的组合图如图 29 所示。4、 上述的操作步骤使得 punch 和 blank 之间、blank 和 holder 之间、blank 和 die 之间为无间隙接触，考虑到
