钣金成型例题讲解要点

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3 2

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 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5 3 7、在工具条选择Tools→Datum…，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Shape→Shell→Revolve。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90度，点

x y 1 -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6

1 2 3 图7 图8 4

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Part→Create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。

5、进入Assembly模块，从主菜单中选择Instance→Create，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。

图9 图10 图11 5 图12

图15 6、从主菜单中，选择Instance→Translate，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①和②），得到的结果如图14所示。

7、从主菜单中，选择Instance→Merge/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Shape→Bland→Round/Fillet，选择如图16所示的两条边，输入圆角半径15，回车。

1 2 图13 图14 6 9、从主

菜单中选择

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→Shell→Remove 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－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、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

需要倒圆角的边 图16 图17

图19 图18 7

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296×185.5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。 6、进入Part模块，在主菜单中，选择Shape→Shell→Extrude，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。

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

图23 8

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－blank 1、从主菜单中选择Part→Create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。

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。

图24 图25 9 图26

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 Material对话框，命名这个材料为Steel，选择Mechanical→Density，在密度栏中输入7.85E-9；选择Mechanical→Elasticity→ Elastic，在杨氏模量中输入210000，输入0.31作为泊松比；选择Mechanical→Plasticity→ 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

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Assign→Section，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