根據(jù)Abaqus的沖壓模具仿真

1、板件沖壓成型分析、背景描述當前，制造行業(yè)加工工藝的趨勢正朝著高新技術(shù)的方向發(fā)展。由于新產(chǎn)品、新技術(shù)的開發(fā)成本太高、開發(fā)時間過長，加上開發(fā)成果沒有保障,越來越多的公司在研發(fā)、制造過程中開始注重仿真技術(shù)的應用。采用ABAQUS對加工工藝進行模擬有著諸多優(yōu)點:1.數(shù)值模擬減少了耗時的原型實驗，縮短了產(chǎn)品投放市場的時間;2.合理的參數(shù)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(yōu)化加工過程，提高產(chǎn)品成型質(zhì)量;采用ABAQUS進行仿真模擬的目的:1.節(jié)約開發(fā)成本2.加快研發(fā)速度3.提咼產(chǎn)品質(zhì)量二、問題描述1、本實例是關(guān)于板件的沖壓

2、成型仿真模擬，圖1為拉延模具三維實體，圖2為模具上模的剛性實體，圖3為模具下模的剛性實體，圖4為模具壓邊圈的剛 性實體，圖5為毛坯的初始形狀，其中定義上模、壓邊圈、下模為離散剛性的, 即在模擬過程中假設這幾個部件不發(fā)生變形，只有毛坯件發(fā)生變形，完成沖壓, 在分析過程中定義毛坯為可變性的。圖1拉延模三維模型圖2模具上模剛性實體J-/圖3模具下模剛性實體圖4壓邊圈剛性實體圖5毛坯初始形狀2、將上述模具四部分進行裝配，其中上模在最上端，下模在最下端，壓邊圈在下模上，毛坯在壓邊圈下方下模上放著，在模具沖壓的過程中，下模固定不動,由上模向下運動來實現(xiàn)板料的沖壓成型，壓邊圈在上模下壓之前已將將板料壓緊，防

3、止板料在拉伸的過程毛坯串動，和提高拉伸后型面質(zhì)量。拉著板料的邊緣,使拉伸時板料不易起皺。下圖6模具為在abaqus中的裝配體。CP圖6模具裝配體3、定義毛坯的材料屬性，進入屬性模塊，定義新材料名稱為steel，該材料的密度為7.85E-9，楊氏模量為210000，泊松比為0.31，定義塑性屬性為圖7所示,True(MP a)stressLogstrainp lastic910.01310.15910-21710.64910-22110.17710 j2510.39510-12910.77610-13310.139 ：! :lI區(qū)陽米 rtflri.Vh4 14111-1 ll+tariA-rr

4、lOftifLcrr 社乂 1 wflME-mUE-fciwjKkn 比antUiar ofvdUli. 3.(tailUIE fc 曰恫 I |Liti尸lSt勺W i3910.295圖7材料的屬性定義4、創(chuàng)建截面類型別殼，類型為均質(zhì)的截面，同時將截面特性賦予給毛坯。定義如下圖8所示:'丟虔I圖8賦予板料單元屬性加1言steel（BfS ?。?、定義求解時的分析步，總共定義 3個分析步，第一個分析步為壓邊圈向下移 動10mm，使壓邊圈和毛坯接觸。第二個分析步為壓邊圈向下移動 1.0*E-01mm，使壓邊圈能夠緊緊的壓著毛坯，在沖壓的過程中能拉緊毛坯，使毛坯不易起皺。第三個分析步為上模

5、沖頭向下移動50mm，完成沖壓過程。如 圖9所示:圖9定義三個分析步動力衛(wèi)初力.宼血” Sit0.0010.010.MN/AONonONrnitiayibiarquar-yajiryabianquan-lOsriargmo-50分析步定義的類型為動力、顯式的，時間長度為0.001，幾何非線性打開。如圖10所示:可1目芒國O.WI圖10分析步時間長度定義fric，6、進入相互作用管理器，創(chuàng)建摩擦的相互作用屬性，定義接觸屬性名稱為選擇力學-切向行-摩擦公式，選擇罰，定義摩擦系數(shù)為 0.1，如圖11 05條（rk礙iE5K5> -7- 切Wj帰旳|<切丁乃DiiKtiHWRy * Rmp

6、tt 二 ftwAt;i：nnddjL 閔 14“ 業(yè) SiEfia.i圖11定義接觸屬性7、定義相互作用，分別定義三個接觸，第一個是上模和毛坯下表面的接觸作用,第二個是下模和毛坯下表面的接觸作用，第三個是壓邊圈上表面和毛坯下表面的接觸作用。著三個相互作用在拉伸過程中真實的模擬毛坯沿切向的摩擦滑動。圖12所示:51BJ# liano-bbnkl0 ybianquar-llE創(chuàng)a=Inhlalyablanquan 10 ysblanquan yajin thangmo SC圖12創(chuàng)建接觸部分的相互作用8、進入約束管理器，創(chuàng)建上模、下模、壓邊圈的約束，使上模、下模、壓邊圈 在仿真的過程中以剛體的形

7、式進行仿真， 即不發(fā)生彈性形變，且定義參考點，參考點為之前定義的參考點。過程如圖 13所示:I 名稱：shan（I笑型：剛誌shangmoshangmo（無）®世域英型解析表面點（瞬勒R在分忻fl詒時將爲謂整到質(zhì)心.將所遠區(qū)坦釀制為無澄的眼應用于耦臺熱-應力分析）確走圖13創(chuàng)建剛形體參考點約束8、戈扮網(wǎng)格，由于定義的是離散剛體，所以需要對離散剛體進行網(wǎng)格劃分，同 時毛坯件也需要網(wǎng)格劃分，離散剛體和毛坯的網(wǎng)格盡量小一些，這樣可以更準確 的模擬真實的變形情況。對上述部件進行網(wǎng)格劃分后，應當對網(wǎng)格的單元類型進 行定義，該實例中，定義毛坯的單元類型為顯式、殼單元 S4R，離散剛形體的單元類型

8、為顯式、離散剛性單元R3D4。毛坯和離散剛形體的選擇情況分別如圖14和15所示:1；i£2SSwS£BSSSHga圖14工HJT"_-J_ _-_-.J_|_-_r_ -旨r b-nT' 二二爭寸: 1遼:rri F- A-j j WS.” £-"” 耳影浙甘MOBiiq.:慮腳聽癖曙霽;滿徉褪礙血掘測俺1險趣凰inmnnir!泊M陽將世文後熬樂H:1 1 r i-iii Illi:_ _； I I A II【_.,I n . I .11網(wǎng)格的劃分情況i=SE- ：Slijndd*d： ExplWt3 久陣賦含I*:SSLHA SZ）網(wǎng)

9、wa進9一工元卒枕 itXBP欄E陛S"Rff vaiMXiS'.=-S4恥四吉#蘭哲S瑋確仕妙E5J SFaiSSptfir霍土hiw捋fSUEr潛咤=早：二注fS 民擊-：伽S護=r認虐ft;朋I圖15選擇單元類型9、定義邊界條件，為之前創(chuàng)建的分析步創(chuàng)建邊界條件，分別創(chuàng)建下模的完全固定邊界條件、上模的沿丫軸下移的邊界條件、壓邊圈下移的邊界條件、毛坯沿X16所示:軸固定的邊界條件。創(chuàng)建的邊界條件應和分析步相一致。如圖歸1 創(chuàng)星”.1復制.1.丄.0七-里戸占“圖16定義運動的邊界條件10、創(chuàng)建作業(yè)，進行求解。圖17為板件沖壓過程中金屬板中 Mises應力分布云圖吝ffmit

10、biyabianquan-IOyabianquan-閘 infhangnio-SCV rndupi-pot'ilIon-1已創(chuàng)l£X«iS*/ shJ n 3 mo -b i a nj leS悸覘V Mamq-bianjie已創(chuàng)建專芽粧Y ydbienquani'biarjie已創(chuàng)富已#?改未淀未3咖“ yabianquani biarjie 2已剖建已frE“ zularkt令健圖17沖壓過程應力分布云圖圖18為沖壓結(jié)束金屬板中Mises應力分布云圖a"詡針;瀝嚎鵝 ift l矚矚I圖18板件成型應力分布云圖從應力分布云圖中可以看出，板件在拉伸過

11、程中兩個圓弧處發(fā)生了很大的塑性變形，由此可能造成的結(jié)果是板件的拉裂和變薄,對板件的最終質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。板件中間部位在拉伸的過程中產(chǎn)生了收縮,中間部位在成型后板件厚度方向上變形量不是很大，板件兩端沒有產(chǎn)生大的收縮,板件的凸處是靠塑性變形產(chǎn)生的。在拉伸開始前，給予壓邊圈一個向下的位移,使壓邊圈壓緊板料，之后拉伸時壓邊圈靠摩擦力拉緊板料，使成型過程中不易起皺。圖19為拉伸過程中整個模型的動能歷史曲線。a3-31圖19成型分析動能歷史數(shù)據(jù)如下圖20 :d-a£尿.lamp 15X；jOId2：£-(»5V4SjZlFTdE-OOE：.50a73£-MH2,03

12、5S4E-0GET3jDO3D8e-MHL91491E-00B93.5I3F2E MM1.3A5&lE-mB94jOO73tE1,74JS1£-OOB104.50131£-W5i.joee-we115X>lll7t-CK>5164485-WeU5.5OiO4E-(X>51.5551K-WeUSJ01J7W-Jmt4745HE-gOBKe.5OBSBF-W5kURW-OP15iiP2fooe1*7.5IlP9£'0OT口E斫匪£0B17S.OOJTE-WHU氐31陽2£=則L3S5I2E OOB1>刖閒班=005L2U12E QOB FX：時可3 W 1雄0旦1圖20能量數(shù)據(jù)圓弧節(jié)點處的最大、最小應力為下圖 21所示:數(shù)據(jù)如下:"馮覆XV數(shù)峯0名稱：PE:Max Principal SP:1 Pl: MAOPJl-1 E: 133 IP: 15.01117E-EM)5