基于Abaqus的沖壓模具仿真

1、1/ 12板件沖壓成型分析、背景描述當(dāng)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(yīng)用。采用 ABAQUSABAQUS 對加工工藝進 行模擬有著諸多優(yōu)點：1.1. 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；2.2. 合理的參數(shù)設(shè)計可以降低對工件的損耗；3.3. 合理的坯料設(shè)計，減少了飛邊，也減少原材料的浪費；4.4. 對模具的設(shè)計、加工提供合理建議；5.5. 優(yōu)化加工過程，提高產(chǎn)品成型質(zhì)量；采用 ABAQUSABAQUS 進行仿真模擬的目的：

2、1.1. 節(jié)約開發(fā)成本2.2. 加快研發(fā)速度3.3. 提高產(chǎn)品質(zhì)量二、問題描述1 1、本實例是關(guān)于板件的沖壓成型仿真模擬，圖 1 1 為拉延模具三維實體，圖 2 2 為模具上模的剛性實體，圖 3 3 為模具下模的剛性實體，圖 4 4 為模具壓邊圈的剛 性實體，圖 5 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(shè)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。2/ 12圖 1 拉延模三維模型圖 2 模具上模剛性實體圖 3 模具下模剛性實體3/ 12圖 4 壓邊圈剛性實體圖 5 毛坯初始形狀2 2、將上述模具四部分進行裝配，其中

3、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 6模具為在 abaqusabaqus 中的裝配體。4/ 123 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,steel,該材料的密度為 7.85E-9,7.85E-9,楊氏模量為 210000,210000,泊松比為 0.310.31,定義塑性屬性為圖 7 7 所示,圖 7 材料的屬性定義

4、4 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 8 所示：True stress (MPa)Log plastic stra in910.01310.15910-21710.64910-22110.17710-12510.39510-12910.77610-13310.1393910.295圖 6 模具裝配體5/ 125 5、定義求解時的分析步，總共定義 3 3 個分析步，第一個分析步為壓邊圈向下移 動 10mm10mm,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-01mm1.0*E-01mm，使壓邊圈能夠緊緊的壓著毛坯，在沖壓的過程中能拉

5、緊毛坯，使毛坯不易起皺。第三個分析步為上模沖頭向下移動 50m50m m m，完成沖壓過程。如圖 9 9 所示：分析步定義的類型為動力、顯式的，時間長度為0.0010.001，幾何非線性打開。圖 8 賦予板料單元屬性6/ 12如圖 1010 所示：51T7： ydbianqLdn ID美牟；BT77.昴己圖 10 分析步時間長度定義6 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fricfric ,選擇力學(xué)- -切向行- -摩擦公式，選擇罰，定義摩擦系數(shù)為 0.10.1，如圖 1111as：砂卸it ivtBilCR+vFu*，1y *丹且立I； 3 f觸n T*.i圖

6、11 定義接觸屬性7 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。如圖 1212 所示：7/ 12圖 12 創(chuàng)建接觸部分的相互作用8 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 1313 所示：圖 13 創(chuàng)建剛形體參考點約束8 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

7、，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8/ 12的模擬真實的變形情況。對上述部件進行網(wǎng)格劃分后，應(yīng)當(dāng)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 S4RS4R,離散剛形體的單 元類型為顯式、離散剛性單元 R3D4R3D4。毛坯和離散剛形體的選擇情況分別如圖 1414圖 15 選擇單元類型9 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 X X 軸固定的邊界條件。創(chuàng)建的邊界條件應(yīng)和分析步相一致。如圖1616 所示：和 1515 所示

8、:圖 14 網(wǎng)格的劃分情況9/ 12圖 16 定義運動的邊界條件1010、創(chuàng)建作業(yè)，進行求解。圖 1717 為板件沖壓過程中金屬板中 MisesMises 應(yīng)力分布云圖圖 17 沖壓過程應(yīng)力分布云圖10/ 12圖 1818 為沖壓結(jié)束金屬板中 MisesMises 應(yīng)力分布云圖圖 18 板件成型應(yīng)力分布云圖從應(yīng)力分布云圖中可以看出，板件在拉伸過程中兩個圓弧處發(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。

9、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 1919 為拉伸過程中整個模型的動能歷史曲線。圖 19 成型分析動能歷史11/ 12數(shù)據(jù)如下圖 20:為:_rrmp_lX *52.D121E-0OTA15E74E-00E2.5Q373E-MKZOJ5B51.344-00694J00731E-005L74254E-00B35Q13；E-QO5X7VWE 4DB115-O1U7E0OT1.&44BE-OOB12&弼晦 g136JOW790O5L474?8EBH6,50858E-005LB94E-tB157J00233-001.4372E-WB7.5l99r-Dffi1.39676f-QOB17S.MSTfOMUaS?M014B.51532t-0O5L33512E-ODBu&.KJ9 005LJi512E