基于Abaqus的沖壓模具仿真

1、鑒于Abaqus的沖壓模具仿真鑒于Abaqus的沖壓模具仿真鑒于Abaqus的沖壓模具仿真板件沖壓成型解析一、背景描述當(dāng)前，制造行業(yè)加工工藝的趨勢(shì)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(shí)間過長(zhǎng)，加上開發(fā)成就沒有保障，越來越多的公司在研發(fā)、制造過程中開始側(cè)重仿真技術(shù)的應(yīng)用。采用ABAQUS對(duì)加工工藝進(jìn)行模擬有著諸多優(yōu)點(diǎn)：數(shù)值模擬減少了耗時(shí)的原型實(shí)驗(yàn)，縮短了產(chǎn)品投放市場(chǎng)的時(shí)間；合理的參數(shù)設(shè)計(jì)可以降低對(duì)工件的耗費(fèi)；合理的坯料設(shè)計(jì)，減少了飛邊，也減少原資料的浪費(fèi)；對(duì)模具的設(shè)計(jì)、加工供應(yīng)合理建議；優(yōu)化加工過程，提高產(chǎn)品成型質(zhì)量；采用ABAQUS進(jìn)行仿真模擬的目的：節(jié)約開發(fā)成本加

2、快研發(fā)速度提高產(chǎn)質(zhì)量量二、問題描述1、本實(shí)例是關(guān)于板件的沖壓成型仿真模擬，圖1為拉延模具三維實(shí)體，圖2為模具上模的剛性實(shí)體，圖3為模具下模的剛性實(shí)體，圖4為模具壓邊圈的剛性實(shí)體，圖5為毛坯的初始形狀，其中定義上模、壓邊圈、下模為失散剛性的，即在模擬過程中假設(shè)這幾個(gè)部件不發(fā)生變形，只有毛坯件發(fā)生變形，完成沖壓，在解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(shí)體圖3模具下模剛性實(shí)體圖4壓邊圈剛性實(shí)體圖5毛坯初始形狀、將上述模具四部分進(jìn)行裝置，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(dòng)，由上模向下運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)板料的沖

3、壓成型，壓邊圈在上模下壓從前已將將板料壓緊，防范板料在拉伸的過程毛坯串動(dòng)，和提高拉伸后型面質(zhì)量。拉著板料的邊緣，使拉伸時(shí)板料不易起皺。以下圖6模具為在abaqus中的裝置體。圖6模具裝置體3、定義毛坯的資料屬性，進(jìn)入屬性模塊，定義新資料名稱為steel，該資料的密度為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，TruestressLogplastic(MPa)strain910.01310.15910-21710.64910-22110.17710-12510.395-1102910.77610-13310.1393910.295圖7資料的屬性定義4、創(chuàng)辦

4、截面種類型殼，種類為均質(zhì)的截面，同時(shí)將截面特點(diǎn)賜予給毛坯。定義以以下圖8所示：圖8賜予板料單元屬性5、定義求解時(shí)的解析步，總合定義3個(gè)解析步，第一個(gè)解析步為壓邊圈向下移動(dòng)10mm，使壓邊圈和毛坯接觸。第二個(gè)解析步為壓邊圈向下搬動(dòng)1.0*E-01mm，使壓邊圈可以緊緊的壓著毛坯，在沖壓的過程中能拉緊毛坯，使毛坯不易起皺。第三個(gè)解析步為上模沖頭向下搬動(dòng)50mm，完成沖壓過程。如圖9所示：圖9定義三個(gè)解析步解析步定義的種類為動(dòng)力、顯式的，時(shí)間長(zhǎng)度為0.001，幾何非線性打開。如圖10所示：圖10解析步時(shí)間長(zhǎng)度定義6、進(jìn)入相互作用管理器，創(chuàng)辦摩擦的相互作用屬性，定義接觸屬性名稱為fric，選擇力學(xué)-切

5、向行-摩擦公式，選擇罰，定義摩擦系數(shù)為0.1，如圖11。圖11定義接觸屬性7、定義相互作用，分別定義三個(gè)接觸，第一個(gè)是上模和毛坯下表面的接觸作用，第二個(gè)是下模和毛坯下表面的接觸作用，第三個(gè)是壓邊圈上表面和毛坯下表面的接觸作用。著三個(gè)相互作用在拉伸過程中真實(shí)的模擬毛坯沿切向的摩擦滑動(dòng)。如圖12所示：圖12創(chuàng)辦接觸部分的相互作用8、進(jìn)入拘束管理器，創(chuàng)辦上模、下模、壓邊圈的拘束，使上模、下模、壓邊圈在仿真的過程中以剛體的形式進(jìn)行仿真，即不發(fā)生彈性形變，且定義參照點(diǎn)，參照點(diǎn)為從前定義的參照點(diǎn)。過程如圖13所示：圖13創(chuàng)辦剛形體參照點(diǎn)拘束8、劃分網(wǎng)格，由于定義的是失散剛體，所以需要對(duì)失散剛體進(jìn)行網(wǎng)格劃分

6、，同時(shí)毛坯件也需要網(wǎng)格劃分，失散剛體和毛坯的網(wǎng)格盡量小一些，這樣可以改正確的模擬真實(shí)的變形情況。對(duì)上述部件進(jìn)行網(wǎng)格劃分后，應(yīng)當(dāng)對(duì)網(wǎng)格的單元種類進(jìn)行定義，該實(shí)例中，定義毛坯的單元種類為顯式、殼單元S4R，失散剛形體的單元種類為顯式、失散剛性單元R3D4。毛坯和失散剛形體的選擇情況分別如圖14和15所示：圖14網(wǎng)格的劃分情況圖15選擇單元種類9、定義界線條件，為從前創(chuàng)辦的解析步創(chuàng)辦界線條件，分別創(chuàng)辦下模的完好固定界線條件、上模的沿Y軸下移的界線條件、壓邊圈下移的界線條件、毛坯沿X軸固定的界線條件。創(chuàng)辦的界線條件應(yīng)和解析步相一致。如圖16所示：圖16定義運(yùn)動(dòng)的界線條件10、創(chuàng)辦作業(yè)，進(jìn)行求解。圖17為板件沖壓過程中金屬板中Mises應(yīng)力分布云圖圖17沖壓過程應(yīng)力分布云圖圖18為沖壓結(jié)束金屬板中Mises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(gè)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(duì)板件的最后質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。板件中間部位在拉伸的過程中產(chǎn)生了縮短，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)生大的縮短，板件的凸處是靠塑性變形產(chǎn)生的。在拉張開始前，恩賜壓邊圈一個(gè)向下的位移，使壓邊圈壓