冲压成型应用
模拟加工过程中的成本节约 加工成形技术是制造工业中的一种重要的技术。
当前,制造行业加工工艺正朝着高技术的方向发展,越来越多的公司在产品研发和制造过程中开始注重仿真技术的应 用。
采用ABAQUS进行仿真模拟的目的是节约开发成本、加快研发速度和提高产品质量。ABAQUS可以针对不同操作系统(如Unix,Linux和 Windows等)进行单机或多机并行运算,节省更多运算时间。
下面以ABAQUS某汽车用户的车门设计为例,说明ABAQUS在冲压成型有限元模拟中的应用。
某型号汽车车门的传统设计流程其中主要设计及加工成本如下:
软质模具的设计和加工成本为20万美元;
初期生产并修改模具的周期一般不低于12周;
硬质模具的设计修改和加工成本为75万美元;
最后产品试生产、模具方案的定型、修正生产流程直至正式生产的周期一般为8~9个月。
其中,硬质模具的设计费用包含在前期软质模具设计费用之中,后期只计算修改模具设计的费用。
采用ABAQUS进行数字仿真之后。
修改设计流程之后,主要设计和加工成本如下:
软质模具的设计和加工成本为10万美元;
初期生产并修改模具的周期缩短为4周;
硬质模具的设计修改和加工成本为25万美元;
最后产品试生产、模具方案的定型、试生产、修正生产流程直至正式生产的周期一般为3.5~4个月。
经过以上计算可以明确看出,仅车门的设计费用就节约了2/3,而设计周期则缩短为原来的1/3。
模拟加工成形过程中的难点
加工成形过程的数值模拟受到材料非线性、几何非线性和边界非线性的综合影响,直接计算的难度非常大。从力学 本质来看,很多的成形过程可以简化为准静态过程,对该过程的有限元模拟通常有两种方法:静力隐式方法和动力显式方法。根据动力松弛法的原理,动力系统的稳 态解和静力解是一致的。所以本文所涉及的算例均采用显式动力学的方法,即使用ABAQUS/EXPLICIT求解器模块,对不同的加工成形过程进行模拟。
算例表明,ABAQUS在处理加工成形中可以得到令人满意的结果。
实际应用
1.普通油箱的冲压成形 本实例模拟油箱的冲压成型过程。考虑到在冲压成型过程中,油箱结构的对称性,本文通过模拟图3左下所示的结构,对 其进行模拟分析,达到分析整个油箱成型的目的。首先,通过ABAQUS/CAE完成成 形的全过程,模拟结果跟实际生产过程相吻合。
2.钛合金板材的冲压成型ABAQUS模拟过程
3.蒙拉成形蒙拉成型的ABAQUS模拟。
4.橡皮囊成形及钣金成形
5.弯管成形弯管成形
6.圆锥管成形圆锥管
结论
以上实例的模拟都是在ABAQUS平台下进行的。结果表明,采用ABAQUS处理加工成型过程中所涉及到的 非线性力学问题,能够得到比较令人满意的结果。此外,ABAQUS还提供了种类丰富的用户子程序接口,用户可以根据需要编写特殊的本构关系曲线、复杂的载 荷和边界条件以及灵活多样的用户单元等,这些功能在研究领域和工业领域中都取得了广泛地应用。
应用
是功能最强的非线性分析软件,可应用在以下领域:建筑、勘查、地质、水利、交通、电力、测绘、国土、环境、林业等方面