本文通过 Abaqus的动力显式算法对本公司某款笔记本上壳冲压成型进行了模拟仿真，预见性的发现了冲压中可能出现的问题，从而节省了后期的修模时间，提高设计效率，节约了开模成本。从中我们可以发现 Abaqus 具有的良好的非线性，对解决接触问题有很大的优点。
概述
冲压成型是生产制造中经常用到的加工方法，其工艺设计对结构设计人员的要求较高，设计时必须充分考虑冲压时的工艺要求，但对于一般没有丰富工艺设计经验的工程师来说做到这一点比较困难；而有限元分析可以为设计人员提供很好的帮助，通过快速、有效的分析能够提前暴露出设计中潜在的问题：从而大大降低了后期的修模时间，也降低了修模的高额成本：一般的有限元软件对于非线性问题的解决都有局限性，而利用 Abaqus 解决非线性接触问题具有很大的优势。
本文以某款笔记本的上壳为例，利用 Abaqus模拟了该零件的冲压过程，对零件结构的设计，材料的选择进行了检验，得到了很好的效果。
CAD 模型
上壳 3D模型如下图1所示；上壳为左右对称结构，为了节省计算时间，在这里只取零件的一半进行分析，如下图2所示；
图1 图2
根据零件结构我们制定了两道工序，分别如图 3、图4所示
图3
图4
所有 3D模型均从 3D软件 pro /Engineer wildfire 中导出。
CAE 模型
在冲压过程中，模具被认为是刚度很大，没有变形的，所以把两道工序中的模具定义为 3D离散刚体壳单元(如图5所示)，工件是实体单元。
图5
接触定义
我们知道，在冲压过程中，工件就是利用凹模和凸模分别与工件之间的接触挤压成型的，因此，仿真时，接触的定义很重要；在 Abaqus中，我们可以轻松利用显示计算中的通用接触法(General Contac(explicit))去定义接触，简单而且准确；而不用逐个去定义接触对；对于复杂零件来说，意义更大，因为复杂零件的接触对很多，定义起来很繁琐，而且容易出现疏漏，导致效果不好；另外我们还可以根据实际的润滑方式定义工件与模具之间的摩擦系数。
分析步
整个分析可以分为五个分析步：第一步，第一道工序(翻边)；第二步，第一套模具上下分离；
第三步，工件移入第二套模具；第四步，第二道工序(折弯)；第五步，第二套模具上下分离；
计算结果
计算结果如图6所示：
图6
从上图可以看出如果修边后，我将会都得到理想的冲压零件。
Abaqus 不但能够帮助我们完成很好的冲压零件，而且重要的是能够将冲压过程完整地呈现给我们这样对我们了解整个冲压过程模具的动作、工件的变形过程有很大帮助：了解这个过程对于我们解决冲压中出现的问题至关重要；例如，在折弯过程中，如果没有施加Z方向的有效约束，工件容易发生Z方向的移动；折弯后折弯区附近出现了凸起(如图7所示)，冲压效果很差；后来根据动画显示可以发现工件的移动方向，从而增加了乙向的约束，限制了工件的移动，冲压效果得到了明显改善。而在实际冲压中，由于冲压速度比较快，难以观察冲压过程，寻找问题的原因就显得比较困难，而Abaqus为我们提供了很大的便利。
图7
另外，我们还可以对零件的结构设计、材料选用进行评估，例如圆角半径，折弯半径都会影响冲压效果，半径越小，冲压时起皱的可能性越大；而且材料的可塑性会影响冲压后零件厚度均匀程度；而利用 Abaqus进行分子时，我们可以选择输出钣金厚度云图，通过此云图，我们可以对结构和材料进行检验；此次冲压后钣金厚度云图如图8所示：
图8
从图8可以看出，该零件修边后剩余部分厚度变化不大，均匀度良好，没有起皱现象，也不会影响零件的刚度、强度，说明结构设计和材料选用比较合理。
结论
通过仿真我们可以得到以下几点重要的结果：
①可以完整观测冲压过程中工件的变形、受力情况，模具的运动，这为我们分析冲压结果提供了很好的参考依据；
②可以根据工件冲压后的厚度变化，分析材料的流动性和结构设计的合理性；
③对冲压的工艺参数提供了有效的参考，例如冲压速度、润滑方式和约束边界；
④)对整个冲压过程的分解提供了可靠的依据；
总之，在利用 Abaqus仿真的基础上，我们能够预测潜在问题，节省设计时间，优化工艺流程，改善冲压效果；
资料来源：达索官方
