ANSYS Workbench冲压成形仿真

一.模具、冲压件的建模

总体分析思路是使用平面模型进行分析。

二.定义冲压件材料模型

理想弹塑性模型：假定不考虑材料的强化性质，并且忽略屈服上极限的影响，即认为材料经过线弹性阶段后便进入流动状态，塑性变形在屈服应力的作用下可无约束的发展。如下图。

三.修改模型参数

点击Geometry，选择凸模和凹模，分别在Details中将Stiffness Behavior改为Rigid，2D Behavior设置为Plane Stress，厚度设置为1mm，材料默认为Structural Steel；

四.轴对称设置

为了节约计算成本，计算过程中我们使用了1/2的平面模型，所以要在对称轴处设置轴对称。建立一个轴对称区域，选择冲压件的对称轴，并将对称法向设置为x轴。此处读者考虑为什么不直接将冲压件的2D Behavior设置为Axisymmetric，而是在此处设置轴对称呢？

五.接触设置

分别在凸模、凹模与冲压件有接触的位置建立接触：接触面设置为冲压件的上下面，目标面设置为凸（凹）模的面；接触类型为摩擦接触，摩擦系数0.1；设置接触算法为纯罚函数法；为了降低计算量，将接触法向刚度因子设置为0.1；将球区域半径设置为1mm；其余设置保持默认。

六.网格划分

自由网格划分，网格尺寸为0.3mm；网格物理选项设置为非线性结构，单元阶数设置为线性（低阶）。

七.边界条件设置

冲压成型过程中，凹模静止不动，凸模一般会有2个动作：向下运动完成冲压成型和向上运动离开冲压件，因此在仿真过程中我们使用2个载荷步实现。

八.网格非线性自适应

冲压仿真过程中，网格会发生较大变形，为了改变并细化网格从而使得求解收敛并获得更精确的结果，我们需要设置网格非线性自适应选项，具体设置参数如下：

九.分析设置

1. 自动时间步设置。打开自动时间步，并采用子步形式；2. 子步设置。初始子步设置为200，最小子步设置为180，最大子步设置为1000；3. 打开大变形。4. 关闭弱弹簧。该设置是为了使用网格非线性自适应功能。

十.结果

十一.总结

冲压成型的有限元分析作为冲压模具高效专业的辅助设计手段，能够为模具的设计和生成提供很大的帮助，如钣金毛坯尺寸、材料流动、机构运动、模具结构等引起的成型性能变化等。本文介绍了冲压分析过程中的技术要点，可供读者参考使用。