模具CAE分析內(nèi)容介紹

CAE分析可以輸出重要的設計數(shù)據(jù)，如壓力分布、溫度、剪切速率、剪切應力、速度等，設計者可由CAE獲取諸如充填模式、熔合紋與氣穴的位置、注射壓力和鎖模力大小、纖維取向、冷卻時問、最終成型情況等信息。作為一種設計工具，CAE能夠輔助模具設計師優(yōu)化流道系統(tǒng)與模具結構，協(xié)助產(chǎn)品設計師從工藝的角度改進產(chǎn)品形狀、選擇最佳成型性能的塑料，幫助模具制造者選擇合適的注射機，指導模塑工程師設置合理的工藝條件。

CAE軟件在優(yōu)化設計方案方面更顯優(yōu)勢，使用CAE分析可以對不同的成型方案進行反復的評測對比，尋求最優(yōu)設計。同時，CAE軟件又是一種教學工具，通過對注射成型過程各階段的定性與定量描述，CAE能夠幫助設計者熟悉熔體在型腔內(nèi)的流動行為，把握熔體流動、保壓、凝固的基本原則，幫助設計新手克服經(jīng)驗不足導致的偏頗，幫助有經(jīng)驗的工程師注意那些也許會被忽視的細節(jié)。

《模具CAD/CAE/CAM》主要介紹模具的數(shù)字化設計制造及相關知識，包括模具CAD/CAE/CAM基礎知識、模具CAD、模具CAE、模具CAM及模具CAD/CAE/CAM一體化。對于模具CAD/CAE/CAM，選擇典型的工藝和模具，通過豐富的實例和詳盡的步驟說明對其進行深入淺出的講解，具有很強的實用性和可操作性?！赌＞逤AD/CAE/CAM》為模具CAD/CAE/CAM的工程人員提供了一個學習途徑，也可以作為大專院校“模具CAD/CAE/CAM”專業(yè)的培訓教材。

第1章 模具CAD/CAM/CAE概述1

1.1 CAD/CAM/CAE基本概念1

1.2 CAD/CAM/CAE技術的基本特點1

1.3 CAD/CAM/CAE技術在模具行業(yè)中的應用2

1.3.1 CAD/CAM/CAE技術的應用領域2

1.3.2 模具CAD/CAM/CAE技術的優(yōu)越性3

1.3.3 模具CAD/CAM/CAE技術的特點4

1.4 模具CAD/CAM/CAE系統(tǒng)組成4

1.4.1 模具CAD/CAM/CAE系統(tǒng)的硬件構成4

1.4.2 模具CAD/CAM/CAE系統(tǒng)的軟件組成5

1.5 模具CAD/CAM/CAE技術的發(fā)展趨勢7

1.6 模具CAD/CAM/CAE常用軟件簡介7

1.6.1 小型CAD/CAM軟件8

1.6.2 大型CAD/CAM/CAE集成軟件10

1.6.3 有限元分析專用軟件12

第2章 模具CAD/CAM/CAE基礎技術15

2.1 圖形處理技術15

2.1.1 常見交互技術15

2.1.2 參數(shù)化技術16

2.2 產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換技術21

2.2.1 IGES標準21

2.2.2 STEP標準23

2.3 產(chǎn)品零件造型25

2.3.1 線框造型26

2.3.2 表面造型27

2.3.3 實體造型27

2.3.4 特征造型28

第3章 注射模CAD技術33

3.1 注射模CAD概述33

3.1.1 注射模設計技術的發(fā)展階段33

3.1.2 CAD技術在注射模中的應用34

3.1.3 注射模CAD技術的發(fā)展趨勢35

3.2 注射模CAD的主要內(nèi)容35

3.2.1 注射模工作原理和結構組成35

3.2.2 注射模CAD系統(tǒng)的工作流程37

3.3 注射模成型零部件CAD39

3.4 注射模標準模架的建庫與選用42

3.4.1 裝配模型的定義42

3.4.2 標準模架裝配模型的建立42

3.4.3 標準模架裝配模型的管理與調(diào)用46

3.5 注射模典型結構與零件設計CAD46

3.5.1 澆注系統(tǒng)設計47

3.5.2 側向抽芯機構設計48

3.5.3 脫模和頂出機構設計50

3.5.4 冷卻系統(tǒng)設計51

3.6 UG軟件針對注射模具制造的功能51

3.6.1 MoldWizard模塊概述52

3.6.2 MoldWizard模塊應用實例53

第4章 級進模CAD技術61

4.1 級進模CAD系統(tǒng)概述61

4.1.1 級進模CAD系統(tǒng)發(fā)展概況61

4.1.2 級進模CAD系統(tǒng)的組成結構62

4.1.3 級進模CAD系統(tǒng)的發(fā)展趨勢62

4.2 級進模CAD系統(tǒng)的結構與功能63

4.2.1 級進模CAD系統(tǒng)的總體結構63

4.2.2 級進模CAD系統(tǒng)的功能模塊63

4.2.3 級進模CAD系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流65

4.2.4 級進模CAD系統(tǒng)的相關技術65

4.3 UG/PDW的應用介紹及實例68

4.4 其他專用沖模CAD技術76

4.4.1 汽車覆蓋件模具CAD技術76

4.4.2 集成電路引線框架多位精密級進模CAD技術77

第5章 模具CAM技術79

5.1 模具數(shù)控加工概述79

5.1.1 模具制造的要求79

5.1.2 模具數(shù)控加工的特點80

5.2 模具數(shù)控編程系統(tǒng)81

5.2.1 數(shù)控機床81

5.2.2 數(shù)控加工81

5.2.3 數(shù)控編程系統(tǒng)81

5.3 利用CAM系統(tǒng)進行自動編程的基本步驟82

5.4 UG的CAM功能介紹83

5.4.1 UG加工模塊綜述83

5.4.2 刀具軌跡的管理85

5.4.3 UG銑削加工方法介紹85

5.5 CAM的后置處理95

5.5.1 UGNX后處理簡介95

5.5.2 后處理編輯器95

第6章 注塑模具CAE技術97

6.1 注塑成型基礎知識97

6.1.1 注塑成型定義97

6.1.2 注塑成型工藝過程98

6.1.3 注塑成型工藝條件99

6.2 常見注塑制品缺陷及產(chǎn)生原因100

6.2.1 短射100

6.2.2 氣穴101

6.2.3 熔接痕和熔接線102

6.2.4 滯流102

6.2.5 飛邊103

6.2.6 跑道效應103

6.2.7 過保壓104

6.2.8 色差104

6.2.9 噴射105

6.2.10 不平衡流動105

6.3 注塑模CAE技術105

6.3.1 注塑模CAE的內(nèi)容105

6.3.2 注塑模CAE技術的原則106

6.3.3 注塑成型模擬技術106

6.4 MoldFlow軟件簡介107

6.4.1 MoldFlow軟件功能107

6.4.2 MoldFlow軟件的作用109

6.5 MoldFlow分析實例109

第7章 沖壓模具CAE技術121

7.1 概述121

7.1.1 CAE技術在沖壓模具設計中所能解決的問題121

7.1.2 計算機仿真技術在沖壓模具設計中的應用122

7.2 沖壓成形過程模擬軟件簡介122

7.2.1 有限元法簡介122

7.2.2 有限單元法分析過程概述123

7.2.3 常用軟件介紹124

7.3 AutoForm沖壓成形模擬實例126

7.3.1 AutoForm窗口介紹126

7.3.2 模擬過程127

第8章 模具CAD/CAM領域的新技術143

8.1 高速加工技術143

8.1.1 高速加工概述143

8.1.2 高速加工的定義144

8.1.3 高速加工中心的類型144

8.1.4 高速加工的特點145

8.1.5 高速加工的關鍵技術145

8.1.6 高速加工技術在模具行業(yè)的應用147

8.2 逆向工程技術148

8.2.1 逆向工程概述148

8.2.2 逆向技術的應用149

8.2.3 實物逆向的研究內(nèi)容150

8.2.4 影像逆向技術153

8.2.5 逆向工程技術相關軟件153

8.2.6 逆向工程技術的發(fā)展趨勢153

8.3 快速成形技術154

8.3.1 RP技術的工作原理和特點154

8.3.2 RP技術在模具行業(yè)的應用155

8.3.3 常見的快速成形技術155

8.3.4 RP技術的展望158

8.4 虛擬制造技術158

8.4.1 虛擬制造和虛擬制造系統(tǒng)的基本概念158

8.4.2 虛擬制造技術的應用159

8.4.3 虛擬制造技術的展望159

參考文獻1612100433B

下面就簡單舉例說明有限元在線公司CAE分析的具體內(nèi)容。

CAE工程咨詢網(wǎng)格分析

有限元在線的專業(yè)技術工程師可以為客戶提供高質(zhì)量的網(wǎng)格“設計”服務，可以熟練應用ANSA和其他常用的網(wǎng)格劃分工具來進行網(wǎng)格生成，在確保網(wǎng)格質(zhì)量的前提下，實現(xiàn)快速及時的網(wǎng)格劃分，從而為您節(jié)省大量的時間和精力，使得您可以集中精力于實際工程問題的分析與求解。

在進行數(shù)值模擬計算（包括FEA、CFD等）中，網(wǎng)格的質(zhì)量對分析計算的結果有至關重要的影響。高質(zhì)量的網(wǎng)格是高精度分析結果的保證，而質(zhì)量不好或者差的網(wǎng)格，則可能會導致計算的無法完成或者得到無意義的結果。

在一個完整的分析計算過程中，與網(wǎng)格設計與修改相關的前處理工作占到了CAE工程師工作量的70%-80%，CAE工程師往往要花費大量的時間來進行網(wǎng)格處理，真正用于分析計算的時間很少，所以主要的瓶頸在于如何快速準備好高質(zhì)量的滿足分析計算要求的網(wǎng)格。

準備高質(zhì)量的分析模型是一件很費時間和精力的事情，而且，要求完成該項工作的技術人員具有相當?shù)募夹g經(jīng)驗和背景，才能完成高質(zhì)量的網(wǎng)格。具體地說，就是要求前處理工程師能夠根據(jù)CAE工程師提出的分析要求“設計”出能滿足CAE工程師分析要求的合適的網(wǎng)格，然后提交給CAE工程師進行分析計算。

之所以是網(wǎng)格“設計”而不是網(wǎng)格劃分，說明了要設計出能夠滿足分析計算要求的高質(zhì)量的網(wǎng)格，并不是一件容易的事情，要完成這項工作需要很多方面的知識和技術要求。

針對一個具體的分析計算要求，要獲得一個滿足該分析技術的高質(zhì)量的網(wǎng)格，一個承擔該項目網(wǎng)格設計的前處理工程師需要從以下幾個方面進行綜合考慮：

◇分析計算的目的。（定性還是定量）

◇分析計算的類型，如強度分析、剛度分析、耐久性分析、NVH分析、碰撞分析、CFD分析、 熱流分析、動力學響應分析等。（分析類型對網(wǎng)格的質(zhì)量和形狀有不同的要求。）

◇分析計算的時間要求。（要求時間的緊迫與否也決定了采用何種網(wǎng)格形式）

◇分析據(jù)算所采用的求解器。（不同的求解器對不同的分析問題有特定的網(wǎng)格形式和要求）

◇盡可能采用最好的單元類型。（所應用的求解器可以采用的單元類型，也會決定網(wǎng)格的質(zhì)量與形狀要求）

◇盡可能采用最好的網(wǎng)格類型。（最好的網(wǎng)格類型意味著對于面，盡可能采用四邊形網(wǎng)格；對于體，盡可能采用六面體單元）

由此可見，滿足計算分析要求的高質(zhì)量的網(wǎng)格是由前處理工程師精心“設計”出來的，而不是隨隨便便“劃分”出來的。

第一類是復雜結構的中面網(wǎng)格，主要針對薄壁件。

尤其是汽車，航天航空，電子這個行業(yè)里大量存在，像手機、汽車上的儀表板、汽車的車身，這樣的結構件壁度單元很薄。很難用實體單元來描述，這樣的部件要用殼單元描述。用殼單元描述，首先要得到這個結構的幾何中面。一般來說像塑料件，薄壁件有一個共同的特點就是結構比較復雜，有很多的筋圓孔等等。難度在于如何得到這個復雜結構的中面網(wǎng)格，中面有圓角、加強筋、圓孔等等，抽完中面之后，怎樣把它們連接起來；得到幾何之后如何保證高質(zhì)量的面網(wǎng)格。對于中面網(wǎng)格來說，最好的單元形式就是四邊形網(wǎng)格。

第二類網(wǎng)格就是復雜結構的六面體。

像結構體，譬如發(fā)動機的缸蓋、活塞、缸體、曲軸、轉向節(jié)、變速箱的殼體，這樣的結構最好的形式是用六面體，因為六面體精度比較高。六面體的生成完全依靠人工來完成，這就需要非常專業(yè)的工程師才能完成。

第三類比較復雜的網(wǎng)格，就是流體網(wǎng)格CFD網(wǎng)格。

流體網(wǎng)格幾何的外表面是封閉的，對于一個結構來說，比如整車，導彈的外流場，飛機等的外流場，有大量的曲面間隙需要去縫合修補，要生成面網(wǎng)格，還要考慮附面層，流體網(wǎng)格的特點是幾何清理極其復雜，工作量特別大，對附面層的質(zhì)量要求非?？量?。根據(jù)你選擇的不同的流體方程，附面層網(wǎng)格的質(zhì)量有不同的要求。

CAE工程咨詢有限元（FEA）

有限元法是適應使用電子計算機而發(fā)展起來的數(shù)值方法。起源于上個世紀50年代航空工程中飛機結構的矩陣分析。世界力學名著“有限元法”的作者監(jiān)凱維奇教授對有限元法曾做過如下定義：

（a）把連續(xù)體分成有限個部分，其性態(tài)由有限個參數(shù)所規(guī)定。

（b）求解離散成有限元的集合體時，其有限單元應滿足連續(xù)體所遵循的規(guī)則，如力平衡規(guī)則等。

有限元方法所能解決實際工程問題：

靜態(tài)應力/位移分析

包括線性，材料和幾何非線性，以及結構斷裂分析等

動態(tài)分析

包括結構固有頻率的提取，瞬態(tài)響應分析，穩(wěn)態(tài)響應分析，以及隨機響應分析等

粘彈性/粘塑性響應分析

粘彈性/粘塑性材料結構的響應分析

熱傳導分析

傳導，輻射和對流的瞬態(tài)或穩(wěn)態(tài)分析

質(zhì)量擴散分析

靜水壓力造成的質(zhì)量擴散和滲流分析等

耦合分析

熱/力耦合，熱/電耦合，壓/電耦合，流/力耦合，聲/力耦合等

非線性動態(tài)應力/位移分析

可以模擬各種隨時間變化的大位移、接觸分析等

瞬態(tài)溫度/位移耦合分析

解決力學和熱響應及其耦合問題

準靜態(tài)分析

應用顯式積分方法求解靜態(tài)和沖壓等準靜態(tài)問題

退火成型過程分析

可以對材料退火熱處理過程進行模擬

海洋工程結構分析

對海洋工程的特殊載荷如流載荷、浮力、慣性力等進行模擬

對海洋工程的特殊結構如錨鏈、管道、電纜等進行模擬

對海洋工程的特殊的連接，如土壤/管柱連接、錨鏈/海床摩擦、管道/管道相對滑動等進行模擬

水下沖擊分析

對沖擊載荷作用下的水下結構進行分析

疲勞分析

根據(jù)結構和材料的受載情況統(tǒng)計進行生存力分析和疲勞壽命預估

設計靈敏度分析

對結構參數(shù)進行靈敏度分析并據(jù)此進行結構的優(yōu)化設計

有限元在線最強的優(yōu)勢在非線性分析。所有的工程問題都是非線性的，在實際中并不存在完全線性的。有時候人們?yōu)榱饲蠼鈫栴}的方便性，考慮自身的條件和限制，可以用線性來代替，但是如果材料本身是非線性的話，那么就沒有辦法用線性來代替。我們在非線性分析方面有超過十年的經(jīng)驗，完成了大量的項目。尤其對材料非線性，幾何非線性和接觸非線性，具有非常豐富的經(jīng)驗。像汽車的碰撞，鐵路里面的碰撞，電視機手機的跌落，都是高度的非線性問題。

應用有限元技術可以幫助：

1. 產(chǎn)品設計與開發(fā)：縮短產(chǎn)品開發(fā)周期；

降低開發(fā)成本；

提高產(chǎn)品質(zhì)量；

1. 對現(xiàn)有結構進行評估：分析產(chǎn)品破壞原因；

評估產(chǎn)品在設計中無法考慮因素作用下的安全性能

1. 進行產(chǎn)品的失效分析：發(fā)展與建立材料模型等

CAE工程咨詢流體分析

有限元在線提供的流體分析服務包括：

■ 整車空氣動力學特性分析　 －外形設計優(yōu)化（經(jīng)濟性/操縱穩(wěn)定性等）

■ 車燈除霧，除冰除霜分析

■ 空調(diào)系統(tǒng)及內(nèi)流場特性分析 －流量分配/除霜/舒適性分析/風機

■ 發(fā)動機進排氣系統(tǒng)分析

■ 空氣噪聲分析

■ 發(fā)動機缸內(nèi)燃燒分析

■ 發(fā)動機機艙散熱分析　 －熱管理/風扇

■ 制動散熱分析

CAE工程咨詢優(yōu)化分析

應用CAE分析技術，可以幫助設計工程師在設計階段快速的進行設計驗證，找到設計缺陷和不足，然而當在CAE分析以后找到產(chǎn)品設計缺陷和不足時，如何對產(chǎn)品的結構進行改進和優(yōu)化，以期使得產(chǎn)品能夠在滿足給定設計要求的前提下具有最佳的性能（最輕、最強、最安全等），則是每一個設計工程師和CAE工程師希望達到的目標。

CAE工程咨詢電機電磁分析

有限元在線能提供優(yōu)質(zhì)快速的電機設計與電磁分析服務，內(nèi)容包括：

（1）電機設計

◇同步發(fā)電機設計與優(yōu)化

◇無刷直流電機設計與優(yōu)化

◇傳統(tǒng)有刷整流電機設計與優(yōu)化

◇感應電機設計與優(yōu)化

（2）電機電磁分析

◇電機結構分析

◇電機基本性能分析

◇電機電場分析

◇電機冷卻分析

◇磁屏蔽分析

◇永磁電機的交直軸電感計算

（3）電機溫度場和流體場計算

◇電機內(nèi)溫度場計算

◇大型電機的水冷卻分析、空氣冷卻分析、油冷卻分析

◇電機風扇冷卻分析

◇噪聲分析

電磁場分析：

穩(wěn)態(tài)磁場分析: 激勵不隨時間變化,如永磁體的磁場、穩(wěn)恒電流產(chǎn)生的磁場等

諧性磁場分析: 激勵按正余弦規(guī)律變化,如感應式電機

瞬態(tài)磁場分析: 激勵隨時間無規(guī)律變化

溫度場分析：

通過溫度場計算,得到電機整機或部件的溫度分布、熱量的獲取和損失、熱梯度、熱流密度等。

穩(wěn)態(tài)溫度場分析:熱源不隨時間變化

瞬態(tài)溫度場分析:熱源隨時間變化

結構分析：部件剛強度計算，接觸應力計算，固有頻率計算，動態(tài)響應計算，臨界轉速計算等