CAE仿真在家电行业的应用

CAD/CAM技术在我国的发展和应用现状切削二班汤陈燕 10050202032摘要:计算机技术的飞速发展,给传统的制造业带来了巨大的变革,中国的制造业耍跨进世界制造强国的行列,就必须依靠和发展自己的计算机技术应用,文中简述了CAD/CAM技术在我国制造行业的发展和应用现状。

关键词:制造业;CAD/CAM技术;应用Development and Application Situation of CAD/CAMTechnology in ChinaAbstract:The rapid development of computer technology totraditional manufacturing has brought about tremendous changes in China’s manufacturing industry into the ranks of world manufacturing power,it must rely on and develop their own application of computer technology this paper,CAD/CAM technology China’S manufacturing industry in the development and application present situation.Key words:manufacturing industry;CAD/CAM technology;application1. 引言当今的机械制造业已不是传统意义上的机械加工,而是集机械、电子、光学、信息、材料、生物、能源、管理等学科的最新成就为一体的新技术综合体系,世界各国的经济竞争,也要体现在先进制造技术的竞争上,先进制造技术的发展已成为当代国际间科技竞争的重点。

在这种新形势下,我国机械制造业面临着巨大的挑战和机遇,机械制造中综合应用的CAD/CAM技术,曾为制造业提供了强有力的技术支持,它的应用现状及发展趋势必将对我国的机械制造业产生深远的影响。

-Moldflow Plastic Insight (MPI) 介绍 ---MPI使用有限元网格进行计算分析，可以提供深层次的模拟分析，分析成形过程中各个阶段的具体参数变化情况，预测产品各种成形缺陷，实现进行产品和模具的优化。

MPI提供了整套的工具来为客户进行全方位的分析：确定塑胶材料，确定浇口位置，平衡浇注系统，涉及评估冷却系统，优化生产周期，发现和控制产品产生的流痕、缩水、翘曲及内部（潜在）质量问题等缺陷。

主要模块★流动分析（ FLOW ）★冷却分析（COOL）★翘曲分析（WARP）★应力分析（STRESS）★热固性塑料分析（TSETS）★气辅成形分析（GAS）★含玻纤成形分析（FIBER）★自动优化分析（OPTIM）★收缩分析（SHRINKAGE）★共射成型(Co-INJECTION)★射压成型(INJECTION COMPRESSION)★热固性分析(IC封裝MICROCHIP )主要分析结果介绍最佳工艺条件填充过程模拟温度分布熔接痕、气泡压力分布剪切应力分布收缩率分布凝固顺序预测锁模力预测型腔两侧温度差翘曲量预测放大10倍翘曲原因预测Moldflow与注塑模一、概述模具是生产各种工业产品的重要工艺装备，随着塑料工业的迅速发展以及塑料制品在航空、航天、电子、机械、船舶和汽车等工业部门的推广应用，产品对模具的要求越来越高，传统的模具设计方法已无法适应产品更新换代和提高质量的要求。

计算机辅助工程（CAE）技术已成为塑料产品开发、模具设计及产品加工中这些薄弱环节的最有效的途经。

同传统的模具设计相比，CAE技术无论在提高生产率、保证产品质量，还是在降低成本、减轻劳动强度等方面，都具有很大优越性。

美国上市公司Moldflow公司是专业从事注塑成型CAE软件和咨询公司，自1976年发行了世界上第一套流动分析软件以来，一直主导塑料成型CAE软件市场。

近几年，在汽车、家电、电子通讯、化工和日用品等领域得到了广泛应用二、CAE技术的作用利用Moldflow技术可以在模具加工前，在计算机上对整个注塑成型过程进行模拟分析，准确预测熔体的填充、保压、冷却情况，以及制品中的应力分布、分子和纤维取向分布、制品的收缩和翘曲变形等情况，以便设计者能尽早发现问题，及时修改制件和模具设计，而不是等到试模以后再返修模具。

模具CAD／CAE／CAM的现状与发展趋势关键字：模具|CAD|CAE|CAM摘要：本文论述了我国模具行业的概况及其近年来所取得的成绩，对国内外模具CAD/CAE/CAM技术的发展历程和现状作了简单概述，最后总结出模具CAD/CAE/CAM的专业化、标准化、集成化、智能化、虚拟化、网络化的发展趋势。

模具是工业生产中的基础工艺装备，也是发展和实现少无切削技术不可缺少的工具。

在电子、汽车、电机、电器、仪表、家电和通讯行业中，有60%－80%的零部件都需要模具加工，轻工制品的生产中应用模具更多，因此模具行业有“百业之母”的美誉。

模具生产的工艺水平及科技含量的高低，直接影响到工业产品的发展，它在很大程度上决定着产品的质量、企业的效益、新产品的开发能力，决定着一个国家制造业的国际竞争力，因此模具生产的工艺水平及科技含量的高低已经成为衡量一个国家工艺水平和产品制造水平的重要标志。

随着模具CAD/CAE/CAM 技术的广泛使用，模具生产的工艺水平和科技含量将有质的飞跃。

1 我国模具工业概况我国虽然很早就开始制造和使用模具，但长期未形成高技术含量的产业。

直到20世纪80年代后期，随着科技的进步，国务院和国家有关部门对发展模具工业的给与了高度重视和支持，模具工业才驶入快速发展轨道。

近年来，我国模具工业发生了巨大的变化，不仅国有模具企业取得了很大发展，三资企业、乡镇（个体）模具企业的发展也相当迅速，已经形成珠三角、长三角、安徽等具有一定规模的模具生产基地。

模具工业的技术水平也有了很大的提高，冲压模具中具有代表性的是为汽车配套的汽车覆盖件模具，以及为农用车、工程机械和农机配套的覆盖件模具；覆盖件模具的技术要求高，大都是结构复杂的大中型模具，代表了冲压模具的水平，一汽模具公司、东风模具公司、天津模具厂等已能够生产出部分中档新型轿车的覆盖件模具。

多工位级进模是一种高精度、高效率、长寿命的模具，是技术密集型模具的重要代表，美国UGS 公司与我国华中科技大学合作在UG－NX软件平台上开发出基于三维几何模型的级进模CAD/CAM软件NX－PDW。

CAD／CAM／CAE在模具设计中的应用摘要模具是工业生产中的基础工艺装备，也是发展和实现少无切削技术不可缺少的工具。

在电子、汽车、电机、电器、仪表、家电和通讯行业中，有60%-80%的零部件都需要模具加工，轻工制品的生产中应用模具更多，因此模具行业有“百业之母”的美誉。

本文论述了我国模具行业的概况及其近年来所取得的成绩，对国内外模具CAD/CAE/CAM技术的发展历程和现状作了简单概述，最后总结出模具CAD/CAE/CAM的专业化、标准化、集成化、智能化、虚拟化、网络化的发展趋势，以及在塑料模具设计中的应用现状。

正文一、模具CAD/CAE的基本概念CAD(Computer Aided Design)是利用计算机硬、软件系统辅助人们对产品或工程进行总体设计、绘图、工程分析与技术文档等设计活动的总称,是一项综合性技术。

CAE：(Computer Aided Engineering)即计算机辅助工程技术，是以现代计算力学为基础，以计算机仿真为手段的工程分析技术，是实现模具优化的主要支持模块。

对于模具CAE来讲，目前局限于数值模拟方法，对未来模具的工作状态和运行行为进行模拟，及早发现设计缺陷。

二、模具CAD/CAM发展概况模具CAD/CAM的发展状况符合通用CAD/CAM软件的发展进程。

目前通用CAD/CAM软件的发展现状如下：CAD技术经历了二维平面图形设计，交互式图形设计、三维线框模型设计、三维实体造型设计、自由曲面造型设计、参数化设计、特征造型设计等发展过程。

近年来又出现了许多先进技术，如变量化技术、虚拟产品建模技术等。

随着互联网的普及，智能化、协同化、集成化成为CAD技术新的发展特点，使CAD技术得以更广泛的应用，发展成为支持协同设计、异地设计和信息共享的网络CAD。

三、模具CAD/CAM的优越性模具CAD/CAM的优越性赋予了它无限的生命力，使其得可以迅速发展和广泛应用。

无论在提高生产率、改善质量方面，还是在降低成本、减轻劳动强度方面，CAD/CAM技术的优越性是传统的模具设计制造方法所不能比拟的。

大规模定制在智能制造中的实现在当今竞争激烈的市场环境中，消费者对于产品的需求日益多样化和个性化。

传统的大规模生产模式已经难以满足这种需求，而大规模定制模式应运而生。

智能制造作为新一代制造业的发展方向，为大规模定制的实现提供了有力的支持。

大规模定制是一种将大规模生产的高效率和成本优势与定制化生产的灵活性和个性化特点相结合的生产模式。

它旨在以接近大规模生产的成本和效率，为客户提供满足其特定需求的产品和服务。

在智能制造的背景下，大规模定制的实现主要依赖于以下几个关键技术和环节。

首先，数字化设计是大规模定制的基础。

通过使用计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助工程（CAE）等数字化工具，企业能够快速地设计出多样化的产品模型，并对其性能进行模拟和优化。

同时，这些数字化设计工具还支持参数化设计，使得产品的设计可以根据客户的需求进行快速调整和定制。

其次，柔性制造系统是实现大规模定制的核心。

柔性制造系统能够在同一生产线上快速切换生产不同型号、规格和配置的产品，大大提高了生产的灵活性和适应性。

例如，采用可重构的生产线、智能机器人和自动化仓储系统等，可以实现生产过程的快速调整和重组，从而满足个性化订单的生产需求。

再者，智能供应链管理在大规模定制中起着至关重要的作用。

通过实时采集和分析供应链中的数据，企业能够准确预测市场需求，优化库存管理，确保原材料和零部件的及时供应。

同时，与供应商建立紧密的合作关系，实现协同创新和快速响应，能够进一步提高供应链的敏捷性和效率。

另外，客户需求管理也是大规模定制的关键环节。

企业需要通过各种渠道收集和分析客户的需求信息，包括在线调查、社交媒体、客户反馈等。

利用大数据分析和人工智能技术，对这些海量的数据进行挖掘和处理，从而准确把握客户的个性化需求，并将其转化为产品的设计和生产要求。

在实际应用中，许多企业已经成功地实现了大规模定制，并取得了显著的经济效益和市场竞争优势。

以汽车制造业为例，过去汽车的生产主要是基于大规模生产模式，车型和配置相对固定。

Creo（Pro/E）、UG NX、CATIA、SolidWorks四大主流三维CAD/CAM/CAE软件概述随着中国汽车工业、制造业及其它领域的飞速发展，许多企业越来越需要精通Creo (ProENGINEER)/ UG/CATIA/SolidWorks的人才。

熟练掌握这些3D软件无疑能提高自己在职场上的竞争能力。

下面简单介绍下这四大主流三维CAD/CAM/CAE软件。

Creo（Pro/E）是美国参数技术公司（PTC)旗下的CAD/CAM/CAE一体化的三维软件，于1988年问世。

10多年来，经历20余次的改版，已成为全世界及中国地区最普及的三维CAD/CAM系统的标准软件，广泛应用于电子、机械、模具、工业设计、汽车、航天、家电、玩具等行业。

Pro/E软件以参数化著称，是参数化技术的最早应用者，在目前的三维设计软件领域中占有着重要地位，Pro/E作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广。

Pro/E是全方位的三维产品开发软件包和相关软件Pro/DESINGER （造型设计）、Pro/MECHANICA（功能仿真），集成了零件设计、产品装配、模具开发、加工制造、钣金件设计、铸造件设计、工业设计、逆向工程、自动测量、机构分析、有限元分析、产品数据库管理等功能，从而使用户缩短了产品开发的时间并简化了开发的流程；国际上有27000多家企业采用了Pro/E软件系统，作为企业的标准软件进行产品设计开发，特别是在国内产品设计领域占据重要位置。

Creo是美国PTC公司于2010年10月推出CAD设计软件包。

Creo是整合了PTC公司的三个软件Pro/E的参数化技术、CoCreate的直接建模技术和ProductView的三维可视化技术的新型CAD设计软件包，是PTC公司闪电计划所推出的第一个产品。

UG NX是美国UGS公司的主导产品，是集CAD/CAE/CAM于一体的三维软件，是面向制造行业的高端软件,是当今最先进,最流行的工业设计软件之一. UG NX的开发始于1990年7月，它是基于C语言开发实现的。

CAD/CAE主要软件以及功能计算机技术已成为现代工业提升竞争力的主要手段之一。

最先将计算机技术引入工业应用的是CAD（Computer Aided Design，计算机辅助设计），使用计算机软件直接从事图形的绘制与结构的设计；然后是CAM（Computer Aided Manufacture，计算机辅助制造），使用计算机来操纵各式各样的精密工具机器以制造不同的零件组；最后引入的是CAE（Computer Aided Engineering，计算机辅助工程），基于在产品分析和优化设计中的强大助理作用，自引入工业应用以来得到了长足的发展和广泛的应用。

其中，对CAD的理解可分为三个层次，分别赋予"D"不同的解释：“Drawing”、“Design”、“Development”，即“绘图（先以扩展到三维造型）”、“设计”、和“开发”。

当前在以汽车工业为代表的诸多应用领域中，往往更习惯于“Drawing”的理解方式，并据此划分CAD和CAE的功能界限，形成CAD与CAE的相互驱动，进而决定了CAD与CAE的协同关系。

此外，在汽车工业应用中，还有CAPP（Computer Aided Process Planning，计算机辅助工艺计划）、CAT（Computer Aided Test，计算机辅助测试）等计算机辅助手段。

随着计算机技术的发展，我们希望计算机能够实现CAD/CAE/CAT、CAD/CAPP/CAM的集成以缩短产品开发和制造的周期。

一、通用化CAD软件在汽车工业中的应用在汽车工业中常用的商业化通用CAD软件有UG、CATIA、ProE等。

1、UG是美国UGS(Unigraphics Solutions)公司的主导产品，是集CAD/CAE/CAM于一体的三维参数化软件，是面向制造行业的CAID/CAD/CAE/CAM 高端软件,是当今最先进,最流行的工业设计软件之一.它集合了概念设计.工程设计,分析与加工制造的功能,实现了优化设计与产品生产过程的组合。

一、Unigraphics 软件介绍UG是美国UGS(Unigraphics Solutions)公司的主导产品，是集CAD/CAE/CAM于一体的三维参数化软件，是面向制造行业的CAID/CAD/CAE/CAM高端软件,是当今最先进,最流行的工业设计软件之一.它集合了概念设计.工程设计,分析与加工制造的功能,实现了优化设计与产品生产过程的组合。

被广泛应用于机械、汽车、航空航天、家电以及化工等各个行业。

UG的特点CAD/CAM/CAE三大系统紧密集成。

用户在使用UG强大的实体造型、曲面造型、虚拟装配及创建工程图等功能时，可以使用CAE模块进行有限元分析、运动学分析和仿真模拟，以提高设计的可靠性；根据建立起的三维模型，还可由CAE模块直接生成数控代码，用于产品加工。

灵活性的建模方式。

采用复合建模技术，将实体建模、曲面建模、线框建模、显示几何建模及参数化建模融为一体。

参数驱动，形象直观，修改方便。

曲面设计以非均匀有理B样条曲线为基础，可用多种方法生成复杂曲面，功能强大。

良好的二次开发环境，用户可用多种方式进行二次开发。

知识驱动自动化（KDA），便于获取和重新使用知识。

UG 的功能模块UG NX功能非常强大，涉及到工业设计与制造的各个层面，是业界最好的工业设计软件包之一。

UG NX整个系统由大量的模块所构成，可以分为以下4大模块。

一、GATEWAY模块GATEWAY模块即基础模块，它仅提供一些最基本的操作，如新建文件、打开文件，输入/输出不同格式的文件、层的控制和视图定义等，是其他模块的基础。

这部分其实和其它所有软件的基础都一样，都是互通的。

二、 CAD模块UG的CAD模块拥有很强的3D建模能力，这已被许多知名汽车厂家及航天工业界各高科技企业所肯定。

似乎现在所有的人都觉得UG这个软件生来就应该是为汽车生产商等大型企业服务的，这是一个绝大的误区。

只要是牵涉到生产型的企业都用得上。

CAD模块又由许多独立功能的子模块构成，常用的有：1、 MODELING（建模）模块。

塑料CAE分析报告一、背景介绍塑料是一种常见的工程材料，广泛应用于汽车、电子、家电等行业。

在塑料制品的设计与生产过程中，进行计算机辅助工程（CAE）分析能够预测材料的性能、模拟塑料制品的工艺流程，并优化设计方案。

二、目的与方法本次分析旨在分析一种塑料材料的性能，并通过CAE软件进行模拟，以评估在不同载荷条件下的变形情况、应力分布以及温度分布。

具体的方法包括材料物性测试、建立有限元模型、进行加载和边界条件设置、进行计算和结果分析。

三、材料物性测试结果通过热分析仪对该塑料材料进行热失重等测试，得出以下物性参数：密度ρ = 1.2 g/cm³，熔融温度Tm = 180°C，热膨胀系数α = 1.5 × 10^-4/°C，弹性模量E = 2 GPa，切线模量Et = 0.5 GPa。

四、有限元模型建立根据实际塑料制品的几何尺寸，通过CAD软件建立了相应的三维几何模型。

随后，利用CAE软件对模型进行网格划分，并选择适当的单元类型，如四面体单元或六面体单元，以建立有限元模型。

五、加载和边界条件设置在加载设置方面，根据实际工况，选择适当的力或压力作用于模型的特定位置或面上。

在边界条件设置中，根据实际制品的约束条件，如固定约束或方向约束，设置模型的边界条件。

六、计算与结果分析经过加载和边界条件设置后，进行计算得到模型的位移、应变、应力和温度分布等结果。

根据实际需求，可以分析不同载荷条件下的模型变形情况，评估其性能是否满足设计要求。

七、结果分析与优化通过对模型结果的分析，可以发现是否存在局部应力过高的区域和变形过大的部位。

在发现问题后，可以对模型进行优化设计，如增加材料厚度、调整结构形式或改变加载条件等，以提高塑料制品的强度和刚度。

八、结论通过塑料CAE分析，我们可以对塑料材料的性能进行预测和评估，为塑料制品的设计和生产提供参考。

通过分析结果，可以发现潜在问题并进行优化设计，以提高塑料制品的性能和质量。