CAE分析可以输出重要的设计数据，如压力分布、温度、剪切速率、剪切应力、速度等，设计者可由CAE获取诸如充填模式、熔合纹与气穴的位置、注射压力和锁模力大小、纤维取向、冷却时问、最终成型情况等信息。作为一种设计工具，CAE能够辅助模具设计师优化流道系统与模具结构，协助产品设计师从工艺的角度改进产品形状、选择最佳成型性能的塑料，帮助模具制造者选择合适的注射机，指导模塑工程师设置合理的工艺条件。

CAE软件在优化设计方案方面更显优势，使用CAE分析可以对不同的成型方案进行反复的评测对比，寻求最优设计。同时，CAE软件又是一种教学工具，通过对注射成型过程各阶段的定性与定量描述，CAE能够帮助设计者熟悉熔体在型腔内的流动行为，把握熔体流动、保压、凝固的基本原则，帮助设计新手克服经验不足导致的偏颇，帮助有经验的工程师注意那些也许会被忽视的细节。

《模具CAD/CAE/CAM》主要介绍模具的数字化设计制造及相关知识，包括模具CAD/CAE/CAM基础知识、模具CAD、模具CAE、模具CAM及模具CAD/CAE/CAM一体化。对于模具CAD/CAE/CAM，选择典型的工艺和模具，通过丰富的实例和详尽的步骤说明对其进行深入浅出的讲解，具有很强的实用性和可操作性。《模具CAD/CAE/CAM》为模具CAD/CAE/CAM的工程人员提供了一个学习途径，也可以作为大专院校“模具CAD/CAE/CAM”专业的培训教材。

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技术的基本特点1

1.3 CAD/CAM/CAE技术在模具行业中的应用2

1.3.1 CAD/CAM/CAE技术的应用领域2

1.3.2 模具CAD/CAM/CAE技术的优越性3

1.3.3 模具CAD/CAM/CAE技术的特点4

1.4 模具CAD/CAM/CAE系统组成4

1.4.1 模具CAD/CAM/CAE系统的硬件构成4

1.4.2 模具CAD/CAM/CAE系统的软件组成5

1.5 模具CAD/CAM/CAE技术的发展趋势7

1.6 模具CAD/CAM/CAE常用软件简介7

1.6.1 小型CAD/CAM软件8

1.6.2 大型CAD/CAM/CAE集成软件10

1.6.3 有限元分析专用软件12

第2章 模具CAD/CAM/CAE基础技术15

2.1 图形处理技术15

2.1.1 常见交互技术15

2.1.2 参数化技术16

2.2 产品数据交换技术21

2.2.1 IGES标准21

2.2.2 STEP标准23

2.3 产品零件造型25

2.3.1 线框造型26

2.3.2 表面造型27

2.3.3 实体造型27

2.3.4 特征造型28

第3章 注射模CAD技术33

3.1 注射模CAD概述33

3.1.1 注射模设计技术的发展阶段33

3.1.2 CAD技术在注射模中的应用34

3.1.3 注射模CAD技术的发展趋势35

3.2 注射模CAD的主要内容35

3.2.1 注射模工作原理和结构组成35

3.2.2 注射模CAD系统的工作流程37

3.3 注射模成型零部件CAD39

3.4 注射模标准模架的建库与选用42

3.4.1 装配模型的定义42

3.4.2 标准模架装配模型的建立42

3.4.3 标准模架装配模型的管理与调用46

3.5 注射模典型结构与零件设计CAD46

3.5.1 浇注系统设计47

3.5.2 侧向抽芯机构设计48

3.5.3 脱模和顶出机构设计50

3.5.4 冷却系统设计51

3.6 UG软件针对注射模具制造的功能51

3.6.1 MoldWizard模块概述52

3.6.2 MoldWizard模块应用实例53

第4章 级进模CAD技术61

4.1 级进模CAD系统概述61

4.1.1 级进模CAD系统发展概况61

4.1.2 级进模CAD系统的组成结构62

4.1.3 级进模CAD系统的发展趋势62

4.2 级进模CAD系统的结构与功能63

4.2.1 级进模CAD系统的总体结构63

4.2.2 级进模CAD系统的功能模块63

4.2.3 级进模CAD系统的数据流65

4.2.4 级进模CAD系统的相关技术65

4.3 UG/PDW的应用介绍及实例68

4.4 其他专用冲模CAD技术76

4.4.1 汽车覆盖件模具CAD技术76

4.4.2 集成电路引线框架多位精密级进模CAD技术77

第5章 模具CAM技术79

5.1 模具数控加工概述79

5.1.1 模具制造的要求79

5.1.2 模具数控加工的特点80

5.2 模具数控编程系统81

5.2.1 数控机床81

5.2.2 数控加工81

5.2.3 数控编程系统81

5.3 利用CAM系统进行自动编程的基本步骤82

5.4 UG的CAM功能介绍83

5.4.1 UG加工模块综述83

5.4.2 刀具轨迹的管理85

5.4.3 UG铣削加工方法介绍85

5.5 CAM的后置处理95

5.5.1 UGNX后处理简介95

5.5.2 后处理编辑器95

第6章 注塑模具CAE技术97

6.1 注塑成型基础知识97

6.1.1 注塑成型定义97

6.1.2 注塑成型工艺过程98

6.1.3 注塑成型工艺条件99

6.2 常见注塑制品缺陷及产生原因100

6.2.1 短射100

6.2.2 气穴101

6.2.3 熔接痕和熔接线102

6.2.4 滞流102

6.2.5 飞边103

6.2.6 跑道效应103

6.2.7 过保压104

6.2.8 色差104

6.2.9 喷射105

6.2.10 不平衡流动105

6.3 注塑模CAE技术105

6.3.1 注塑模CAE的内容105

6.3.2 注塑模CAE技术的原则106

6.3.3 注塑成型模拟技术106

6.4 MoldFlow软件简介107

6.4.1 MoldFlow软件功能107

6.4.2 MoldFlow软件的作用109

6.5 MoldFlow分析实例109

第7章 冲压模具CAE技术121

7.1 概述121

7.1.1 CAE技术在冲压模具设计中所能解决的问题121

7.1.2 计算机仿真技术在冲压模具设计中的应用122

7.2 冲压成形过程模拟软件简介122

7.2.1 有限元法简介122

7.2.2 有限单元法分析过程概述123

7.2.3 常用软件介绍124

7.3 AutoForm冲压成形模拟实例126

7.3.1 AutoForm窗口介绍126

7.3.2 模拟过程127

第8章 模具CAD/CAM领域的新技术143

8.1 高速加工技术143

8.1.1 高速加工概述143

8.1.2 高速加工的定义144

8.1.3 高速加工中心的类型144

8.1.4 高速加工的特点145

8.1.5 高速加工的关键技术145

8.1.6 高速加工技术在模具行业的应用147

8.2 逆向工程技术148

8.2.1 逆向工程概述148

8.2.2 逆向技术的应用149

8.2.3 实物逆向的研究内容150

8.2.4 影像逆向技术153

8.2.5 逆向工程技术相关软件153

8.2.6 逆向工程技术的发展趋势153

8.3 快速成形技术154

8.3.1 RP技术的工作原理和特点154

8.3.2 RP技术在模具行业的应用155

8.3.3 常见的快速成形技术155

8.3.4 RP技术的展望158

8.4 虚拟制造技术158

8.4.1 虚拟制造和虚拟制造系统的基本概念158

8.4.2 虚拟制造技术的应用159

8.4.3 虚拟制造技术的展望159

参考文献1612100433B

下面就简单举例说明有限元在线公司CAE分析的具体内容。

CAE工程咨询网格分析

有限元在线的专业技术工程师可以为客户提供高质量的网格“设计”服务，可以熟练应用ANSA和其他常用的网格划分工具来进行网格生成，在确保网格质量的前提下，实现快速及时的网格划分，从而为您节省大量的时间和精力，使得您可以集中精力于实际工程问题的分析与求解。

在进行数值模拟计算（包括FEA、CFD等）中，网格的质量对分析计算的结果有至关重要的影响。高质量的网格是高精度分析结果的保证，而质量不好或者差的网格，则可能会导致计算的无法完成或者得到无意义的结果。

在一个完整的分析计算过程中，与网格设计与修改相关的前处理工作占到了CAE工程师工作量的70%-80%，CAE工程师往往要花费大量的时间来进行网格处理，真正用于分析计算的时间很少，所以主要的瓶颈在于如何快速准备好高质量的满足分析计算要求的网格。

准备高质量的分析模型是一件很费时间和精力的事情，而且，要求完成该项工作的技术人员具有相当的技术经验和背景，才能完成高质量的网格。具体地说，就是要求前处理工程师能够根据CAE工程师提出的分析要求“设计”出能满足CAE工程师分析要求的合适的网格，然后提交给CAE工程师进行分析计算。

之所以是网格“设计”而不是网格划分，说明了要设计出能够满足分析计算要求的高质量的网格，并不是一件容易的事情，要完成这项工作需要很多方面的知识和技术要求。

针对一个具体的分析计算要求，要获得一个满足该分析技术的高质量的网格，一个承担该项目网格设计的前处理工程师需要从以下几个方面进行综合考虑：

◇分析计算的目的。（定性还是定量）

◇分析计算的类型，如强度分析、刚度分析、耐久性分析、NVH分析、碰撞分析、CFD分析、 热流分析、动力学响应分析等。（分析类型对网格的质量和形状有不同的要求。）

◇分析计算的时间要求。（要求时间的紧迫与否也决定了采用何种网格形式）

◇分析据算所采用的求解器。（不同的求解器对不同的分析问题有特定的网格形式和要求）

◇尽可能采用最好的单元类型。（所应用的求解器可以采用的单元类型，也会决定网格的质量与形状要求）

◇尽可能采用最好的网格类型。（最好的网格类型意味着对于面，尽可能采用四边形网格；对于体，尽可能采用六面体单元）

由此可见，满足计算分析要求的高质量的网格是由前处理工程师精心“设计”出来的，而不是随随便便“划分”出来的。

第一类是复杂结构的中面网格，主要针对薄壁件。

尤其是汽车，航天航空，电子这个行业里大量存在，像手机、汽车上的仪表板、汽车的车身，这样的结构件壁度单元很薄。很难用实体单元来描述，这样的部件要用壳单元描述。用壳单元描述，首先要得到这个结构的几何中面。一般来说像塑料件，薄壁件有一个共同的特点就是结构比较复杂，有很多的筋圆孔等等。难度在于如何得到这个复杂结构的中面网格，中面有圆角、加强筋、圆孔等等，抽完中面之后，怎样把它们连接起来；得到几何之后如何保证高质量的面网格。对于中面网格来说，最好的单元形式就是四边形网格。

第二类网格就是复杂结构的六面体。

像结构体，譬如发动机的缸盖、活塞、缸体、曲轴、转向节、变速箱的壳体，这样的结构最好的形式是用六面体，因为六面体精度比较高。六面体的生成完全依靠人工来完成，这就需要非常专业的工程师才能完成。

第三类比较复杂的网格，就是流体网格CFD网格。

流体网格几何的外表面是封闭的，对于一个结构来说，比如整车，导弹的外流场，飞机等的外流场，有大量的曲面间隙需要去缝合修补，要生成面网格，还要考虑附面层，流体网格的特点是几何清理极其复杂，工作量特别大，对附面层的质量要求非常苛刻。根据你选择的不同的流体方程，附面层网格的质量有不同的要求。

CAE工程咨询有限元（FEA）

有限元法是适应使用电子计算机而发展起来的数值方法。起源于上个世纪50年代航空工程中飞机结构的矩阵分析。世界力学名著“有限元法”的作者监凯维奇教授对有限元法曾做过如下定义：

（a）把连续体分成有限个部分，其性态由有限个参数所规定。

（b）求解离散成有限元的集合体时，其有限单元应满足连续体所遵循的规则，如力平衡规则等。

有限元方法所能解决实际工程问题：

静态应力/位移分析

包括线性，材料和几何非线性，以及结构断裂分析等

动态分析

包括结构固有频率的提取，瞬态响应分析，稳态响应分析，以及随机响应分析等

粘弹性/粘塑性响应分析

粘弹性/粘塑性材料结构的响应分析

热传导分析

传导，辐射和对流的瞬态或稳态分析

质量扩散分析

静水压力造成的质量扩散和渗流分析等

耦合分析

热/力耦合，热/电耦合，压/电耦合，流/力耦合，声/力耦合等

非线性动态应力/位移分析

可以模拟各种随时间变化的大位移、接触分析等

瞬态温度/位移耦合分析

解决力学和热响应及其耦合问题

准静态分析

应用显式积分方法求解静态和冲压等准静态问题

退火成型过程分析

可以对材料退火热处理过程进行模拟

海洋工程结构分析

对海洋工程的特殊载荷如流载荷、浮力、惯性力等进行模拟

对海洋工程的特殊结构如锚链、管道、电缆等进行模拟

对海洋工程的特殊的连接，如土壤/管柱连接、锚链/海床摩擦、管道/管道相对滑动等进行模拟

水下冲击分析

对冲击载荷作用下的水下结构进行分析

疲劳分析

根据结构和材料的受载情况统计进行生存力分析和疲劳寿命预估

设计灵敏度分析

对结构参数进行灵敏度分析并据此进行结构的优化设计

有限元在线最强的优势在非线性分析。所有的工程问题都是非线性的，在实际中并不存在完全线性的。有时候人们为了求解问题的方便性，考虑自身的条件和限制，可以用线性来代替，但是如果材料本身是非线性的话，那么就没有办法用线性来代替。我们在非线性分析方面有超过十年的经验，完成了大量的项目。尤其对材料非线性，几何非线性和接触非线性，具有非常丰富的经验。像汽车的碰撞，铁路里面的碰撞，电视机手机的跌落，都是高度的非线性问题。

应用有限元技术可以帮助：

1. 产品设计与开发：缩短产品开发周期；

降低开发成本；

提高产品质量；

1. 对现有结构进行评估：分析产品破坏原因；

评估产品在设计中无法考虑因素作用下的安全性能

1. 进行产品的失效分析：发展与建立材料模型等

CAE工程咨询流体分析

有限元在线提供的流体分析服务包括：

■ 整车空气动力学特性分析　 －外形设计优化（经济性/操纵稳定性等）

■ 车灯除雾，除冰除霜分析

■ 空调系统及内流场特性分析 －流量分配/除霜/舒适性分析/风机

■ 发动机进排气系统分析

■ 空气噪声分析

■ 发动机缸内燃烧分析

■ 发动机机舱散热分析　 －热管理/风扇

■ 制动散热分析

CAE工程咨询优化分析

应用CAE分析技术，可以帮助设计工程师在设计阶段快速的进行设计验证，找到设计缺陷和不足，然而当在CAE分析以后找到产品设计缺陷和不足时，如何对产品的结构进行改进和优化，以期使得产品能够在满足给定设计要求的前提下具有最佳的性能（最轻、最强、最安全等），则是每一个设计工程师和CAE工程师希望达到的目标。

CAE工程咨询电机电磁分析

有限元在线能提供优质快速的电机设计与电磁分析服务，内容包括：

（1）电机设计

◇同步发电机设计与优化

◇无刷直流电机设计与优化

◇传统有刷整流电机设计与优化

◇感应电机设计与优化

（2）电机电磁分析

◇电机结构分析

◇电机基本性能分析

◇电机电场分析

◇电机冷却分析

◇磁屏蔽分析

◇永磁电机的交直轴电感计算

（3）电机温度场和流体场计算

◇电机内温度场计算

◇大型电机的水冷却分析、空气冷却分析、油冷却分析

◇电机风扇冷却分析

◇噪声分析

电磁场分析：

稳态磁场分析: 激励不随时间变化,如永磁体的磁场、稳恒电流产生的磁场等

谐性磁场分析: 激励按正余弦规律变化,如感应式电机

瞬态磁场分析: 激励随时间无规律变化

温度场分析：

通过温度场计算,得到电机整机或部件的温度分布、热量的获取和损失、热梯度、热流密度等。

稳态温度场分析:热源不随时间变化

瞬态温度场分析:热源随时间变化

结构分析：部件刚强度计算，接触应力计算，固有频率计算，动态响应计算，临界转速计算等