C3P 壓鑄鑄造金屬設計解決方案
全面性解決方案與工程服務滿足企業高品質、準時交付及成本控制的目標
針對金屬沖壓 / 壓鑄 / 鑄造所開發的專業金屬設計解決方案
產品介紹
C3P 概述
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CAST-DESIGNER 鑄造技術綜合解決方案
CAST-DESIGNER 是基於前端設計與分析技術(Upfront Design & Analysis Technology)的鑄造系統設計與分析軟體。
前端設計與分析的核心，就是設計人員能在展開產品和模具設計工作的第一天，就將專家系統與CAE技術融入進來，並通過先進的電腦模擬技術對鑄造過程中的金屬流動、熱傳導和凝固過程進行詳細地分析，以便迅速進行工程決策。 -
GEO-DESIGNER 可製造性設計(DFM)評估工具
Geo-Designer 是專用於三維模型厚度測量和檢查的智能化工具。藉助於 Geo-Designer，設計人員能在產品設計階段考慮功能性的同時，也充分考慮產品可製造性，使設計成果迅速轉化為批量生產
相較於傳統的工具與手段，Geo-Designer 提供了強大的分析功能、簡便與快捷的操作模式，使設計人員通過改善設計階段的質量而節省開發和生產成本。 -
Form Advisor 沖壓技術綜合解決方案
Form Advisor® 是集合仿真技術的沖壓產品與模具設計綜合解決方案，包含了目前業界最高水平的沖壓仿真技術、沖壓特徵分析技術、知識庫反求技術，並提供一整套快速建立仿真分析模型的有效工具，將 CAD/CAE/CAPP/KBE/PLM等有系統地整合在一起，能有效地為工業應用提供理論和實踐方面的各種數據依據與技術指引。
CAST-DESIGNER
高壓鑄造
CAST-DESIGNER 高壓鑄造套裝軟體是專門針對高壓鑄造工藝而設計，包含流道設計模組並輔佐以專家系統，以及快速模擬驗證能力。
30 分鐘設計一個流道 || 1 小時驗證一個設計方案 || 1 天比較4到5個方案
將專家系統與CAE技術有效地結合在一起，為壓鑄企業量身定做的設計與模擬分析解決方案
高壓鑄造流道系統設計
CAST-DESIGNER Basic 是專門從事壓鑄模流道設計與優化的專家系統。借助于CAST-DESIGNER的專業與卓越功能，設計工程師能在很短的時間內快速設計出專業級的流道系統， 將腦海中的設計理念瞬間轉化為三維實體。CAST-DESIGNER流程化的設計方法，能有效地輔佐設計中的每一個環節，無論是概念設計階段、參數設計階段，抑或是公差控制與品質管理階段，CAST-DESIGNER均能提供貼心的協助與便利。在設計階段方面，對於一般複雜程度的產品，使用CAST-DESIGNER設計一個包含澆鑄系統、溢流槽和排氣系統以及冷卻水道在內的流道系統，僅需十幾分鐘到一小時即可完成。
在單一的視窗中，完成澆鑄系統設計，並提供完善的設計嚮導
設計嚮導將以直觀的方式，引導設計人員進行規範的澆鑄系統設計。其中包括內澆口，橫澆道，直澆道，分流錐和緩衝器等。根據鑄件材質、重量、品質等因數，提供最優化的鑄造工藝參數，並且以此為目標，完成標準的流道設計。所有結果均以三維 CAD 為基礎，所見即所得，全參數化，方便修改。
整個澆鑄系統的設計參數將會保存為資料檔案，利於任何時候進行修改。最終的設計結果可以輸出到其他的三維設計系統中，其結果包括三維特徵線，三維實體 STEP 檔，或 CSV 資料表格式檔。
高壓鑄造流道設計範本
軟體預置了多種符合設計標準的澆鑄系統範本庫，使用者可通過搜索，尋找最為接近澆鑄系統開始設計。預定義範本的參數修改非常簡單，而且全部為工業化的語言。同時在主視窗中提供了預覽和三維標注。
採用這種“預定義範本”的方式，能比傳統的流道設計方法提速5至10倍。
值得一提的是，預定義範本與流道設計嚮導的工作方式完全結合，使用者可以重新利用標準的設計嚮導，進行微調或者是一些特殊的修改。
高壓鑄造 CPI 模擬
Cast-Designer CPI (Casting Process Insight) 採用了獨特的有限元網格技術，打破了傳統有限元建模困難的問題，又保留了有限元幾何表面描述精細的獨有優勢。提供金屬液的充型、凝固、熱傳、機械應力、變形等全耦合分析結果。準確預測其中的各種物理量和鑄造缺陷。基於這種前端分析技術，大部分分析結果能在1小時內獲得，以便工程師迅速做出工程決策。
在工藝設計的初期階段，往往需要評估多個方案，其中包括入水位置，溢流槽優化等。Cast-Designer CPI 使用簡單，只需經過簡單的培訓，即可迅速、精確地評估各種缺陷。因此，被廣泛應用於模具生產企業，壓鑄廠和產品設計部門，以縮短產品開發的時間以及多次試模所造成的時間與成本的浪費。
核心價值
CPI 是工程師迅速做出工程決策的最佳輔助工具，優化工藝設計，避免在後期花費更多的成本和代價。
- 基於有限元(FEM)分析技術
- 全新的網格應用技術，既傳承了有限元網格幾何描述精確的優勢，有打破了傳統有限元網格模型建立困難的瓶頸。輕鬆建立高品質的分析模型。
- 從三維 CAD 開始，驗證一個方案僅需1小時。
- 現代化的使用者介面，集成了三維 CAD 系統、設計專家系統、知識庫、分析模型建立等應用環境。使用者僅需幾分鐘即可建立完整的分析模型。
- 易用，學習週期短。
領先的技術
CPI 的美妙之處在於能快速獲得工程師所需要的評估結果。流道工藝設計的好壞直接影響鑄件的品質，而在設計初期，往往有多個方案需要進行評估，這些評估內容包括入水位置、大小、方向、流道方式等等。採用傳統的 CAE 分析技術，建立分析模型並獲得結果，往往需要幾天。因此，無法滿足工業上，對設計週期的需求。CPI 能在一天之內，評估4~5個工程方案，迅速排除不良設計。
利用 Cast-Designer 的設計專家系統，建立不同的設計方案，並利用 CPI 快速評估，最終做出正確的工程決策。
卓越的網格技術和網格裝配能力
雖然有限元有著種種的優勢，例如網格數量少、幾何描述精確、全耦合計算等，但長期以來，網格劃分是有限元工業應用中的噩夢。不但需要高素質的人才，而且需要非常耐心才能完成。而建立網格和網格裝配所需要的時間，往往無法滿足設計週期的需求。
Cast-Designer 通過20年的研究，採用了多項先進而唯一的核心技術，徹底解決了這個問題。現在，工程師已經能在幾分鐘之內，做出簡單、可靠、精確、穩定的網格，並完成模具裝配等複雜任務。
- 全自動建立三維六面體元素，使用者無需任何 CAE 背景。
- 網格建立過程穩定、靈活。各區域元素大小可根據需要自由控制。
- 即時預覽網格結果。
- 全新的“組合”功能，可對CAD物件重新結構化，例如，從現有的 CAD 幾何中，重新組合或者提取出新的物件。類似於三維 CAD 軟體中的布耳運算。而這種網格層面的布耳運算能力，能大量減輕工程師在CAD軟體中的操作。
- 擁有超強的容錯、修復能力，幾乎任何的 CAD 問題，都無需再理會，例如重疊面、交叉面、自由邊、丟失面、細小孔洞等。網格劃分都可以自動修復。無需干預或者預先修復。
- 原始資料可以是通用的三維 CAD 格式，igs, step，也可以是表面網格格式，例如 STL，甚至是 CAD 和網格混合的資料。
Cast-Designer 中，採用多項網格革新技術
- 網格粗化技術：該技術針對薄壁特徵開發，保持薄壁位置網格的連續而且數量合理。
- 自動分層技術：保證鑄件最薄壁厚處，均有一層中間網格，該功能讓充型計算更加穩定，解決壞元素問題。
- 局部網格技術：可根據鑄件幾何特徵的需要，在不同區域建立不同的網格密度。
- 節點平滑技術、節點映射技術：通過節點的移動，精確描述幾何表面。提供高品質表面網格的保障。
- 標記點技術：保證在給定的幾何特徵處，有網格特徵線，描述更加準確。
- “幾何特徵貼近”技術：提高表面網格的品質，同時讓網格數量更少。
- 網格裝配功能：支援混合網格類型，例如六面體和四面體的混合應用。該技術是商務軟體中的特破性技術，保證了鑄件和模具網格的節點連續，擁有良好的熱傳遞計算結果的同時，有減少了網格數量，大大算短了計算時間。而且，該裝配操作是全自動的。
- 可根據特殊需求，通過 remesh 功能，建立優秀的表面網格。
- 在熔模鑄造中，自動建立型殼網格。
- 網格劃分參數獨立保存，方便隨時調用。
- 提供線上說明，同時配有不同鑄造工藝的網格劃分建立。
傳統高壓鑄造工業案例的分析時間
- 約30分鐘：利用專家設計系統，配合知識庫，建立規範合理的流道、溢流槽。
- 約10分鐘：完成網格劃分以及分析模型的建立，工藝參數設置
- 約1到1.5小時：完成充型、凝固的分析
- 約30分鐘：分析結果並完成工業報告
4 到 5 個設計方案可在1個工作日之內完成設計與分析比較。
整體的模具分析
在進行整體的模具分析之前，首先要利用網格裝配功能，建立完整的模具網格模型。為了有正確的熱傳導，鑄件與模具之間的所有節點必須連續。得益于Cast-Designer的多項網格革新技術，裝配變得非常簡單，僅需一個按鈕，即可完整裝配出模具的所有部件。而且支持混合網格。
上圖為整體模具的分析結果，鑄件與模具網格相比，利用率非常高。鑄件採用六面體元素，117,336節點，模具採用四面體元素，定模側44,993節點，動模側55,997節點，加上滑塊，鑄件網格在整套模型中的利用率高達38.2%
整體模具分析的目的：
- 更準確的溫度分析。常用于永久模重力鑄造，由於充型時間較長，模具溫度的影響不可忽略。
- 分析穩態的模具溫度，在固定的生產週期中，模具的溫度分佈將與生產週期、溫度平衡、冷卻效率、模具壽命等相關。
- 模具溫度，分析模具壽命。
- 機械應力分析需要考慮整體模具，鑄件在冷卻過程中，受模具影響。
- 冷卻系統分析。
材料資料庫
Cast-Designer 提供了400多種標準的材料資料庫，並根據不同的合金進行了分類。用戶只需要選取材料牌號即可。同時，該材料資料庫具有開放性，使用者可以隨時根據需要，添加自己的材料，或者修改現有的材料參數。
其他鑄造工藝模組
- 觸變鑄造
- 半固態鑄造或液態模鍛
- 擠壓鑄造和局部擠壓銷類比
- 微觀結構分析（鋁合金、鎂合金）
Geo-Designer
產品的可製造性分析(DFM)是產品進入製造環節的第一步。也是連接產品設計與製造的橋樑。Geo-Designer 是一個強大的前端可製造性分析工具，它採用了獨特的創新技術，能加速產品的功能設計、可製造性評估，更快更好地完成產品設計製造的一體化。和傳統的設計工具相比，Geo-Designer 更加強大、靈活、快速和易於使用，從而大大節省從產品設計到品質控制的整個產品鏈中的時間和費用。
Geo-Designer 提供了一種新的三維產品檢測手段，就是採用半透明的等高面雲圖顯示產品的品質分佈，這一技術類似於工業CT或X光掃描的方式。在此基礎上，Geo-Designer 引入了 MDI (品質分佈指數) 和 HDI (熱分佈指數) 的概念，用於產品的分析與評估。
滑塊檢查
對於高壓鑄造與金屬型鑄造, 滑塊數量與複雜程度是模具成本的重要因素。Geo-Designer 能在產品層面進行滑塊檢查和分析，從而協助滑塊設計， 使用者之需要簡單定義產品的開模方向和提示分型面的大致位置，然後系統就能自動計算。此外，也可以提取計算出的滑塊區域，採用STL檔案格式輸出到其它CAD系統，用於滑塊的直接設計。
冒口設計
Geo-Designer中強大的 HDI分析能力可以指導冒口、溢流槽、保溫套和冷鐵的設計，這在重力鑄造中尤為有效。與傳統的經驗公式或資料表格相比，Geo-Designer要更加直觀、靈活和精確，因為公式與表格都知識針對簡單的零件形狀，對於真正複雜的三維鑄件，計算往往是象徵性的。
基於 HDI 的結果, 用戶可以在較大HDI的區域設計冒口以利於補縮，這種設計和效果的檢驗是即時的，用戶更改了冒口尺寸和位置後，效果就能得到即時體現。所以這種方法與傳統的CAE模擬的方法相比，不僅操作簡單，速度上至少要快上百倍。而最終設計的結果可以直接輸出到Cast-Designer設計系統中或保存成STEP檔案格式用於和其它系統進行資料交換。
砂芯設計與檢查
對於複雜的鑄件, 比如發動機, 設計人員必須考慮砂芯和相應滑塊的形狀和尺寸，這是非常重要的，也很具挑戰性。太細小和形狀複雜的砂芯往往面臨製造上的困難，所以必須謹慎設計。
Geo-Designer中，包含了基於網格層面的布耳運算功能，能過非常輕易地對零件進行布耳運算，比如抽取砂芯，這讓繁瑣的工作變得異常簡單。同時抽取的砂芯表面幾何還可以通過STL格式進行輸出。
其他分析功能
Geo-Designer還有許多應用與零件層面的分析功能，比如
- 頂出力分佈與計算
- 拔模角檢查與負角檢查
- 倒角與圓角檢查
- 最薄厚度檢查與分析
- 產品的基本資訊, 如品質、體積、投影面積與熱模數等。
FORM-ADVISOR
全球首款基於增量演算法，完全繼承與CAD平臺的鈑金沖壓設計與 CAE 系統，可針對汽車零部件與連續模沖壓分析提供準確可靠的計算結果。
- 在時間就是生命的市場要求面前，同步設計驗證已經成為了工業必須
- 完全集成在用戶熟悉的主流 3D CAD 平臺中，易學易用
- CAD驅動類比，將 CAD 資料變更直接反映到分析模擬結果中來
- 從專案初始就單人把握設計、分析、優化所有環節。
Stamping Process Works 沖壓制程設計
SPW 模組專為前期方案設計而服務，可以協助使用者快速創建用於分析的方案模面。SPW 不僅僅適用于傳統單工序的沖壓案例，也適用於多工序連續模項目，適用的工業範圍包括：汽車、電子、家電等諸多行業領域。
SPW 模組10倍速于傳統 CAD 建模速度，因此模具方案設計師可設計早期，在很短時間內進行提出多個不同設計方案，並進行CAE驗證。通常而言，對於一般複雜零部件，在一個工作日內 Form-Advisor 可以完成4到5個設計。
Upfront Analysis 前端分析
傳統數值模擬並不適合早期方案設計階段，因為設計早期往往缺乏足夠的資料進行數值類比，比如完整的模面幾何，這通常需要數小時甚至數個工作日的時間來完成。因此，前期準備分析類比模型的工作量並不輕鬆。
Form-Advisor在穩定性和易用性間取得良好平衡，允許用戶解決超過90%的工業問題，而僅僅採用非常快速簡單的操作模式。
Form-Advisor專業版
集成於CAD環境的Form-Advisor協助用戶解決滿足90%以上的工業需求。然而，對於追求覆蓋全工業鏈的使用者而言，仍然需要處理餘下的10%的工業問題，為此，我們推出了Form-Advisor Professional專業版。
Form-Advisor Professional專業版提供了一個獨立的工作介面，能夠支援更多的高級功能，以及更複雜的蟲衝壓過程。該介面中包括了強大的三維CAD環境與網格劃分系統，除此之外還包括諸如以下的高級模組：
- 基於模面網格的回彈補償模組
- 適用于變薄拉深與體積成形的體單元技術
- 局部展開與一步法模組，快速應對基於產品層面的衝壓性能分析與板材計算
高級分析
材料資料庫
超過300種傳統衝壓材料集成在資料庫中，包括鋁合金、不銹鋼、軟鋼、高張力鋼板以及磨具鋼，全部來源於材料原廠商。資料庫支援多國金屬標準，諸如JIS、DIN、UN與SEA等，同時亦支援用戶無限添加自訂材料。
連續模沖壓模擬
在多工序連續模沖壓中，沖壓速度是關鍵因素之一，而沖壓特徵尺寸小與高精度的要求，對分析模擬的穩定性與時效性提出了挑戰。
回彈計算與平面度分析
在Form-Advisor強力雙求解器的支撐下，軟體提供了顯式與隱式兩種模式來處理回彈計算問題。新一代的求解器技術針對這兩種不同的演算法都進行了革新，使其準確性與工作效率均得到顯著的提升。
回彈補償
回彈補償模組專用於根據回彈情況進行模面補償。該新功能可以根據精准的回彈計算結果，自動修正模面部分（亦可包含零件部分）的幾何曲面。使用者僅需局部補償區域，軟體就能根據回彈結果，自動調整設定的補償區域。另外，補償後的曲面幾何將自動用於新一輪的快速驗證模擬。
回彈補償模組的價值：
- 顯著減少工程試模時間與成本
- 提升零件與模具品質
- 在模面設計製造與裝配階段，提升方案可靠性
