UG平台下异型曲面注射模CADCAE集成中的后处理技术

熊如意

摘   要：工业软件UG NX系统平台有着功能强大的特点，并且在工业领域的设计、分析和制造领域中得到了深度且广泛的应用，它的优势主要体现在模具设计以及制造行业里。本文对UG平台下异型曲面注射模CAD/CAE集成中的后处理技术进行了介绍和探讨，重点分析了后处理技术的特点以及存在的问题，并对后处理模块的设计以及在进行处理时所用到的关键技术进行了介绍。

关键词：UG平台  注射模  CAD/CAE  集成  后处理

中图分类号：TP391.7                              文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）10（b）-0054-02

三维CAD系统在很多行业中得到了应用，特别是注射模设计中，其中在模具设计中最重要的部分是CAE分析。UG作为一款含金量高的科技软件，广泛运用于制造行业，主要用于CAD/CAM/CAE/CAID模块，包括概念模型建立、机械结构设计、模拟操作等，在模具制造过程中，特别在注射模具CAD/CAE领域也得到了很多的使用。现在，CAD与CAE两个系统相互独立，CAD/CAE技术的集成，形成了一体化注射模的设计，对实现UG平台上集成注射模CAD/CAE技术有着非常重要的意义。

CAE（Computer Aided Engineering）包括数字建模、数据建模、数值分析、数据报告等设计与制造过程中的全周期流程，其借助于有限元法、有限差分法、边界元法等数值计算理论和方法对熔融的流体流动过程进行分析。CAE技术的本质是工业领域的工程技术问题的数字化建模和模型求解。随着理论技术的发展以及相关技术的广泛应用，注射（包括注射压缩）成型CAE技术迅猛发展，塑料注射（包括注射压缩）成型软件也得到了广泛应用。相应地，CAE技术的迅猛发展又推动了相关基础学科和应用科学的发展进步。

1  系统设计

CAE系统在进行处理时分三个步骤：第一步为前处理，之后对数值进行分析，最后是后處理技术。而CAD/CAE的集成主要是对数值分析的对象不同，它分析的是经处理之后的数值，用户通过很直观的方式看到，如图像、动画等，在对方案进行优化的同时并提出一定的改进建议，然后把结果反映在设计中，以场量显示、优化评测和报告导出的形式完成。现在，实现CAD和CAE的集成主要有CAD或CAE的两种集成方式，主要用到了以下的几种方案，数据的共享、对组件进行封装并访问、制定开发软件等方案。现在UG平台在二次开发上已经比较成熟，在进行开发的过程中用的是以CAD为中心，UG为平台，用C++语言进行开发，这样不但在开发过程中更为容易，同时也能够让系统的稳定性得到提高。CAE后处理中用到的API和动态数据库的连接，又分为了几个不同的模块，主要有数据管理、显示、生成报告和评价结果等。

2  CAD/CAE技术分析

2.1 数据模型

CAD和CAE的集成是模型数据异构在进行转换时首先需要解决的，这时，可以利用CAD系统外的非几何信息如材料、产品特性、误差等信息添加在UG几何建模上，实现UG几何模型与CA分析E模型的关联。不同的模型其处理方式也不相同，大致分为两种，一是混合建模，即针对优化设计的结构进行建模;二是浇筑、冷却系统在设计的时候过于简单，可以用全特征的方法进行建模。

CAE是在CAD模型上进行建立，用的是有限元数值计算，比如把一些物体的几何信息转换成离散的网格，将非几何信息变成CAE造型可以识别的参数。在进行转换过程中需要直接用CAD造型里面的参数，这样就减少了数据转换的次数，再根据特征实现对网格的划分，以降维、简化等操作来提高CAE的分析精度。例如：在产品制造过程中，网络生成模块可以根据CAD中产品倒角的半径生成模型，这样可以减少在CAE分析时精度所产生的影响，在保证网格质量的同时尽量减少网格的数量。对于一些非几何信息可以直接从模块中进行提取，并进行传递，和CAE之间建立相应的关联。

2.2 分析结果评价

分析结果评价是方案在设计完成之后，对所设计的方案进行解释评价并诊断出可能存在的缺陷，并通过一些方法最终实现，在这里面最重要的环节是评价指标的建立。评价指标的数据是在分析完结果场量数据分析时得到的，它又分为流动性，过程，表面缺陷评价指标几部分。

分析报告是对分析结果和评价建议的最后表现，它更多的是以多媒体的方式进行存储，并对后面的设计和分析结果信息进行展示，这样做可以让用户重复地查看并实现方案间的对比，在方案进行优化的时候可以有更好的依据。所得到的分析报告主要有几种形式，分别为HTML、WORD和PPT几种，分析报告是根据事先设好的条件自动进行生成。它的模板又有静态域和动态域两部分，其中格式和固定的内容是由静态域决定的，动态域主要的作用是用来定位，用OFFICE组件来实现编程接口，在对动态域的位置进行定位查找之后可以对指定内容进行替换，并自动生成分析报告。

2.3 方案优化

只有在CAD/CAE集成系统中进行更合理的设计，后期的设计方案才能进行更好的优化。在建立模具的时候结构本身就相对复杂，在参数上有着强耦合，调整方案和优化的多少更多的是由设计者的思维决定，但智能优化很难在建立实用性的知识与实例库中进行完成。如果在现有的阶段就实现方案的完全自动化也不是很现实，但如果能以自动的方式对部分进行改进，并提出相应的优化措施也有一定的实践意义。在进行设计的过程中，用模糊推理，可以让计算机更好地实现自动的计算与调整，也为用户后期的优化提供更好的建议。在对方案进行设计和优化的过程中，用模糊推理出系统在运行的过程中对参数进行优化并对所设计的方案进行相应的修改，最终得到满意的结果。

3  CAD/CAE的技术实现

针对模具注射压缩成型过程的熔融流体的流动特点，在适当简化与假设的基础上，建立注射压缩成型充填、压缩以及保压冷却过程的数值模型，采用数值仿真模拟的方法确定各工艺参数对制件的影响，为了获得的最佳成型工艺参数组合进行注射压缩模具设计及二次开发。建立能够描述注射压缩成型工艺过程的数值模型，并采用数值分析方法深入学习熔融流体的三维流动过程、保压过程、压缩过程及三维冷却状态的不同特性。采用UN NX平台的模流分析模块进行注射压缩成型模块进行三维网格划分，进行三维流动+保压+翘曲系列的仿真分析，运用软件自带的工艺优化工具设计变量及响应实验，确定对厚壁制件收缩率、翘曲变形影响最大的三个实验参数，并得到较为适宜的参数变量组合。

4  结语

本文主要对基于UG平台的异型曲面注射模CAD/CAE集成中处理，进行分析之后并进行了探讨，特别是CAD/CAE集成系统中的处理和模块的统计，提出了在UG平台上进行方案评比、数据分析、模糊推理，对提出的方案进行优化，最终实现在UG平台上的CAE技术集成系统。

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