CAST-DESIGNER 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同時,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 的美妙之處在于快速獲得工程師所需要的評估結果,這在概念設計階段是非常有效。流道工藝設計的好壞,直接影響了鑄件的品質,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,解決了壞元素問題.
  • 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)