Cae前處理最佳小幫手
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目前開模前都須經CAE 做成形分析,但3D CAD 經轉檔後 常會產生破面,導致CAE 無法分析,將告訴您 CADdocotor 如何來快速處理此問題。
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Cae前處理最佳小幫手
- 2. 一.CAE分析流程 1.前處理 1.用有限元素 表示真實物件 2.指定材料 3.指定負載 2.計算 3.後處理 1.使用這些位移值、 1.標準有限元的解決 拉力、壓力計算 方案程序,使用前處 理步驟所提供的數據 整個結構的應力。 2.用有限元模型,求解 找出 未知的位移值 4.反覆進行 網格細化 1.第一個解決方案，提供 1.一旦達到所需的精度水平， 各種圖表如位移、主應力、 初步估計應力/應變值。 降伏應力都可得到 為了得到更準確的解決 方案，網格需要細化， 再次進行計算。 2.你可以透過改變拉 力 或壓力了解結構 變形和整個結構的 改變。 2.反覆進行網格細化及 計算，直到取得所需 的準確的解決方案。 4.指定邊界條件 5.報告產生
- 3. 二.CAE分析 的構成要素 1.CAE 分析 Model 2.前處理器 3.求解 4.後處理器 隱式求解 顯式求解 1.轉檔 2.檢查Model的品質 3.修補 4..將Model縫成實體 5.簡化model 去R角 去斜角 填孔 去段差 去 Rib 去Boss 合併小面 1.求解線性或非線性的 1.建立分析模型的區域(建模) 代數方程式以獲得節 2.分離計算區域為有限元素， 將問題細分成節點與元素(劃網格)。 點的結果（以結構來 講，通常先求出節點 3.假設以一連續函數代表元素的近似 位移）。 解(內插函數）。 4.給定物理常數（如材料機械常數、 黏滯係數、密度、熱傳係數等…） 5.求出元素的方程式。 6.建構整體的勁度矩陣（聯立方程式） 。 7.施加邊界條件、初始條件與負載 1.顯示求解的結果，可為圖形化之結果。 2.透過對問題的瞭解，顯示出所需的變 數（如結構強度分析的應力、應變、 位移等；流體問題中的流速、壓力、 流量等；熱傳問題中的溫度、熱傳量等）
- 6. 五. CADdoctor 基本架構 (1)
- 7. 五. CAD doctor 基本架構 (2)
- 8. 黄色框内 五. CAD doctor 基本架構(3) 中游 製品設計 上游 客戶 公司設計部門 OEM客戶 CAD-A CADdoctor使用時機 下游 模具設計 外形抽出 形状変形 簡略化 PDQ検証 CAD-B 在CADdoctor執行 的功能 検証 生産要件 検証 各種Viewer 2D圖面 簡略化 CAD-C 外形抽出 CAD-D CAM 工程分析 CAD-A 形状比較 加工 模具設計CAD 生産要件 PDQ検証 採購部門 加工、生産 生産検討､ 加工指示等.. CAE 實物資料 治具設備設計 品管、量測 CAD-B 形状比較 逆向工程 治具設計CAD 量測資料 生産模擬 資料轉換/接收 CAD資料轉換 宣傳廣告 外形抽出 點群/三角面/CAD資料轉換 模擬工具 三角面資料修改 CG
- 9. 六. CAE 用Model 準備 功能需求及作業流程 功能:能接收不同CAD 3D檔案/PDQ檢查/面結合/自動修補/手動修補/ 特徵辨識與刪除(倒角.圓孔.長方孔.段差. Rib. Boss)/ 輸出成CAE所需3D 格式 一.輸入製品檔案 1.IGES 2.STEP 3.Parasolid 4.STL 5.Catia v5 6.NX. 7.Pro/E 二.CAE用 Model 處理 PDQ (3D CAD品質檢查) STITCH (面縫合) 自動修補 手動修補 導角辨識與去除 簡化、CAE 用3D model 做成 網格面最佳化 三.輸出CAE用Model檔案 1.IGES 2.STEP 3.Parasolid 4.STL 四.CAE 切網格 5.FEM CAE分析
- 10. 七.資料轉換的重點 - ① （這是怎麼一回事呢？） CAD A CAD B IGES STEP 資料輸入 資料輸出 面不見了 大面碎為小面 及形狀扭曲 利用IGES/STEP來進行 資料 轉換經常會失敗 × CAD B無法讀入
- 11. 七．資料轉換的重點 - ② （資料轉換、PDQ的重點) 1-1.各軟體的數學方程式不同 CATIAV4 1-2. 各CAD的拓撲結構不一樣 CATIAV5 DESIGNBASE 解析、9次Bezier多項式 I-DEAS 解析、4次NURBS I-DEAS NX,Pro/E 常に2次NURBS 解析、3次NURBS 2. 各軟體的建模公差設定不同 CATIAV4 0.1mm CATIA Pro/E NX (Parasolid) (ACIS) NX 0.0254mm CATIAV5 0.001mm 3. 經過轉檔後曲面扭曲變形 Pro/E 相対0.0012 IDEAS 0.01mm Pro/E絕對精度的換算：Model 尺寸×0.0012÷12
- 14. 七．資料轉換的重點 – (5) 常見的轉換問題:微小線段 (Curve)
- 21. 八 ．CADdoctor 轉換模組 - ① ◇操作流程 檔案輸入 標準：IGES, ENF 選購模組：各CAD 格式 選擇目標CAD格式後。 可補償系統之間的差異 自動變更為最適合的轉換公差 １．指定轉換目標CAD 轉換前.後的系統指定 自動設定最好的轉換參數。 ２．PDQ檢查 轉換錯誤變成零 讓資料在目的檔的CAD中能被充份活用。 透過簡單操作 實現快速.高品質的資料轉換 ３．面縫合 一般來說 IGES檔案轉入後大都已不是實體。 透過曲面縫合處理,可變成實體。 ４．自動修補 因為熟悉CAD資炓的內部構造 可進行高度自動化的修補,修捕率可超過90%。 ５．手動修補 即使是自動修正,也會在原先CAD的精度內 以避免不必要的變形。 簡単操作的手動修補。 檔案輸出 標準：IGES, STL, ENF 選購模組：各CAD 格式 從左至右點擊圖標 不知不覺就得到漂亮的轉換資料 點擊系統所列有錯誤項目 系統建議之修補方式自動彈出。
- 22. 八．CADdoctor轉換模組 - ② ◇其它的方便功能 【迅速檢視確認有問題圖素】 【顯示方法】 除了線架構、實體塗色、半透明顯示外 也配備以下功能。 [斷面顯示] 有效的檢查製品 內部形狀。 只需點擊圖標被檢測到的缺 陷就會顯示在畫面中央。 縮放 目前錯誤圖素 縮放 目前錯誤圖素 下一個 錯誤圖素 上一個 錯誤圖素 【透過修改Modify + Option 設定提升自動修正率】 [斑馬紋顯示] 有效的檢查面的 曲率和切線連續性。 一個經常使用的手動修補方式 可改為自動修補模式。 因此透過自動修補功能機乎 可達到100%的修正率。 ※由於可能須進行原始CAD 資料 精度以上的修補 需事先做確認。 【圖素建構功能】 [顯示有關的圖素] 只顯示被檢出有缺陷圖素 附近元素，隱藏其它無關 圖素。 只要開/關 顯示相關元素 的圖標就可進形顯示 錯誤圖素與所有圖素之 切換 做為手動修補時的輔助功能、 內含各形狀要素的建模功能。 ◇曲面 ・補孔面、平面 ◇曲線 ・蒙皮面、直紋面 ◇點 ・直線、圓弧、倒圓角曲線 ・ 網格面、圓柱/圓錐 ・輸入座標 ・通過點曲線、順接曲線 ・旋轉面、管面 ・輸入曲面U .V參數 ・垂直線、投影曲線、面上線 ・邊界面、球 ・最近點、交點、等分點 ・ 曲面邊界線、曲面交線 ・圖素上點、投影面上點 ・ 修剪面交線
- 23. 八．CADdoctor 轉換模組 - ③ 【運用案例①】 MIS部門 想將IGES 資料讀入CAD-A但失敗。 透過公司內其它系統再轉到CAD-A可以讀取嗎(?)。 克服轉換失敗的原因後,能不能將轉換的經過及設定的參數變為公 司的Known How。 CAD-A IGES CAD-B CAM-A ○? 公司設計部門 客戶 公司CAE分析/加工部門 × CAD-A 【運用案例②】使用單位 CAD-A ○? 形狀會不會因此 改變了呢? 轉換過程及參數 能不能記錄下來 用公司所用CAD讀取後 針對有問題部份進行手 動修補(很發長時間) 發生 面碎成小面 面不見..等新問題 每次轉換都會發生的問題 如何來處理呢？ ◇CAD doctor 的優勢 客戶提供之 3D 資料 設計(CAD) 根據目標CAD 系統 ・ 進行一對多輸入輸出轉換 ・PDQ檢查 ・自動/手動修補 透過 Caddoctor ,將轉檔所產生 之形狀問題完全解除. 使資料可以被重覆利用。 CAE分析(CAE) 加工(CAM) 模.夾.治具(CAD) 在 客戶端、公司內即使環境不同、 用同樣方法 誰都能將在後工程會遇到問題的地方 完全地修正。 檔案轉換可以變為日常簡單工作 具有專業的技術人才,可以專注於核心業務 以提高工作之附加價值。 組立.生產.加工 模擬(Simulation)
- 24. 八.各種CAD的輸入輸出選擇 ◇CADdoctor 標準IGES格式的對應 ？ IGES 於CAD-A將資料 用IGES輸出時資 料品質可能變 差。 CAD-A ？ IGES IGES資料於 CAD-B讀取時 資料有可能因 IGES轉換在 CAD-B 變掉了。 將沒有縫合的形狀面於 CADdoctor 縫合讓其變為 一實體面或Join成一結合面。 將此高精度之資料用IGES輸出 可提高在CAD-B的轉換成功率。 CAD-B ◇各種CAD輸入輸出格式的對應 Plug-in* ENF CAD-A原始檔案 CAD-A ENF Plug-in* CAD-B原始檔案 在CAD-A被定義好的數據能夠原原本本的,在保持資料品質的狀況下,轉成CAD-B。 用Solid 轉換可將顏色.零件名.組立階層等屬性都轉換過去 。 CAD-B （*：需要安裝要對應的CAD-軟體。） 轉換的問題完全可在 CADdoctor 完成。 如果你有如何規劃轉換介面問題的話,請聯絡詢問支援窗口,就可協助您規劃。 選購獨立型CAD輸入輸出模組的話,即使客戶給您公司所沒有的CAD-A 原始檔案,不需要 購買與客戶一樣的CAD-A,就能與其對應。
- 25. 八.CAD doctor 支援的檔案格式與可靠度比較 可靠度 輸入 資料格式 CAD data add-on 輸出
- 26. 傳統方法 VS CAD doctor 之比較 1.多CAD對應 僅IGS /STEP CATIA/NX/Pro/E /IDEAS … 2.確認CAD品質 人工 自動找並能分類排序 3.面結合能力 人工費時 自動快速 4.自動修補 無 有. 自動快速,修補率可達90% 5.操作 困難 簡單容易 6.人員能力 需資深工程師 一般即可 7.學習時間 3個月 1天 8.專案所需時間 6個小時 20分鐘
- 27. 做一次轉檔修補所能節省之費用: 節省之工時=6-0.5 =5.5小時 節省之費用=5.5小時*400元/小時=2200元 一個月可節省之費用(110小時) 2200元/個 * 20 個= 44,000元/月 一年可節省之費用(1080小時) 44,000元/月 * 12 個= 528,000元/年 約9個月即可回收投資費用 並將1080小時,投入專案中
- 28. 八．檔案轉換・接收/轉出 客戶使用案例- ① 【公司概況】 行業：模具廠 員工人數：15 處理的產品：汽車零件 擁有的系統：CADCEUS, Tools 【CADdoctor導入前的情況】 【用戶的聲音】 總經理 『被客戶要求縮短交貨時間,、但重新檢視工作內容,資料修正並不是本業工作內容,但卻需發 時間去處理的事情,導入模具專業以外所謂”轉換系統”的工具,最初非常排斥、 CADdoctor導入後,大大的縮短交貨時間,最重要的是,能立刻將資料變便成可用資料, 無論怎樣的數據都可以對應,感到安心與高興。 隨著客戶的增多,也可選購其它CAD系統的轉換介面,比起採購各種CAD系統及教育訓練 價格相對便宜。 現在、如果沒有 CADdoctor 的話,業務將無法靈活的運轉。』 ◇工作流程 客戶 CADCEUS/Tools 模具完成 IGES 將有問題的IGES Data 做修正 進行模具開發的工作 ◇客戶的煩惱 ・從客戶端所拿到的IGES品質不好,用公司的Cad系統讀取,但效果不好， 將資料做人工修正需要用兩天的時間，CAD資料的修正變成工作瓶頸, 問題嚴重時甚至必需花一星期的時間。 ・也無法透過向客戶投訴說明來解決、只能自己發時間來修正。 由於公司內懂3D的人並不多、變成少數幾個懂3D的人 的工作負擔。 ・由於修正資料所需的工時無法報價給客戶、只能進行簡單之人工修正 ,造成後續工作不順及效率低下。 【CADdoctor 導入後】 客戶 IGES 未來將追加導入以下輸入格式介面。 CADCEUS/Tools CATIA V4 型作成 所有技術人員都會操作CADdoctor ◇價值 通常只要一小時左右,即使是最大 ・整體預估的工時縮短了。 ⇒因此讓業務量增加 的資料也只要一天就可修復了。 ・結果達成客戶短交期的要求 客戶的評價提升 CADCEUS/Tools CATIA V5 Parasolid ◇價值 ・不用導入新的CAD系統、 也可接收其原始CAD檔案。 ⇒至今為止,因檔案無法接收 而無業務往來的客戶 變成客戶的可能性大增。
- 29. 九．形狀簡略化模組 ① 資料轉檔後儘管圖形特徵和建構履歷沒有被保留下來，CADdoctor可以自動辨識特徵 然後將特徵刪除。 刪除不需要的圖素，資料可以在最佳的情況下在被CAE和CAM 部門轉用。 操作流程 1. 切換到簡化模式 2. 選擇要簡化的種類 3. 檢查辨識值設定 誰來操作都可得到 同樣的結果 簡單的操作部驟 4. 點選特徵辨識圖標 5. 執行特徵刪除 完成
- 30. 九．形状簡略化模組 - ② 1. 倒角的認識・削除 不是只有一般倒角面（粉紅色），變化R角或轉角R面（白色） 也可自動識別。 2. 孔（圓孔、一般孔、凹孔）的辨識・刪除 除了圓孔以外，還有一般的通孔，盲孔，可以自動辨識。 圓孔 一般孔 沉頭孔 影像圖
- 31. 九．形状簡略化模組 - ③ 3. 凸起物・補強肋的辨識・削除 5. 面群的合併 CAE分析網格化時 和 加工刀具路徑做成時 如果有微小的細面 會造成計算失敗。 透過面群的合併機能 在不改變形狀的情況下 將微小的細面拿掉。 6. 其它的機能 【空洞抽出】 進行流体CAE 分析時 只抽出流路部份的製品形狀。 4. 段差的辨識・削除 【薄鈑結合】 透過直覺的操作 將分別被定義好的薄鈑 結合成一塊薄鈑。
- 33. 九．形状簡略化模組 - ⑤ ◇實體外形抽出機能 【應用案例】 零件數：104 曲面數：11111 將由100多個零件所組成的組立檔,成功的轉變成一實體檔 數據大小變為原來的1 / 3。數據變的更容易管理！ 零件數：1 曲面數：3823
- 34. 九．形状簡略化模組 - ⑥ ◇實體外形抽出機能 ※必要時將對應的孔再一次 進行 辨識/刪除 操作的流程 CAD資料 輸入 自動辨識/刪除 ・圓孔、一般孔 ・小零件 ・看不見的零件 最外圍形狀面做成 要點：① 原始資料 實體 外形抽出 CAD資料 輸出 要點：② 為了競爭保密需要,資料雖經過輕量化處理 也能用一外圍實體面完整表達製品外形。 CADdoctor根據、資料應用的用途、透過適 當的處理、在精度良好的條件下,將所需要 的最後形狀抽出。 可將互相干渉/接触的不同零件間變成一實體,如圖（2）。 在CADdoctor可將零件間之間隙自動填補成（３）的狀態 。因此提高了實體化的效率。 （１） （２） （３） 不同的封閉區域定義方式 ・・・ 初期資料 只是將有接在一起 將有間隙的零件之間 的零件實體化 自動填補變成實體 此外、採用ASFALIS系統的話只要在系統設定好、 表示製品外形之實體可自動產生。 （預定在以後 ASFALIS 發行的版本中加以對應） 模式・・・ 模式１ 模式2 模式３ 初期資料 軽量化資料
- 35. 現行方式 CAD doctor IGES / STEP ProE / NX / CATIA … CAD品質檢查 人工 自動 (設定檢查項目) 面結合 人工 自動 (設定公差範圍) 面修補 人工 自動修補/選單修補 轉換 (不同CAD對應) 自動特徵辨識/刪除 部分自動/大部分手動刪除 自動刪除時，形狀會變形 95%可自動刪除 (有變形則不刪除) 手動特徵辨識/刪除 可對應 選擇容易且移除效果佳 複合曲面上特徵移除 移除後曲面不好修補 容易 多邊圓角刪除 步驟繁瑣，可能變形 容易 人員能力 需要有經驗人員來對應 有基礎CAD經驗即可 學習時間 約3個月 2天 專案所需時間 約8小時 約1.5小時
- 36. 簡化效益 • 每做一次簡化：(假設薪資400元/小時) – 節省工時：8-1.5 = 6.5小時 – 節省費用：6.5小時*400元/小時 = 2,600元 • 一個月節省之費用：(假設一個月20個案子) – 節省工時：6.5*20 = 130小時 – 節省費用：2600元/個*20個 = 52,000元 • 一整年節省之費用： – 節省工時：130*12 = 1560小時 – 節省費用：52,000元/個*12個月 = 624,000元 * 節省下來的工時，可轉投入研發及製程改善! * 若考慮機構部門檔案轉換，則效益是倍增的!
- 37. 九．形状簡略化模組 客戶使用案例① 【公司概況】 行業：塑膠零件製造（CAE分析單位） 員工人數：800人 處理的產品：家電小配件 擁有的系統：Moldflow , I-DEAS 【用戶的聲音】 分析課 主任 『如果CAD資料有問題的話,就無法順利切出網格。我想只能用修補網格的方法來處理、 對於只需修改CAD數據、只要使用如此簡單容易的操作 就可產生網格，感到非常驚訝! 即使沒有設計履歷、也可以自動辨識出 倒角、孔、段插等…、更好的是可以把面合併 削除微小的細面 。並可得到準確的分析結果、從設計初期的模面快速簡化,讓可測試 分析的條件模式變多,讓CAE分析的效率及效果提升。 也建議公司內其他的擔當者來使用CAD doctor。』 【CADdoctor 導入前的情況】 ◇工作流程 客戶 STEP Moldflow Moldflow 從客戶拿到STEP檔、 讀入Moldflow進行模流分析 ◇客戶的煩惱 ・從客戶端所提供之STEP檔案,需先進行圓形凸塊與段差 除去作業後才能進行模流分析。這些為了模流分析 而進行的資料編輯,須花很多的時間。 設計變更也很多、同樣的工作需重覆進行好幾次。 網格數：13560 長寬比(平均)：3.05 充填分析：351秒 翹曲分析：錯誤ー結束 【CADdoctor 導入後】 STEP 資料修補＋簡略化 +面群的合併 ◇優勢及價值 ・您可以合併小面及刪除不需要的形狀、每次CAE分析時間 平均可以減少一半 。 ⇒為了進行快速分析、改變參數、更多的分析實驗, 成為可能的模式。 網格數：7582 長寬比(平均)：2.26 充填分析：159秒 翹曲分析：197秒