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CAD和CAE是什么?两者有什么关系?常见的CAD/CAE软件介绍

1 CAD和CAE是什么意思

CAD(Computer Aided Design-CAD)是计算机辅助设计,设计人员利用计算机及其图形设备进行设计工作的一种方法,在设计人员进行设计时往往需要借助计算机对不同方案进行大量的计算、分析和比较,以此择优,决定最优方案。

CAE(Computer Aided Engineering)是计算机辅助工程的简称,主要指用计算机分析产品和工程的性能与安全可靠性,模拟其未来的工作状态和运行行为,尽早的发现设计缺陷,并对产品功能和性能、未来工程的可用性和可靠性予以证实。

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2 CAD和CAE的关系

CAE与CAD既有联系又有区别,其中CAD是计算机辅助设计,重点是设计;CAE即计算机辅助工程,重点是仿真。

(1)CAE工作流程:仿真过程之前需要创建部件模型和有限元模型以进行前处理。这一过程中,一般的商业CAE软件都提供了CAD功能以供用户对几何模块进行创建、编辑、管理等,但功能较为简单。而复杂的工程问题,其几何模型往往非常复杂,计算工作者更愿意使用专业的几何建模软件(即CAD软件,如AutoCAD、CATIA、Inventor等)来生成此类几何。

(2)CAD工作流程:仿真是设计过程向下的自然延伸,很多CAD软件具备CAE仿真功能。如PTC的CAD产品Creo能够实现对结构力学、流体力学、热力学等学科的仿真分析;

(3)发展趋势:CAE与CAD未来可能趋于融合。过去的设计与仿真之间界限分明,CAD软件兼具通用性质与垂直性质,而CAE软件则更强调行业与场景下的工程问题的解决,分工明确。但随着时代的发展,研发设计将承担越来越多的职责,特别是并行工程(Concurrent Engineering,CE)等概念从提出到落地,研发已经逐渐从最初的注重产品的外在性质到同时关注产品可生产性、物料可采购性、客户需求全面性、产品可维护性以及产品可盈利性等多样特性。

3 塑料模具中常见的CAE/CAD软件

(1)国外的CAE/CAD模拟软件

CAE/CAD技术是从20世纪60年代初期开始发展起来的,而最为典型的CAE/CAD模拟软件便是美国PTC公司开发的Pro/E软件。这一款软件在CAE/CAD模拟中占据着十分重要的地位,功能强大,是应用最为广泛的软件之一。

除此之外,美国EDS公司开发的UG软件也是一款应用广泛的软件,在工艺优化、模具构造设计等方面的模拟中发挥重大的作用。

另外一款较为常见的软件是澳大利亚Moldflow公司所开发的Moldflow软件,这一款软件可以详细地从模具的浇口、热流道、壁厚、冷却系统等各个方面对模具设计和模具制造等进行模拟,在验证和优化塑料制件和模具成型方面有着不可比拟的功能。

除了以上三种较为常见的CAE/CAD技术软件还有以色列Cimatron公司的Cima-Tron软件、美国Solidworks公司的Solid-Works软件以及美国的C–Mold软件都可以为CAE技术提供支持。

(2)我国的CAE/CAD模拟软件

我国的CAE/CAD软件开发发展也较为迅速。例如,上海交通大学成功将人工智能技术和注塑模CAD系统相结合,开发出了具有集成化功能的注塑模智能CAD系统。

北京航空航天大学开发的CAE/CAD系统可以实现三维曲面造型、数值模拟及分析、数控加工和仿真等。

浙江大学开发的UGH系统是一种可实现精密注塑仿真的CAE/CAD系统;

华中科技大学开发的HSC–I系统则可以实现制件的模流分析。

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