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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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一.CAE分析流程
1.前處理 2.計算 3.後處理 4.反覆進行網格細化
5.報告產生
1.用有限元素 表示真實物件
2.指定材料 3.指定負載
4.指定邊界條件
1.標準有限元的解決 方案程序,使用前處 理步驟所提供的數據
2.用有限元模型,求解 找出 未知的位移值
1.使用這些位移值、 拉力、壓力計算 整個結構的應力。
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。
1.第一個解決方案，提供 初步估計應力/應變值。 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.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。
1.一旦達到所需的精度水平， 各種圖表如位移、主應力、 降伏應力都可得到
二.CAE分析 的構成要素
2.前處理器 1.CAE 分析 Model 4.後處理器
1.建立分析模型的區域(建模)
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)。
3.假設以一連續函數代表元素的近似
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.求解線性或非線性的
代數方程式以獲得節
點的結果（以結構來
講，通常先求出節點
位移）。
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）
3.求解
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
三.一般準備CAE分析用Model會遇到那些問題
四.誰可以當您的 CAE前處理 小幫手?
五. CADdoctor 基本架構 (1)
五. CAD doctor 基本架構 (2)
五. CAD doctor 基本架構(3)
加工、生産 上游 客戶 下游 模具設計 中游 製品設計
CAD-A
CAD-B
OEM客戶
CAD-C
CAD-D
採購部門
模具設計CAD
CAD-A
CAD-B
公司設計部門
CAM
2D圖面 各種Viewer
加工
生産検討､ 加工指示等..
宣傳廣告
品管、量測
量測資料
CG
實物資料
生産模擬
治具設備設計
治具設計CAD
模擬工具
CAE
工程分析
資料轉換/接收
黄色框内 在CADdoctor執行 的功能
CAD資料轉換
點群/三角面/CAD資料轉換
PDQ検証
簡略化
簡略化 形状比較
PDQ検証
逆向工程
三角面資料修改
形状変形
形状比較
外形抽出
外形抽出
外形抽出
生産要件 検証 生産要件
検証
CADdoctor使用時機
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
四.CAE 切網格
5.FEM CAE分析
三.輸出CAE用Model檔案 1.IGES 2.STEP 3.Parasolid 4.STL
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
二.CAE用 Model 處理
七.資料轉換的重點 - ①
×
IGES STEP
大面碎為小面
及形狀扭曲
CAD B無法讀入
資料輸出
資料輸入
面不見了
CAD A
利用IGES/STEP來進行 資料轉換經常會失敗
CAD B
（這是怎麼一回事呢？）
解析、4次NURBS 解析、9次Bezier多項式
CATIAV4 CATIAV5
I-DEAS
常に2次NURBS
NX,Pro/E
解析、3次NURBS
1-2. 各CAD的拓撲結構不一樣
DESIGNBASE CATIA Pro/E I-DEAS
NX (Parasolid)
(ACIS)
1-1.各軟體的數學方程式不同
2. 各軟體的建模公差設定不同
0.1mm
CATIAV4
CATIAV5
0.001mm
IDEAS
0.01mm
0.0254mm
NX Pro/E
3. 經過轉檔後曲面扭曲變形
相対0.0012
Pro/E絕對精度的換算：Model 尺寸×0.0012÷12
七．資料轉換的重點 - ② （資料轉換、PDQ的重點)
常見的轉換問題:曲面間隙
七．資料轉換的重點 – (3)
窄面
七．資料轉換的重點 – (4)
常見的轉換問題:有小面
常見的轉換問題:微小線段 (Curve)
七．資料轉換的重點 – (5)
常見的轉換問題:曲線間的間隙
七．資料轉換的重點 – (6)
常見的轉換問題:邊與曲面間隙
七．資料轉換的重點 – (7)
常見的轉換問題:沒有相切的Segment 七．資料轉換的重點 – (8)
常見的轉換問題:自我相交的曲面
七．資料轉換的重點 – (9)
常見的轉換問題:自我相交的迴圈 七．資料轉換的重點 – (10)
常見的轉換問題:重疊面
七．資料轉換的重點 – (10)
八 ．CADdoctor 轉換模組 - ①
◇操作流程
檔案輸入
１．指定轉換目標CAD
２．PDQ檢查
３．面縫合
４．自動修補
５．手動修補
檔案輸出
轉換前.後的系統指定 自動設定最好的轉換參數。
轉換錯誤變成零 讓資料在目的檔的CAD中能被充份活用。
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。
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%。
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。
標準：IGES, ENF 選購模組：各CAD 格式
標準：IGES, STL, 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
點擊系統所列有錯誤項目 系統建議之修補方式自動彈出。
從左至右點擊圖標 不知不覺就得到漂亮的轉換資料
透過簡單操作 實現快速.高品質的資料轉換
八．CADdoctor轉換模組 - ②
◇其它的方便功能
【顯示方法】
【迅速檢視確認有問題圖素】
【圖素建構功能】
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。
[斑馬紋顯示] 有效的檢查面的 曲率和切線連續性。
[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
【透過修改Modify + Option 設定提升自動修正率】
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
上一個 錯誤圖素
下一個 錯誤圖素
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。
做為手動修補時的輔助功能、 內含各形狀要素的建模功能。
◇點 ・輸入座標 ・輸入曲面U .V參數 ・最近點、交點、等分點 ・圖素上點、投影面上點
◇曲線 ・直線、圓弧、倒圓角曲線 ・通過點曲線、順接曲線 ・垂直線、投影曲線、面上線 ・ 曲面邊界線、曲面交線 ・ 修剪面交線
◇曲面 ・補孔面、平面 ・蒙皮面、直紋面 ・ 網格面、圓柱/圓錐 ・旋轉面、管面 ・邊界面、球
縮放 目前錯誤圖素
八．CADdoctor 轉換模組 - ③
◇CAD doctor 的優勢
IGES
【運用案例①】 MIS部門
CAD-B
CAM-A
CAD-A
CAD-A
CAD-A
×
○?
○?
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。
形狀會不會因此 改變了呢?
【運用案例②】使用單位 公司設計部門 客戶
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)
公司CAE分析/加工部門
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？
客戶提供之 3D 資料
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。
設計(CAD)
CAE分析(CAE)
加工(CAM)
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。
模.夾.治具(CAD)
組立.生產.加工 模擬(Simulation)
轉換過程及參數 能不能記錄下來
八.各種CAD的輸入輸出選擇
IGES IGES
◇CADdoctor 標準IGES格式的對應
CAD-A CAD-B
◇各種CAD輸入輸出格式的對應
於CAD-A將資料 用IGES輸出時資料品質可能變差。
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。
ENF
CAD-A CAD-B 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 。
Plug-in*
CAD-A原始檔案
Plug-in* ENF
CAD-B原始檔案
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。
（*：需要安裝要對應的CAD-軟體。）
？ ？
可靠度
八.CAD doctor 支援的檔案格式與可靠度比較
輸入 輸出 資料格式
CAD data add-on
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
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
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】
◇工作流程
IGES 模具完成
CADCEUS/Tools 客戶
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】
IGES
客戶 CADCEUS/Tools
型作成
【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。』
所有技術人員都會操作CADdoctor 通常只要一小時左右,即使是最大 的資料也只要一天就可修復了。
◇價值 ・整體預估的工時縮短了。 ⇒因此讓業務量增加 ・結果達成客戶短交期的要求 客戶的評價提升
未來將追加導入以下輸入格式介面。
CATIA V4
CATIA V5
Parasolid
CADCEUS/Tools
◇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。
九．形狀簡略化模組 ①
1. 切換到簡化模式
完成
2. 選擇要簡化的種類
3. 檢查辨識值設定
4. 點選特徵辨識圖標
5. 執行特徵刪除
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
誰來操作都可得到 同樣的結果 簡單的操作部驟
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
圓孔
一般孔
沉頭孔
除了圓孔以外，還有一般的通孔，盲孔，可以自動辨識。
影像圖
6. 其它的機能
5. 面群的合併 3. 凸起物・補強肋的辨識・削除
九．形状簡略化模組 - ③
4. 段差的辨識・削除
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。
【空洞抽出】 進行流体CAE 分析時 只抽出流路部份的製品形狀。
【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。
【在CADdoctor進行外形抽出】
資料減量
CAE分析
資料安全
資料的乾淨化
由多個零件所組成的組立檔 將孔和空隙加以填滿 刪除內部多餘不要的零件 抽出實體外形機能。 原始資料即使只是一薄殼面（不是一實體） 、重新定義厚度,將其變為實體後 再將外形抽出。
【使用時機】
・搭載検討：為了干渉模擬將資料輕量化
・為了夾治具設計須要將表面形状抽出
・為了包裝材設計的需要將表面形状抽出
・Viewer檢視用資料做成刪除內部不要的零件
・將由多個零件檔所組成之組立檔變成一實體
如此可提高應力分析的精度
・與外部公司進行數據交換時，防止洩漏設計的技術訣竅 ・機密性高的資料『用一外形來表示』隱藏詳細細節
・由於造形面設計的需要,將當初不考慮實體的造形面,
透過剪切,將其變為實體。
・面重複和干涉很多的Model ，透過實體化去除不好 的形狀。
九．形状簡略化模組 - ④
◇實體外形抽出機能
九．形状簡略化模組 - ⑤
零件數：104 曲面數：11111
零件數：1 曲面數：3823
◇實體外形抽出機能
【應用案例】
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！
九．形状簡略化模組 - ⑥
◇實體外形抽出機能
操作的流程
CAD資料 輸入
CAD資料
輸出
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
實體 外形抽出
要點：①
※必要時將對應的孔再一次進行 辨識/刪除
要點：②
・・・
模式１ 模式2 模式３
模式・・・
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。
原始資料
不同的封閉區域定義方式
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）
初期資料 只是將有接在一起 的零件實體化
將有間隙的零件之間 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）
初期資料 軽量化資料
現行方式 CAD doctor
轉換 (不同CAD對應) 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
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
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
* 若考慮機構部門檔案轉換，則效益是倍增的!
* 節省下來的工時，可轉投入研發及製程改善!
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
【CADdoctor 導入前的情況】
【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 導入後】
◇工作流程
STEP
Moldflow 客戶 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
網格數：7582 長寬比(平均)：2.26 充填分析：159秒 翹曲分析：197秒
STEP
Moldflow
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。
THANK YOU!
崇道國際 軟體技研部
