1、模具行业发展趋势

　　模具市场全球化是当今模具工业最主要的特征之一，模具生产企业必须面对全球化的市场竞争，同时模具生产厂家不得不千方百计地加快生产进度，努力简化和废除不必要的生产工序，模具的生产周期将进一步缩短。

　　模具产品将向大型、精密、标准化方向发展，一方面模具成型零件日渐大型化和为提高生产效率开发的“一模多腔”造成了模具日趋大型化，另一方面电子信息产业、医学的迅猛发展带来了零件微型化及精密化。

　　模具这些新的发展趋势需要模具企业不断创新模具产品，满足日益变化的市场，而已有的很多经验已经不能满足新需求的挑战，因此仿真驱动设计创新的手段成为模具企业重点关注的方案。

　　2、模具仿真是必要的，而且是可行的

　　很多模具企业目前缺少数值化仿真手段，无法在前期设计阶段对模具产品的热学、力学性能进行分析鉴定，目前只能按照传统的开发程序，通过大量经验的反复“筛选”，选出相对满意的方案。这种研发模式耗时长，研发周期很难控制，而且不能从根本上提升模具的可靠性。

　　模具设计以往都是师傅带徒弟，然后徒弟成了师傅再带徒弟。经验一代一代的传递下来，但是很多徒弟都是知其然，而不知其所以然。而当今模具行业发生了很大的变化，模具产品开始向大型、精密、标准化发展等，这些变化使得以往的经验不起作用了，如何支持起新一代的模具设计，仿真是一个很好的武器。但以前这个武器，模具工程师不敢用，也不会用，对于模具工程师来说，仿真是一种高大上的东西。不是他们不希望去尝试，而是总感觉这是仿真专业人才的专属，所以不敢碰触。

　　西门子Simcenter3D仿真软件把原本复杂的理论隐藏于后台。让我们的模具工程师可以跟进行模具设计一样轻松地进行仿真。西门子Simcenter3D这个仿真武器，给我们的模具工程师们带来了福音，即使没有任何经验的模具工程师，也可以很方便去耍一耍，而且在这个仿真武器库里，十八般兵器，应有尽有。

　　3、Simcenter3D模具仿真解决方案

　　通过Simcenter3D模具仿真，可以对工件的可加工性能作出早期的判断，预先发现成形中可能产生的质量缺陷，并模拟各种工艺方案，以减少模具调试次数和时间，缩短模具开发时间。通过对模具进行强度刚度校核，择优选取模具材料，预测模具的破坏方式和模具的寿命，提高模具的可靠性，降低模具成本。通过仿真进行优化设计，以获得最佳的工艺方案和工艺参数，增强工艺的稳定性、降低材料消耗、提高生产效率和产品的质量。

　　（1）NX设计分析一体化，方便模具工程师快速上手

　　Simcenter 3D跟传统仿真分析不同，其最大的优势之一就是提供了设计仿真一体化的分析环境，实现了与设计工具NX的无缝集成。目前大多数的模具工程师都是使用NX做设计，Simcenter3D可以直接融入NX，成为NX设计软件的一部分。熟悉的界面非常方便模具工程师快速上手，不用担心学习的困难。在统一的软件界面下就可以轻松地完成模具的设计和仿真验证，同时仿真模型能够随着设计的更改而自动更新，提升仿真分析的效率30%以上。

　　（2）Simcenter3D模具强度分析

　　模具运行的过程中，会受到锁模力和注塑压力的作用，如果模具的强度不能满足要求，可能会引起模具的变形，从而引起披锋和注塑产品质量问题。通过Simcenter3D对设计的模具进行强度分析，帮助模具工程师师改进设计并选择较优的方案。

　　设计人员根据强度分析结果修正模具设计方案。经过数次反复，直到模具设计方案满足产品设计要求和产品质量要求为止。这实际上是将生产现场的＂试模．修模．试模”过程转移到计算机上完成，以部分替代模具设计制造过程中费时费事的试模工作，从而减少该阶段的材料和能源消耗，降低生产成本，并据此设计出高质量的模具。

　　（3）Simcenter3D模具热流分析

　　在注射成型过程中，模具温度直接影响到塑件的质量如收缩率、翘曲变形、耐应力开裂性和表面质量等，并且对生产效率起到决定性的作用。在注射过程中，冷却时间占注射成型周期的约80%，然而，由于各种塑料的性能和成型工艺要求不同，模具温度的要求也不尽相同。所以模具热流分析对模具的设计至关重要。

　　Simcenter3D一维管流模型可以非常方便地模拟模具的冷却水路，实现模具快速的热流分析，从而有效控制模具的温度，保证产品的成型质量和效率。

　　如下图：一些模具内部上布置了一些发热丝，传统的测试手段很难获得模具内部的瞬态温度分布，因此很难对发热丝的布置做相应的优化，通过Simcenter3D瞬态热分析，可以实时观察发热丝上控制点周围实时的温度变化，从而可以有效控制和优化发热丝的功率大小和位置。

　　（4）Simcenter3D模具疲劳分析

　　模具的往复运动，温度的大起大落，都可能导致模具疲劳。疲劳耐久性是模具的重要指标，如何从根本上提升产品的可靠性？通过在设计前期进行疲劳可靠性仿真分析，可重现后期模具工作的环境和边界条件，分析预测是否会出现开裂等问题，帮助设计师改进设计并选择较优的方案进行试制，对提升模具产品的疲劳耐久性能具有实际意义。

　　下面给大家看一下Simcenter3D如何帮助我们模具师傅解决现实的问题。

　　如上图某公司注塑模具，原模具设计周期是百万次，但是实际几万次就开裂了（红色区域），模具师傅们修改了几次，都没有找到具体的原因。为了解决这个问题，他们开始去尝试仿真分析的手段，通过仿真的优化，最后找到了最佳的解决方案。

　　下面是四个仿真的方案比较：

　　1、原方案开裂位置无圆角，疲劳寿命1.22万次：

　　2、开裂位置增加圆角，疲劳寿命5.9万次：

　　3、模型底面加厚100mm，疲劳寿命0.7649万次：

　　4、侧面加厚100mm，疲劳寿命109万次：

　　古人云：工欲善其事,必先利其器。通过Simcenter3D这个利器模具寿命从1.22万次提升到109万次。

　　（5）Simcenter3D模具运动分析

　　模具运动仿真，是模具行业最常使用的仿真方法。在Simcenter3D环境下，可以方便定义机构，包括铰链、连杆、弹簧、阻尼、初始运动条件、添加阻力等，同时可以自动把NX设计的约束转换为运动仿真中需要的运动副，从而加快运动仿真效率。

　　模具运动仿真，可以方便地查看运动部件之间是否干涉，以及各种运动部件的运动轨迹有没有按照设计预期要求。

　　模具的运动过程中，可能会有大变形的问题，如浇口的顶出。这种具有大变形、大应变的问题，需要采用非线性分析求解器进行分析。通过非线性动力学分析，可以观察浇口顶出的整个过程应力的变化，分析浇口是否会在顶出的过程中卡在模具中。如果浇口的设计不良，可能会引起浇口在顶出过程中断裂，卡住在模具中，从而增加人工的工作量，同时降低模具生产效率。

　　4、仿真人才从小众到大众

　　20多年前受限于计算机硬件和计算机软件的发展水平限制，大规模问题算不动，仿真建模自动化程度很低，几乎都是人工像砌墙一样划分网格，限制了仿真技术的应用范围。

　　当今从自动化迈入数字化、人工智能时代，计算机硬件和软件技术已经发生了天翻地覆的变化，计算机仿真求解速度与效率非常高，仿真前后处理器自动网格划分能力非常强大，过去需要2-3个月的仿真工作周期可以缩短到1-2小时完成…

　　过去搞仿真的需要博士、硕士，是阳春白雪！

　　现在仿真大众化已经来临，人人都可以用仿真，模具工程师进行仿真是必然的趋势，也是必要的手段。