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 一、發展概況和應用背景 塑料工業近 20 年來發展十分迅速，早在 7 年前塑料的年產量按體積計算已經超過鋼鐵和有色金屬年產 量的總和，塑料制品在汽車、機電、儀表、航天航空等國家支柱產業及與人民日常生活相關的各個領域中 得到了廣泛的應用。塑料制品成形的方法雖然很多，但較主要的方法是注塑成形，世界塑料成形模具產量 中約半數以上是注塑模具。 隨著塑料制品復雜程度和精度要求的提高以及生產周期的縮短，主要依靠經驗的傳統模具設計方法已不 能適應市場的要求，在大型復雜和小型精密注射模具方面我國還需要從國外進口模具。 二、關鍵技術和實用功能
  1．用三維實體模型取代中心層模型 傳統的注塑成形仿真軟件基于制品的中心層模型。用戶首先要將薄壁塑料制品抽象成近似的平面和曲 面，這些面被稱為中心層。在這些中心層上生成二維平面三角網格，利用這些二維平面三角網格進行有限 元計算，并將較終的分析結果在中面上顯示。而注塑產品模型多采用三維實體模型，由于兩者模型的不一 致，二次建模不可避免。但由于注塑產品的形狀復雜多樣、千變萬化，從三維實體中抽象出中心層面是一 件十分困難的工作，提取過程非常繁瑣費時，因此設計人員對仿真軟件有畏難情緒，這已成為注塑成形仿 真軟件推廣應用的瓶頸。 HSCAE 3D 主要是接受三維實體/表面模型的 STL 文件格式?，F在主流的 CAD/CAM 系統，如 UG、 Pro/ENGINEER、CATIA 和 SolidWorks 等，均可輸出質量較高的 STL 格式文件。這就是說，用戶可借助任 何商品化的 CAD/CAE 系統生成所需制品的三維幾何模型的 STL 格式文件，HSCAE 3D 可以自動將該 STL 文件轉化為有限元網格模型，通過表面配對和引入新的邊界條件保證對應表面的協調流動，實現基于三維 實體模型的分析，并顯示三維分析結果，免去了中心層模擬技術中先抽象出中心層，再生成網格這一復雜 步驟，突破了仿真系統推廣應用的瓶頸，大大減輕了用戶建模的負擔，降低了對用戶的技術要求，對用戶 的培訓時間也由過去的數周縮短為幾小時.為基于中心層模型和基于三維實體/表面模型流動分析模擬 圖 情況對比圖。
  2．有限元、有限差分、控制體積方法的綜合運用 注塑制品都是薄壁制品，制品厚度方向的尺寸遠小于其他兩個方向的尺寸，溫度等物理量在厚度方向的 變化又非常大，若采用單純的有限元或有限差分方法勢必造成分析時間過長，無法滿足模具設計與制造的 實際需要。我們在流動平面采用有限元法，厚度方向采用有限差分法，分別建立與流動平面和厚度方向尺 寸相適應的網格并進行耦合求解，在保證計算精度的前提下使得計算速度滿足工程的需要，并采用控制體 積法解決了成形中的移動邊界問題。對于內外對應表面存在差異的制品，可劃分為兩部分體積，并各自形 成控制方程，通過在交接處進行插值對比保證這兩部分的協調。
  3．數值計算與人工智能技術的結合 優選注塑成形工藝參數一直是廣大模具設計人員關注的問題， 傳統的 CAE 軟件雖然可以在計算機上仿真 出指定工藝條件下的注塑成形情況，但無法自動對工藝參數進行優化。CAE 軟件使用人員必須設置不同的工藝條件進行多次 CAE 分析， 并結合實際經驗在各方案之間進行比較，才能得出較滿意的工藝方案。同時， 在對零件進行 CAE 分析后，系統會產生有關該方案的大量信息(制品、工藝條件、分析結果等)，其中分析 結果往往以各種數據場的形式出現，要求用戶必須具備分析和理解 CAE 分析結果的能力，所以傳統的 CAE 軟件是一種被動式的計算工具，無法提供給用戶直觀、有效的工程化結論，對軟件使用者的要求過高，影 響了 CAE 系統在更大范圍內的應用和普及。