模具CAD/CAM软件的应用与开发现状(上)

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　　模具CAD/CAM是在模具CAD和模具CAM分别发展的基础上发展起来的，它是计算机技术在模具生产中综合应用的一个新的飞跃。模具CAD/CAM是改造传统模具生产方式的关键技术，是一项高科技、高效益的系统工种。它以计算机软件的形式，为用户提供一种有效的辅助工具，使工种技术人员能借助于计算机对产品、模具结构、成形工艺、数控加工及成本等进行设计和优化。模具CAD/CAE在技术的迅猛发展，软件，硬件水平的进一步完善，为模具工业提供了强有力的技术支持，为企业的产品设计，制造和生产水平的发展带来了质的飞跃，已经成为现代企业信息化，集成化、网络化的最优选择。

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　　一、模具CAD/CAM发展概况

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　　模具CAD/CAM的发展状况符合通用CAD/CAM软件的发展进程。目前通用CAD/CAM软件的发展现状如下:CAD技术经历了二维平面图形设计，交互式图形设计、三维线框模型设计、三维实体造型设计、自由曲面造型设计、参数化设计、特征造型设计等发展过程。近年来又出现了许多先进技术，如变量化技术、虚拟产品建模技术等。随着互联网的普及，智能化(intelligent)、协同化(collaborative )、集成化(integrated)成为技术新的发展特点，使CAD技术得以更广泛的应用，发展成为支持协同设计、异地设计和信息共享的网络CAD。

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　　(3) CAE/CAM技术将技术人员从繁冗的计算、绘图和NC编程工作中解放出来，使其可以从事更多的创造性劳动。

　　(4)随着塑性成形过程计算机模拟技术的提高，模具CAD/CAM/CAE一体化技术可以大大增加模具的可靠性，减少直至不需要试模修模过程，提高模具设计、制造的一次成功率。

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　　四、模具行业采用模具CAD/CAM技术的原因

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　　传统的模具设计与制造方法不能适应工业产品迅速更新换代和提高质量的要求。因此国内外企业纷纷采用模具CAD/CAM技术。模具行业采用模具CAD/CAM技术的主要理由是:

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　　(1)利用几何造型技术获得的几何模型可供后续的设计分析和数控编程等方面使用。

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　　(2)可以缩短新产品的试制周期，例如在汽车工业中，可缩短模具的设计制造周期。

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　　(3)提高产品质量的需要，如汽车车身表面等形状，需要利用计算机准备数据和完成随后的制造工作。

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　　(4)模具制造厂和用户对CAD/CAM的需要增加。例如，利用磁盘进行数据传送，用户要求模具制造单位能够交换信息和处理这些数据。

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　　(5)模具加工设备的效率不断提高，需要计算机辅助处理数据，以提高设备利用率。

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　　(6)在企业中建立联系各个部门的信息处理系统。

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　　五、模具CAD/CAM技术在模典行业的应用现状

　　模具CAD/CAM技术发展很快。应用范围日益扩大。在冲模、锻模、挤压模、注射模和压铸模等方面都有比较成功的CAD/CAM系统。采用CAD/CAM技术是模具技术、生产革新化的措施，是模具技术发展的一个显著特点。

　　目前我国模具行业应用的模具CAD/CAM软件可以分为两大类:一是机械行业内通用的的CAD/CAM，如前面介绍的Unigraphics(UG)、SOLIDEDGE、AutoCAD、SolidWorks、Pro/Engneer等。二是专门针对模具行业开发的模具CAD/CAM系统，如:上海交大模具CAD国家工程中心开发的冷冲模CAD系统等。

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　　(1)国外模具CAD/CAM技术的应用现状

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　　工业发达国家较大的模具生产厂家在CAD/CAM上进行了较大的投资，正大力开发这一技术。目前，应用CAD/CAM技术较普遍的为美、日、德等国。例如，日本丰田汽车公司于1965年将数控用于模具加工。20世纪80年代初期开始采用覆盖件冲模CAD/CAM系统。该系统包括设计覆盖件的NTDFB和CADEIT软件和加工凸、凹模的TINCA软件。利用三坐标测量仪测量粘土模型，并将数据送人计算机。将所得图形经平滑处理后，再把这些数据用于覆盖件设计、冲模的设计与制造。该系统有较强的三维图形功能，可在屏幕上反复修改曲面形状，使工件在冲压成形时不致产生工艺缺陷，从而保证了模具和工件的质量。模具型面的模型保存在数据库中，TINCA软件可利用这些数据，进行模具型面的数控加工。

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　　(2)国内模具CAD/CAM技术的应用现状

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　　经过近几十年的发展，在国内的模具生产中，CAD/CAM技术已经得到广泛的应用。模具行业已引进相当数量的国外CAD/CAE系统，如: Unigraphics(UG)、SOLIDEDGE、AutoCAD、SolidWorks、Pro/Engineer等。并配置了运行速度快、性能高的计算机。

　　但是对于国内一些大型模具企业，它们的CAD/CAM应用状况多停留在从国外购买先进的CAD/CAM系统和设备，但在其上进行的二次开发较少，资源利用率低;对于国内一些中小型模具企业，它们的CAD/CAM应用很少，有些仅停留在以计算机代替画板绘图。所以有必要改善国内模具企业的CAD/CAM应用状况，使它们真正做到快速、准确地对市场做出反应，并使制造的模具产品质量高、成本低，即达到敏捷制造的目的。

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　　六、我国模具CAD/CAM软件自主开发和二次开发情况

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　　我国模具CAD/CAE的开发开始于20世纪70年代末，发展也很迅速。在微机平台上开发CAD/CAM软件方面我国与国外起点差不多，都是使用Visual C++，OpenGL等工具进行软件开发，国内许多高校、软件公司和企业在此基础上开发出了先进的，有自己特色，符合中国用户习惯的CAD/CAE软件或模块，其中有一些成果已经得到了推广和使用。国内开发适合模具行业的CAD/CAM软件，主要采用两种途径——在现有CAD/CAM平台上进行二次开发和开发拥有自主版权的CAD/CAM系统。

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　　(1)基于现有模具CAD/CAM平台二次开发成果

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　　华中科技大学1997推出了HSC2.0注射模CAD/CAE/CAM集成系统，HSC2.0系统以AUTOCAD软件包为图形支撑平台，包括模具结构设计子系统，结构及工艺参数计算较核子系统，塑料流动、冷却等子系统等。合肥工业大学基于AUTOCAD与MDT的三维参数化注射模系统IPMCADV4.0。

　　(2)自行开发的拥有自主版权的模其CAD/CAM系统

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　　由北京某软件有限公司推出的三维电子图板和CAXA—ME制造工程师2000，能进行3D零件设计与NC加工，其特点是基于3D参数化的特征设计，实现了实体、曲面和NC加工的协调与统一。上海交通大学中模公司开发的金属塑性成型三维有限元仿真系统，其刚(粘)塑性有限元分析器和动态边界处理技术达到了国际先进水平。吉林金网格模具工程研究中心所开发的冲压模具CAD/CAE/CAM一体化系统。浙江大天电子信息工程有限公司开发的基于特征的参数化造型系统GS一CAD98。金银花(Lonicera)系统是由广州红地技术有限公司开发的基于STEP标准的CAD/CAM系统。开目CAD是华中理工大学机械学院开发的具有自主版权的基于微机平台的CAD和图纸管理软件。中科院凯思软件集团及北京凯思博宏应用工程公司开发了具有自主版权的PICAD系统及系列软件。这些软件已经在许多模具行业中的企业得到推广和应用。