模具设计与制造一体化技术

　　模具是进行制造业产品零件，包括冲件、塑件、锻件、橡胶件、玻璃与陶瓷件等成形加工的专用成型工具、专用工装，也是专用技术产品。模具将根据制造业产品零件的形状、尺寸与尺寸精度、表面质量等技术要求与生产批量，进行专门设计与制造。模具是制造业的核心技术装备。模具工业不发达将严重影响汽车、IT与电子技术产品、机电产品、航空（天）与船舶和建材、家用电器等制造业产品的生产。模具网CEO罗百辉认为，研究模具的现代化设计与制造技术，研究模具设计制造过程中的实践经验，以及生产过程的技术管理与过程控制，并使之形成规范，形成专家系统，对提高模具生产技术与管理水平、提高模具企业核心竞争能力，将至为重要。在模具生产过程控制与管理的环境下，在模具高度标准化的技术基础上，实行模具信息化、数字化设计与制造过程，实质就是实行模具CAD/CAE/CAM设计与制造一体化过程。其中：

　　CAD：是指借助软件，对模具型件进行造型与其结构和模具结构系统建立数模的过程。CAM：指根据型件及其结构数模制订型件型面成形加工代码、设置成形加工工艺条件和型件加工程序。并将这些信息传递给CNC机床，实行数字化加工。

　　CAE：则指借助软件对模具型件造型、模具结构系统及结构参数进行仿真、模拟试验，即实行虚拟的设计与型件成形加工，以验证经CAD/CAM设计的模具结构系统与型件成形加工代码与加工程序的正确性，合理性。

　　CAD、CAE软件，是建立在经验数据、经验公式和理论数据与公式相比较的基础上，形成型件造型、模具系统结构与参数，型件成形加工过程与制件（冲件、塑件等）成形工艺过程的仿真、模拟数模或称CAD、CAE软件。

　　新一代模具CAD/CAM软件技术

　　目前，英、美、德等国及我国一些高等院校和科研院所开发的模具软件，具有新一代模具CAD/CAM软件的智能化、集成化、模具可制造性评价等特点。罗百辉表示，新一代模具软件应建立在从模具设计实践中归纳总结出的大量知识上。这些知识经过了系统化和科学化的整理，以特定的形式存储在工程知识库中并能方便 地被模具所调用。在智能化软件的支持下，模具CAD不再是对传统设计与计算方法的模仿，而是在先进设计理论的指导下，充分运用本领域专家的丰富知识和成功 经验，其设计结果必然具有合理性和先进性。

　　新一代模具软件以立体的思想、直观的感觉来设计模具结构，所生成的三维结构信息能方便地用于 模具可制造性评价和数控加工，这就要求模具软件在三维参数化特征造型、成型过程模拟、数控加工过程仿真及信息交流和组织与管理方面达到相当完善的程度并有 较高集成化水平。衡量软件集成化程度的高低，不仅要看功能模块是否齐全，而且要看这些功能模块是否共用同一数据模型，是否以统一的方式形成全局动态数据 库，实现信息的综合管理与共享，以支持模具设计、制造、装配、检验、测试及投产的全过程。

　　模具可制造性评价功能在新一代模具软件中的作用十分重要，既要对多方案进行筛选，又要对模具设计过程中的合理性和经济性进行评估，并为模具设计者提供修改依据。

　　在新一代模具软件中，可制造性评价主要包括模具设计与制造费用的估算、模具可装配性评价、模具零件制造工艺性评价、模具结构及成形性能的评价等。 新一代软件还应有面向装配的功能，因为模具的功能只有通过其装配结构才能体现出来。采用面向装配的设计方法后，模具装配不再是逐个零件的简单拼装，其数据结构既能描述模具的功能，又可定义模具零部件之间相互关系的装配特征，实现零部件的关联，因而能有效保证模具的质量。

　　中国模具设计技术水平有待提高

　　近十年来，我国模具CAD/CAE/CAM技术取得了长足的进步。我国模具行业已广泛采用了CAD/CAE/CAM技术，在应用中取得了显著效益，其中{zd0}的技术进步无疑是三维CAD方面的深入应用。一汽模具、天汽模、东风模具、福田潍坊模具等企业的的三维CAD普及率很高，其他骨干企业正在加快进行二维CAD到三维CAD的过渡。

　　但与国外发达国家相比，我国模具CAD/CAE/CAM技术水平在以下几方面仍有待提高：

　　1、CAD/CAE/CAM软件开发进度

　　目前三维CAD/CAM软件的核心技术仍掌握在欧美日等发达国家手中，中国的三维CAD/CAM市场几乎被国外产品垄断。每年中国制造企业采购三维CAD/CAM软件的金额高达几十亿元。

　　2、CAM/CAE与CAD同步发展

　　在应用CAE进行模具方案设计和分析计算方面，我们才刚刚起步，大多还处于试用阶段；在应用CAM技术制造模具方面，由于缺乏先进适用的制造装备，制造工艺水平不高，加工精度与国外先进水平相比还有很大的差距。

　　3、CAD/CAE/CAM整体应用水平

　　目前，较有规模的模具企业都已采图，三维设计的应用尚处在开始阶段，数控加工在模具制造中所占比例仍然较低，与国外先进水平相比，还有相当大的差距。CAE在我国模具行业的应用还不普遍。

　　4、CAD/CAE/CAM知识的集成

　　在目前的注射模设计行业，这些知识主要以经验的形式由资深设计工程师所掌握，随着他们的退休与流失必将造成企业核心技术的流失。在国外已广泛应用知识型CAD/CAM系统。

　　随数控技术和计算机技术的快速发展，CAM/DNC技术已在中国模具企业得到广泛应用。目前众多软件中，针对模具加工特点而开发的专用软件不多，针对高速加工的软件也少。适应模具加工特点、具有高水平数控加工能力和后处理程序、有完善的精密加工和高速加工功能、界面友好、简单易学、备有多种数据格式转换功能和能为系统集成准备条件的软件将是今后发展的方向

　　模具CAD/CAE/CAM技术已发展成为比较成熟的共性技术，硬件和软件的价格已降到中小企业普遍可以接受的水平，再加上微机的普及和应用及微机版软件的推出，模具行业普及CAD/CAM的条件已经成熟，今后必将迅速发展。罗百辉表示，模具CAD/CAE/CAM一体化及软件的宜人化、集成化、智能化、网络化将是今后的发展方向。有条件的企业应积极做好CAD/CAE/CAM技术的深化应用工作，即应用KBE技术和开展企业信息化工程。