第一章現(xiàn)代模具技術(shù)概論-

1、第一章現(xiàn)代模具技術(shù)概論模具計算機輔助設(shè)計，簡稱模具 CAD （Computer Aided Design）；模具計算 機輔助工程，簡稱模具CAE（Computer Aided Engineering）;模具計算機輔助制造， 簡稱模具CAM （Computer Aided Manufacturing）?？v觀國內(nèi)外模具工業(yè)的發(fā)展， 模具CAD/CAE/CAM 技術(shù)是現(xiàn)代模具技術(shù)最重要的組成部分，同時也是改造傳 統(tǒng)模具技術(shù)的關(guān)鍵模具CAD/CAE/CAM的一體化及軟件的宜人化、集成化、智 能化、網(wǎng)絡(luò)化是現(xiàn)代模具技術(shù)發(fā)展的必然趨勢本章重點介紹現(xiàn)代模具技術(shù)的概念和CAD/CAE/CAM系統(tǒng)集成的相關(guān)知識

2、.1。1現(xiàn)代模具技術(shù)發(fā)展概述在現(xiàn)代機械制造業(yè)中，模具行業(yè)為許多行業(yè)起著強有力的支撐作用。隨著 DMC2010（第十三屆中國國際模具技術(shù)和設(shè)備展覽會）的召開，許多現(xiàn)代模具的 新產(chǎn)品和新技術(shù)得以宣傳并得到廣泛的應用。特別是在汽車、家電行業(yè)、航天航 空領(lǐng)域，甚至IT、醫(yī)療器械、軌道交通等電子專用裝備及新興產(chǎn)業(yè)配套領(lǐng)域， 現(xiàn)代模具技術(shù)更是起著舉足輕重的作用。 模具制造能力的強弱和水平的高低是衡 量一個國家機械制造水平的重要標志之一 1。1.1國內(nèi)模具工業(yè)發(fā)展概述1.中國模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀20世紀80年代以來，中國模具工業(yè)迅速發(fā)展，國家也投入數(shù)千萬元的研發(fā) 經(jīng)費，形成近百項技術(shù)成果目前，中國國內(nèi)共有模具

3、生產(chǎn)企業(yè)（廠、點）約 3 萬多個，從業(yè)人員近100萬人，全球模具產(chǎn)量達1000億元人民幣。中國模具工業(yè)在 國民GDP的比重也呈逐年增加的趨勢，具體情況見表1.1。表1.1中國模具工業(yè)進出口情況年份生產(chǎn)廠家產(chǎn)值（億元）進口模具 （億美元）出口模具（億美元）2000170002809.771.7420011700031011。121.8820021700036012.722.5220032000045013.693。3720042000053018。134。9120053000061020.687.3820063000071020。4710.4120073000072020.5314。132008

4、3000095020。419.2220093000098019.618.432010 （4 月底）3000010002019在現(xiàn)代模具工業(yè)總產(chǎn)值中，沖壓模約占 37%,塑料模約占43%，鑄造模（包 含壓鑄模）約為10%,鍛模、輪胎模、玻璃模等其他類模具約占 10%，如圖1。1 所示.與工業(yè)發(fā)達國家的模具類別比例基本一致。塑料模43%圖1。1我國模具比例分配模具具體生產(chǎn)狀況如下。1）沖模（Stamping Die）使金屬或非金屬板材或型材分離、成形或接合而得到制件的工藝裝備稱為沖 模.在整個機電產(chǎn)品制造中沖壓工藝應用非常廣泛，而沖模是實現(xiàn)沖壓工藝最主 要工藝裝備。因此，沖模在機械制造業(yè)中占有重要

5、的地位.近年來多工位級進模 和多功能模具發(fā)展十分迅速，特別是精沖技術(shù)及精沖模具CAD系統(tǒng)的研究成為沖壓技術(shù)一個新的發(fā)展領(lǐng)域。沖模的生產(chǎn)過程包括從原材料通過鑄造、鍛造、切削加工和特種加工等加工 成設(shè)計圖樣所要求的沖模零件，再按設(shè)計、工藝規(guī)程的技術(shù)要求，將沖模零件裝 配成模具的過程。其中精沖具有優(yōu)質(zhì)、高效及低消耗的特點，在鐘表、儀器儀表、精密機械、摩托車和汽車等現(xiàn)代工業(yè)中得到了廣泛的應用。圖1.2為通過沖模得到的典型的沖模產(chǎn)品實體零件。圖1.2典型的沖模產(chǎn)品提高沖模技術(shù)水平可從兩個方面入手，一方面是提高所體現(xiàn)的沖壓工藝水平 開發(fā)沖壓新工藝；另一方面是通過采用計算機技術(shù)（沖模 CAD、CAE、CAM

6、技 術(shù)）和先進制造技術(shù)（數(shù)控多軸聯(lián)動加工中心、CNC高精度電火花和線切割加工、CNC點位坐標鏜、坐標磨和連續(xù)軌跡坐標磨等）提高沖模設(shè)計和制造的水 平。目前,基于變異模板的三維冷沖模 CAD系統(tǒng)的研制成功，在全面系統(tǒng)地總結(jié) 汽車配件冷沖模設(shè)計中各個組成部分的設(shè)計特征與變化特點的基礎(chǔ)上，以參數(shù) 化、變量化的零部件設(shè)計為先導，以模板的可變異組裝邏輯為手段，解決冷沖壓 模具中落料、沖孔、彎曲、拉深、切斷、壓形、翻邊、壓印八種工藝和落料沖孔、 落料拉深、沖孔拉深三種復合模的計算機輔助設(shè)計，包括輸入制件處理、模具零 件三維造型、平面圖輸出、模板修改、模板復合五個模塊軟件獨創(chuàng)了一套具有豐富語法結(jié)構(gòu)的TDL模

7、板設(shè)計語言，將模板技術(shù)靈活地運用于模具 CAD系統(tǒng)中， 通過統(tǒng)一性的模板修改豐富了模板變異的內(nèi)涵，使系統(tǒng)具有良好的可擴展性。在處理三維制件時，從邏輯塊分離出物理塊，進而得到制件信息的分離算法。冷沖模CAD專家系統(tǒng),采用專家系統(tǒng)技術(shù)、CAD技術(shù)、面向?qū)ο蠹夹g(shù)、圖 形識別技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、優(yōu)化方法等，在Windows98/NT平臺上以AutoCADR14.0 為支撐軟件，以C+ +ObjectARX、AutoLISP、VFP為開發(fā)工具，實現(xiàn)了沖裁模、 拉深模、擠壓模工藝設(shè)計和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計，可明顯降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率， 延長模具壽命.2）汽車大型覆蓋件模具（Automotive Large C

8、over Die）汽車大型覆蓋件是指汽車車身或駕駛室，覆蓋發(fā)動機和盤底的薄金屬板料制 成的異形體零件。隨著汽車行業(yè)的發(fā)展壯大，汽車大型覆蓋件模具也越來越受到人們的關(guān)注。 近年來，無論是新建的企業(yè)還是經(jīng)過技術(shù)改造的老企業(yè)， 在汽車大型覆蓋件的生 產(chǎn)上,大量采用了先進的數(shù)控技術(shù)。包括三軸至五軸的高速加工機床、大型龍門 式加工中心和數(shù)控銑床、大型的測量和調(diào)試設(shè)備及多軸數(shù)控激光切割機等生產(chǎn)汽車覆蓋件模具的水平和能力已經(jīng)大大提高。 企業(yè)使用三維CAD的已越來越多， 有的企業(yè)已經(jīng)達到百分之百的應用。與此同時，CAE技術(shù)也得到廣泛應用.數(shù)字化制造、逆向工程、并行工程、靈敏制造、精益生產(chǎn)等先進技術(shù)也已在汽車覆

9、蓋 件模具生產(chǎn)中得到了應用，并產(chǎn)生了良好效果。在模具廠普遍采用CAPP雖然有很大難度，但也不乏成功的例子，如圖 1。3為汽車覆蓋件的模型圖。圖1。3汽車模具覆蓋件的模型一批留學美國和加拿大并在美國汽車模具行業(yè)從業(yè)多年的技術(shù)人員在重慶 組建了 DSI數(shù)碼模系統(tǒng)（重慶）有限公司,創(chuàng)建和應用了數(shù)碼模技術(shù)。這項技術(shù) 依靠先進模具與沖壓工藝的設(shè)計和模擬技術(shù)相結(jié)合的模具專家系統(tǒng)，將推進國內(nèi)傳統(tǒng)的制模方式向計算機技術(shù)為支撐的模具工程方向轉(zhuǎn)變的進程，對縮短模具生產(chǎn)周期及降低成本，將起到很好的作用。一些企業(yè)已實現(xiàn)了 CAD/CAE/CAPP/CAM 體化，提升了企業(yè)的綜合水平。 其生產(chǎn)流程如圖1.4所示.其它如

10、測量技術(shù)、表面涂鍍技術(shù)、綜合檢具工裝、標準 化應用以及快速成型技術(shù)與快速經(jīng)濟模具成功結(jié)合，取得了不小的進步。2010預計汽車覆蓋件模具行業(yè)增速將達20%，汽車覆蓋件模具的市場容量將達 95105 億元。1。4覆蓋件模具生產(chǎn)流程圖3）塑料模（Plastic Mould）塑料模是指用塑料（一般為環(huán)氧樹脂）制成的模樣?；蛞云渌牧蠟榛w表 面覆蓋一層塑料的復合材料模。我國塑料模具發(fā)展迅速，目前塑料模具在整個模具行業(yè)中所占比重約為30%,在模具進出口中的比重高達 50%70%。隨著中國機械、汽車、家電、電 子信息和建筑建材等國民經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，這一比例還將持續(xù)提高。制造一款普通轎車約需200多

11、副內(nèi)飾件模具，制造保險杠、儀表盤、油箱、方向盤 等所需的大中型塑料模具僅約 50%能夠滿足。塑料建材大量替代傳統(tǒng)材料也成為 趨勢，預計2010年全國塑料門窗和塑管普及率將達到 30%50%,塑料排水管市 場占有率將超過50%,這些都會大大增加對模具的需求，生活中典型的塑料模具 制品如圖1.5所示。圖1。5典型的塑料模具制品模具市場的總體趨勢是平穩(wěn)向上的， 在未來的模具市場中，塑料模具的發(fā)展 速度將高于其它模具在模具行業(yè)中的比例將逐步提高。目前我國塑料模具在高 技術(shù)驅(qū)動和支柱產(chǎn)業(yè)需求的推動下 ,形成了一個巨大的產(chǎn)業(yè)鏈，從上游的原輔材 料工業(yè)和加工、檢測設(shè)備到下游的機械、汽車、摩托車、家電、電子通

12、信、建筑 建材等幾大應用產(chǎn)業(yè)，塑料模具發(fā)展一片生機。目前塑料制品的應用日漸廣泛， 為塑料模具提供了一個廣闊的市場 ,同時對模具也提出了更高的要求，大型化、 高精度、多功能復合型的模具將受到青睞。與此同時 ,建筑、家電、汽車等行業(yè) 對塑料模具的需求量都很大。 據(jù)估計，僅汽車、摩托車行業(yè)每年就需要 100 多億 元的模具，彩電模具每年也有約 28 億元的市場 .4) 壓鑄模( Die Casting Mould)壓鑄模是指將熔融合金在高壓、 高速條件下充型， 并在高壓下冷卻凝固成形 的精密鑄造方法 . 壓鑄模具比例也呈現(xiàn)逐年增大的趨勢。很據(jù)中國模具工業(yè)協(xié)會 經(jīng)營管理委員會編制的全國模具專業(yè)廠今本情

13、況統(tǒng)計 , 壓鑄模具約占各類模 具總產(chǎn)值的 5%,年增長速度高達 25。 2006 年全國壓鑄件的總產(chǎn)量就已經(jīng)突破 100萬噸, 年產(chǎn)值達 480億。壓鑄模生產(chǎn)發(fā)展趨勢向著精密、復雜、大型模具方向發(fā)展 , 縮短模具的制造 周期，提高模具的加工質(zhì)量?，F(xiàn)代產(chǎn)品更新?lián)Q代加速、 競爭激烈、 縮短模具制造周期、 提高壓鑄模質(zhì)量是 一項緊迫的任務， 需要應用先進的制造技術(shù)作為保障。 隨著對鑄件性能要求的不 斷提高，壓鑄工藝也向新的方向拓展，主要有以下幾種：(1) 真空壓鑄(2 )充氧壓鑄(3) 定向抽氣充氧壓鑄(4 )氣流負壓壓鑄(5) 雙壓射沖頭壓鑄(6) 黑色金屬壓鑄(7) 半固態(tài)金屬壓鑄等 計算機輔

14、助工程在壓鑄中的應用成為提高壓鑄技術(shù)水平的重要途徑， 目前計 算機在壓鑄領(lǐng)域研究的重點是半固態(tài)過程、 低壓鑄造過程、 壓鑄充型過程的數(shù)值 模擬。5) 模具標準件 (Mold standard Parts) 模具標準化程度和應用水平是衡量模具工業(yè)水平的重要標志 . 模具的標準化 程度決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、 效率和效益。 工業(yè)較為發(fā)達的國家， 對標準化工作都十 分重視，我國也在逐步加強模具的標準化程度 . 但我國模具的標準化程度和應用 水平還比較低，樂觀地估計不足 30%，目前我國共發(fā)布了 90 多項標準，其中沖 模標準 22 項、塑料模具標準 20 余項, 與國外工業(yè)發(fā)達國家 7080相比，尚有 較

15、大的差距 . 現(xiàn)在生產(chǎn)銷售廠家雖然逐年增加，但大多數(shù)是規(guī)模小、設(shè)備陳舊、 工藝落后、 成本高、效益低。只有普通中小型標準沖模模架和塑料模模架、 導柱、 導套、推桿、模具彈簧、氣動元件等產(chǎn)品，商品化程度較高，可基本滿足國內(nèi)市 場的需求，并有部分出口 .據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，采用專業(yè)化生產(chǎn)的標準件比自制標準件其配合精度和位置 精度將至少提高一個數(shù)量級， 并可保證互換性 , 提高模具的使用壽命 , 進而促進行 業(yè)內(nèi)部經(jīng)濟體制、 經(jīng)營機制以及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)治理方面的改革， 實現(xiàn)專業(yè)化和 規(guī)模化生產(chǎn)， 并帶動模具標準件商品市場的形成與發(fā)展。 廣泛應用標準件可縮短 設(shè)計制造周期達2540% ;可節(jié)約由于使用者自

16、制標準件所造成的社會工時， 減少原材料及能源的浪費；可為模具CAD/CAM等現(xiàn)代技術(shù)的應用奠定基礎(chǔ)；可顯 著提高模具的制造精度和使用性能。2. 中國模具技術(shù)的發(fā)展方向現(xiàn)代模具與傳統(tǒng)模具不同， 它不僅形狀與結(jié)構(gòu)十分復雜， 而且技術(shù)要求更高， 是傳統(tǒng)的模具制造方法無法實現(xiàn)的， 必須借助于現(xiàn)代化科學技術(shù)的發(fā)展， 采用先 進制造技術(shù)，才能達到技術(shù)要求。根據(jù)國家“十二五”發(fā)展規(guī)劃提供的資料，未 來十年 ,中國模具工業(yè)和模具技術(shù)的主要發(fā)展方向?qū)ǎ?）超大型、超精密、長壽命、高效模具。2）多種材質(zhì)、多種顏色、多層多腔、多種成型方法一體化。3） 為各種快速經(jīng)濟模具，特別是與快速成型技術(shù)相結(jié)合的RP/RT

17、技術(shù)。4）模具設(shè)計、加工及各種管理將向數(shù)字化、信息化、CAD/CAE/CAM/CAPP 以 PDM/PLM/ERP 等智能化、集成化和網(wǎng)絡(luò)化。5）更高性能及滿足特殊用途的模具新材料及先進的加工方法。6）各種模具型腔表面處理技術(shù)，如涂覆、修補、研磨和拋光等新工藝。7）逆向工程、并行工程、復合加工及虛擬技術(shù) .8）熱流道技術(shù)、氣輔和其它注射成型工藝及模具技術(shù)。9）模具標準化 .10）“綠色模具”即模具從結(jié)構(gòu)設(shè)計、原材料選用、制造工藝、模具修復和 報廢,以及在模具的回收利用等方面考慮其節(jié)約資源、重復使用、利于環(huán)保等可持續(xù)發(fā)展這一趨勢。3。我國與國外模具行業(yè)的差距我國的模具行業(yè)與國外的差距見表 1.2

18、表1。2我國模具行業(yè)與國外模具行業(yè)的差距國際國內(nèi)生產(chǎn)加工型腔加工基本上采用數(shù)控加工，高速銃削應用普遍基本上采用數(shù)控加工，高速銃削應用普遍CAD/CAE/CAM技術(shù)基本普及基本普及三坐標測量已普及應用已普及應用制 造 精 度（艸）塑料模0.0050。 010.020。05壓鑄模0.010。030.020。05冷沖模0.0020.0050。 0050。 01鍛模0.0020.0030。 0050。 01級進模0。000230.00050.0003 0.001生 產(chǎn) 周 期汽車覆蓋件模具半年左右半年左右大型塑料模具34個月45個月高精度多工位級進模24個月24個月模具壽命同類同檔次模具與外基本持平，

19、部分還需逐步提高標準化程度70%以上，標準件品種規(guī)格多、質(zhì)量咼、交貨塊10%以下，標準件品種規(guī)格少、質(zhì)量低、交貨期長專業(yè)化水平專業(yè)廠生產(chǎn)的商品模具占行業(yè)總產(chǎn)值的70%以上專業(yè)廠生產(chǎn)的商 品模具占行業(yè)總 產(chǎn)值的 60 %80%經(jīng)濟效益工業(yè)先進國家 2030萬美元/年人市場份額1200億元4. 我國模具行業(yè)發(fā)展的制約因素近年來我國模具行業(yè)雖然一直在不斷發(fā)展壯大，但是在發(fā)展中也存在著許多 不容忽略的潛在問題。例如：國內(nèi)產(chǎn)品大多只能列入科技含量比較低的中低端產(chǎn) 品，而我國現(xiàn)在廣泛需要的汽車及零部件生產(chǎn)、航天航空等領(lǐng)域的高端模具則大 多需要從美國、德國、日本等國外企業(yè)購買。我們的行業(yè)發(fā)展還需要加強進一步

20、 的完善，使國內(nèi)的企業(yè)逐步具有生產(chǎn)高端模具的能力。我國模具行業(yè)的制約因素主要體現(xiàn)在企業(yè)結(jié)構(gòu)不合理、缺乏戰(zhàn)略聯(lián)盟和服務平臺不完善。國外模具工業(yè)發(fā)展概述根據(jù)亞洲模具協(xié)會聯(lián)盟的綜合統(tǒng)計，國外主要模具生產(chǎn)國包括亞洲地區(qū)的日 本、歐洲地區(qū)的德國、美洲地區(qū)的美國、意大利、葡萄牙等.國外的主要模具生產(chǎn)國家和地區(qū)如下：1。日本20世紀末日本的模具產(chǎn)值一度位居世界第一位，約占全球的 40%，但由于近 幾年亞洲其他國家和地區(qū)模具工業(yè)大規(guī)模發(fā)展，成本的增加和技術(shù)競爭力的增 強，日本模具產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值逐年減少，到2007年日本模具的年需求降到4100億日元左 右，價格也下降了近20%。但日本模具產(chǎn)業(yè)仍然代表了世界級的技術(shù)水

21、平 ，并在 高精密加工技術(shù)方面下足了功夫，以與一般模具區(qū)別，把創(chuàng)造高附加值的加工產(chǎn) 品作為日本模具業(yè)的努力方向。日本模具日本共有模具消費廠約10000家，其中20人以下的占91%以上。日本塑料模具、粉末冶金模具、壓鑄模具增長分明，沖壓 模具和鍛造模具則絕對呈增加趨向。模具的技巧開發(fā)重要向高精度、高速率、短 命命、復雜、大型、一體化和高功能諸方面開展。2. 德國德國擁有世界先進的汽車、 船舶等制造技巧，是世界上重要的制造大國之一。 受下游行業(yè)需求影響， 德國模具在世界上具有較為緊要的位置。 由于德國預將技 術(shù)含量較高的制造業(yè)作為其立國之本， 估計未來德國將增強技術(shù)含量較高的模具 的研究和開發(fā) .

22、3. 美國近年來，受全球經(jīng)濟危機的影響，美國制造業(yè)陷入困境 ,制造業(yè)開始向全球 轉(zhuǎn)移。但是美國模具制造業(yè)在數(shù)控機床方面實力比較雄厚， 它首先結(jié)合汽車、 軸 承生產(chǎn)需求， 充分發(fā)展了大批量自動化所需的自動線， 而且電子、 計算機技術(shù)在 世界上一直處于領(lǐng)先地位 .2006年全美專用工具 ,模具和裝卡具總收入約 82。9 億 美元，總利潤 24。88，計 20.6 億美元。進出口總值 14。3 億美元。主要貿(mào)易 國為:日本、加拿大、德國、墨西哥中國等。4. 意大利 塑料橡膠加工機械和模具制造行業(yè)是意大利機械制造聯(lián)盟十個專用機械制 造行業(yè)之一，擁有 500 余項歐洲專利，專業(yè)化程度高，技術(shù)領(lǐng)先，產(chǎn)品多

23、樣 .其 產(chǎn)值占到機械制造聯(lián)盟十個行業(yè)總產(chǎn)值的 16.5，國內(nèi)市場銷售額占 20%，出口 進口分別占 13。8、 15，貿(mào)易余額占 13.4%。根據(jù)意大利塑料橡膠加工機械 和模具制造行業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)顯示， 2006 年意大利塑料橡膠加工機械和模具制造業(yè) 實現(xiàn)產(chǎn)值 38 億歐元 .5. 葡萄牙葡萄牙模具工業(yè)發(fā)展始于 1943 年,在注塑模具行業(yè)處于領(lǐng)先地位。在 1980 年的時候，葡萄牙的模具產(chǎn)品就已經(jīng)遠銷 50 多個國家。目前葡萄牙模具擁有企 業(yè)300家，以中小型企業(yè)為主，大部分集中在馬里尼亞格蘭特和奧利維拉德阿澤麥伊斯兩個城市總從業(yè)人口 7500人。葡萄模具工業(yè)整體水平的提高主要 依賴于技術(shù)發(fā)展

24、、 合理生產(chǎn)和質(zhì)量控制計劃、 不斷更新設(shè)備和加強專業(yè)技術(shù)投資 等因素。隨著技術(shù)的發(fā)展和日益完善， 葡萄牙模具企業(yè)專業(yè)化程度不斷提高， 不 少企業(yè)已經(jīng)逐步實現(xiàn)向模胚、 拋光、大型模具和高精度模具等特定專業(yè)領(lǐng)域發(fā)展。1。 1.3 現(xiàn)代模具技術(shù)發(fā)展趨勢為了適應信息社會和經(jīng)濟全球化不斷發(fā)展的進程， 模具行業(yè)發(fā)展趨勢主要是 模具產(chǎn)品向著更大型、 更精密、 更復雜及更經(jīng)濟快速方面發(fā)展。 伴隨著產(chǎn)品技術(shù) 含量的不斷提高，模具生產(chǎn)向著信息化、數(shù)字化、無圖化、精細化、自動化方面 發(fā)展；模具企業(yè)向著技術(shù)集成化、設(shè)備精良化、產(chǎn)品品牌化、管理信息化、經(jīng)營 國際化方向發(fā)展 ,具體的發(fā)展趨勢如下：1. 模具日趨大型化一方

25、面是由于用模具成型的零件日漸大型化， 另一方面是由于生產(chǎn)效率要求 發(fā)展一模多腔。2. 模具標準件的應用將日漸廣泛推進模具標準件大批量規(guī)?；a(chǎn)， 搞好模具標準件的產(chǎn)需銜接， 促進模具 標準件使用覆蓋率的不斷提高和行業(yè)的不斷發(fā)展。 擴大模具標準件的品種， 提高 其精度，提高生產(chǎn)集中度，實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。3。推廣應用高速、高精加工技術(shù)并研制相應設(shè)備 高速高精加工包括高速高精切削加工和高速高精電加工及復合加工等。 在未 來 15 年左右的時間里，我國機床行業(yè)應向模具行業(yè)逐步提供適合于模具高速高 精加工的相應設(shè)備，如有可能，建議開發(fā)擁有自主知識產(chǎn)權(quán)、精度能達到 0.0001mm的高精度模具制造設(shè)備。4.

26、 大力發(fā)展和推廣信息化、數(shù)字化技術(shù) 例如逆向工程、并行工程、敏捷制造技術(shù)的研發(fā)及推廣應用;包括大型級進模及高精密和高復雜性的高技術(shù)含量的先進模具三維設(shè)計和制造技術(shù)的研發(fā);包括沖壓工藝設(shè)計系統(tǒng)、模具型面設(shè)計系統(tǒng)、成形分析系統(tǒng)、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計系統(tǒng)、 模具 CAM 系統(tǒng)和沖壓專家咨詢系統(tǒng)的車身模具數(shù)字化設(shè)計制造系統(tǒng)的研發(fā);模具的集成、柔性及自動加工技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)虛擬技術(shù)等。5。模具制造新工藝、新技術(shù)模具制造的節(jié)能、 節(jié)材技術(shù)，模具熱處理、表面光整加工和表面處理新技術(shù) 等.6。加強產(chǎn)學研合作，推進模具行業(yè)科技攻關(guān)工作 建議政府有關(guān)部門建立模具發(fā)展基金， 用以模具行業(yè)共性技術(shù)的開發(fā)、 研究和創(chuàng)新項目，并對 “

27、龍頭企業(yè) ”作重點支持。要在國家有關(guān)部門大力支持下,加強產(chǎn)學研合作， 推進模具行業(yè)科技開發(fā)和技術(shù)攻關(guān)工作， 組織行業(yè)內(nèi)產(chǎn)學研重點單 位，分工合作，聯(lián)合工作，爭取早出成果，多出成果，共同享受成果，并使成果 產(chǎn)業(yè)化，以迅速提高行業(yè)的技術(shù)水平。7。建立國際性模具檢測中心隨著模具工業(yè)的不斷發(fā)展 ,模具質(zhì)量檢測工作已越來越迫切，但至今我國只 有一個國家級檢測中心 ,建議建立更多國際性的檢測中心 .1。 2 模具 CAD/CAE/CAM 概述模具 CAD/CAE/CAM 是改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的關(guān)鍵技術(shù)， 是一項高科技、 高效益的系統(tǒng)工程。它以計算機軟件的形式，提供一種有效的輔助工具,使工程技術(shù)人員借助于

28、計算機對產(chǎn)品性能、 模具結(jié)構(gòu)、成形工藝、 數(shù)控加工及生產(chǎn)管理 進行設(shè)計和優(yōu)化。1。2。1 CAD/CAE/CAM 定義CAD(Computer Aided Design)是計算機輔助設(shè)計。CAD是指技術(shù)人員以高 速計算能力和顯示圖形的計算機為工具，用專業(yè)的知識和方法對產(chǎn)品進行繪圖、 分析計算和編寫技術(shù)文件， 將計算機的海量存儲和高速數(shù)據(jù)處理與人的創(chuàng)造性思 維有機結(jié)合起來等設(shè)計活動的統(tǒng)稱 .用于 CAD 的計算機軟件及外部設(shè)備， 總稱為 CAD 系統(tǒng)。CAE (Computer Aided Engineering)是用計算機輔助工程。CAE是指求解復 雜工程和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)強度、 剛度、屈曲穩(wěn)定性、

29、動力響應、熱傳導、三維多體接觸、 彈塑性等力學性能的分析計算以及結(jié)構(gòu)性能的優(yōu)化設(shè)計等問題的一種近似數(shù)值 分析方法 .CAM (computer Aided Manufacturing)是計算機輔助制造.利用計算機來進 行生產(chǎn)設(shè)備管理控制和操作的過程。它輸入信息是零件的工藝路線和工序內(nèi)容， 輸出信息是刀具加工時的運動軌跡 (刀位文件)和數(shù)控程序 .核心是計算機數(shù)值控 制 (簡稱數(shù)控)，數(shù)控的特征是由編碼在穿孔紙帶上的程序指令來控制機床.1.2.2 模具 CAD/CAE/CAM 發(fā)展現(xiàn)狀CAD/CAE/CAM 是工程技術(shù)人員以計算機系統(tǒng)為工具 ,綜合應用多學科專業(yè) 知識進行產(chǎn)品設(shè)計、分析、優(yōu)化及生

30、產(chǎn)過程問題求解的先進數(shù)字信息處理技術(shù)。1. 技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀我國雖然很早就開始制造和使用模具， 但是長期以來未形成高技術(shù)含量的產(chǎn) 業(yè).直到 20 世紀 80 年代后期，隨著科技的進步，模具工業(yè)才駛?cè)肟焖侔l(fā)展的軌 道。如吉林大學依托一汽對汽車覆蓋件 CAD/CAM 系統(tǒng)的研究已經(jīng)取得顯著成 效，華中科技大學模具技術(shù)國家重點實驗室在 AutoCAD 軟件平臺上開發(fā)出基于 特征的級進模 CAD/CAM 系統(tǒng) HMJC ，上海交通大學為瑞士法因托( Finetool) 精沖公司開發(fā)成功精密沖裁級進模 CAD/CAM 系統(tǒng)，西安交通大學開發(fā)出多工 位彎曲級進模 CAD 系統(tǒng)等，這些 CAD/CAM 系統(tǒng)的研

31、發(fā)促進了國內(nèi)模具行業(yè)快 速發(fā)展。國內(nèi)也有一批科研單位和高校投入有限元技術(shù)的研究、 開發(fā)和應用。 如： 大連理工大學的JIFEX,鄭州機械研究所的紫瑞，北京農(nóng)機學院的有限元分析系 統(tǒng)。在模具 CAE 方面， 如湖南大學的沖壓 CAE 系統(tǒng)， 華中科技大學沖壓成型快 速分析軟件FASTAMP，清華的鑄造CAE分析軟件FTStar,華北工學院的鑄造 分析軟件 CASTsoft 等,但是我國的 CAD/CAE/CAM 系統(tǒng)的集成度相對國外來說 都比較弱。國外模具 CAD/CAM 技術(shù)的研究始于上世紀 60 年代，到 70 年代已經(jīng)研制 出了模具 CAD/CAM 的專門系統(tǒng)，推出了面向中小型企業(yè)的 CA

32、D/CAM 的商業(yè) 軟件，可應用于各種類型的模具設(shè)計和制造。1973年，美國的DIE COMP公司率先研制成功PDDC連續(xù)模系統(tǒng)。1977年, 捷克斯洛伐克金屬加工工業(yè)研究所研制成功 AKT 沖模 CAD 系統(tǒng)。 1978年，日 本機械工程實驗室建立 ME1 連續(xù)模設(shè)計系統(tǒng) .1979年,日本旭光學工業(yè)公司研究 成功的沖空模和彎曲模 PENTAX的CAD系統(tǒng)。1985年，日本NISSIN精密機器 公司采用了冷沖模 CAD/CAM 系統(tǒng)。到 80 年代末，美國、日本等工業(yè)發(fā)達國家 的模具生產(chǎn)已有近 50%采用了 CAD/CAM 技術(shù)。 國外在上世紀 60 年代開始開發(fā) 有限元進行軟件，1976年

33、發(fā)行了第一套流動分析軟件利用CAE技術(shù)可以在模具 加工前，在計算機上對整個成型過程進行模擬分析 ,減少甚至避免模具返修報廢、 提高模具質(zhì)量和降低成本等。 目前國外的模具 CAE 技術(shù)已經(jīng)相當成熟 ,完全走向 實用化階段，并取得了顯著效果。 國外著名的 CAE 軟件有 NASTRAN 、ADINA 、 ANSYS、ABAQUS、MARC、COSMOS 等。 文檔為個人收集整理，來源于網(wǎng)絡(luò)文檔為個人收集 整理, 來源于網(wǎng)絡(luò)2。技術(shù)主要內(nèi)容模具 CAD/CAE/CAM 技術(shù)一體化工程系統(tǒng)主要包括以下研究內(nèi)容。1) 設(shè)計制造一體化系統(tǒng)集成框架的開發(fā)研究。 目標是開發(fā)一個先進的集成平臺 ,支持各應用系統(tǒng)

34、的開發(fā)運行。2) 新一代三維幾何設(shè)計系統(tǒng)的開發(fā)研究。使該系統(tǒng)具有強有力的幾何造型和工程繪圖功能,包括利用草圖功能二維建模和三維造型中直接生成工程圖紙， 或接受其他 CAD 軟件傳來的標準格式文件 , 以及能進行基于參數(shù)化特征的精確實體造型。3）35軸的數(shù)控編程系統(tǒng)的開發(fā)研究。使其具有智能的圖形交互式多坐標編程系統(tǒng)， 達到工程化、 實用化的水平 ; 開發(fā)針對制造工藝的計算機輔助模擬系統(tǒng)， 在給定的工程參數(shù)情況下， 該系統(tǒng)能 分析其工藝過程，動態(tài)顯示仿真效果。4）產(chǎn)品有限元分析前后置處理技術(shù)的研究 .在CAD系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，按STEP標準自動建立有限元模型，動態(tài)顯示受力 和變形情況。5）數(shù)據(jù)庫技術(shù)與

35、數(shù)據(jù)交換技術(shù)和接口的開發(fā)研究。 實現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的描述、交換、共享、集成、存檔等管理目標 .6）模具裝配加工及有限元分析工程模擬。用數(shù)值分析的方法對模具的受力和變形進行計算， 從而為優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)、 改 善受力條件提供科學依據(jù)。3。技術(shù)發(fā)展特點1）模具軟件功能集成化。模具軟件功能的集成化即軟件的功能模塊全面， 同時各功能模塊采用同一數(shù) 據(jù)模型，具備信息的綜合管理與共享，支持模具設(shè)計、制造、裝配、檢驗、測試 及生產(chǎn)管理的全過程。英國Delcam公司的系列化軟件就包括了曲面實體幾何造型、復雜形體工程 制圖、工業(yè)設(shè)計高級渲染、塑料模設(shè)計專家系統(tǒng)、復雜形體CAM 、藝術(shù)造型及雕刻自動編程系統(tǒng)、 逆向工程系統(tǒng)

36、及復雜形體在線測量系統(tǒng)等； 以色列 Cimatron 公司的Cimatron系統(tǒng)中包括幾何造型、模具專家、逆向工程、模架庫、NC加工及產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)；澳大利亞 Moldflow公司注塑成型系列分析軟件 MPA （塑 件顧問）、MPX（注塑專家）、MPI （流動、冷卻、翹曲等）以及模具設(shè)計系統(tǒng)等。美國PTC公司CAD/CAE/CAM 集成軟件系統(tǒng) Pro/Engineer；美國EDS公司的 UG;美國SDRC公司的IDEAS集成化CAD/CAE/CAM 軟件，該軟件在曲面 設(shè)計、實體造型、仿真分析、制造、測試和并行工程等方面具有強大的功能，國 際上有福特等許多汽車公司將它作為主流軟件；美國So

37、lidworks 公 司的Solidworks軟件、C mold公司的注塑模CAE分析軟件C-mold;具備復雜曲面 設(shè)計和數(shù)據(jù)仿真功能的法國 Dassault公司的CATIA軟件曲面造型功能較強；德 國 MAGMA 公司的鑄造過程流動與凝固分析軟件 MAGAMASOFT 及 IKV 研究 所的 CAD MOULD ；國外使用較多的還有外型設(shè)計的 Alias/ICEM 、實物造型的 Surface板料沖壓仿真的 LS-DYNA、DYNAFORM、模具設(shè)計的 VAMOS及制 造系統(tǒng)仿真的 SIMPLE+ 等。本文為互聯(lián)網(wǎng)收集 ,請勿用作商業(yè)用途個人收集整理 ,勿做商業(yè)用途 國內(nèi)上海交通大學金屬塑

38、性成型有限元分析系統(tǒng)和沖裁模 CAD/CAM 系統(tǒng); 北京北航海爾軟件有限公司的 CAXA 系列軟件 ;吉林金網(wǎng)格模具工程研究中心的 沖壓模 CAD/CAE/CAM 系統(tǒng)，其主要功能有板料沖壓過程模擬、 預示成形缺陷、 壓機速度分析、坯料形狀優(yōu)化和各向異性、回彈預測等 .2) 模具設(shè)計、分析及制造的三維化。 傳統(tǒng)的二維模具結(jié)構(gòu)設(shè)計已越來越不適應現(xiàn)代化生產(chǎn)和集成化技術(shù)要求。 模具設(shè)計、分析、制造的三維化、要求新一代模具軟件以立體的、直觀的感覺來設(shè) 計模具，所采用的三維數(shù)字化模型能方便地用于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的 CAE 分析、模具可 制造性評價和數(shù)控加工、成形過程模擬及信息的管理與共享。如Pro/E、 UG

39、 、I-DEAS 、 CATIA 等軟件具備參數(shù)化、基于特征、全相關(guān)等特點.另外 ,Cimatron公司的Moldexpert, Delcam公司的Ps-mold及日立造船的Space-E/mold均采用 了 3D 專業(yè)注塑模設(shè)計軟件 ,可進行交互式 3D 型腔、型芯設(shè)計、模架配置及典型 結(jié)構(gòu)設(shè)計。澳大利亞 Moldflow 公司三維真實感流動模擬軟件 MoldflowAdvisers 受到用戶廣泛的應用和好評 .美國 C-mold 公司 3DQuickfill 也有類似功能 .國內(nèi)有華中理工大學研制的同類軟件 HSC3D4.5F 及鄭州工業(yè)大學 Zmold 軟件.上海交通大學開發(fā)了金屬塑性成

40、形三維有限元仿真系統(tǒng)。北航海爾軟件公 司的CAXA三維電子圖板2000和制造工程師2000能進行3D零件設(shè)計和NC加 工，其特點是基于3D、參數(shù)化特征設(shè)計，實現(xiàn)了實體、曲面和NC加工的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。3) 模具軟件的智能化趨勢 .新一代模具軟件要求模具 CAD 不再是對傳統(tǒng)設(shè)計與計算方法的模仿，而是 在先進設(shè)計理論指導下 ,充分運用模具專家的豐富知識和成功經(jīng)驗，克服具體設(shè) 計、工藝人員的經(jīng)驗局限，通過人工智能 CAI 等方法，實現(xiàn)設(shè)計的合理性和先 進性，逐步達到從設(shè)計、分析評估到制造過程的完全自動化。Cimatron 公司的注塑模專家軟件能根據(jù)脫模方向自動產(chǎn)生分型線和分型面 , 生成與制品相對應的型

41、芯和型腔， 實現(xiàn)模架零件的全相關(guān)， 自動產(chǎn)生材料明細表 和供 NC 加工的鉆孔表格，并能進行智能化加工參數(shù)設(shè)定、加工結(jié)果校驗等。而PTC 公司推出的模具專家系統(tǒng) EMX 則更為經(jīng)典， 它具有前面其他模具專家系統(tǒng) 的共有特點外，還能實現(xiàn)模具裝配體的 2D 裝配圖的自動出圖 ,從而大大減輕了模 具設(shè)計工程師的勞動量 ,提高效率 ,減少模具開發(fā)的時間，另外在它的 EMX4 。1 里還強化了產(chǎn)品的成本計算，可以估算模具的總體成本,為模具的效率計算提供了有力依據(jù) ,實現(xiàn)信息技術(shù)及現(xiàn)代管理技術(shù)。4）模具軟件應用的網(wǎng)絡(luò)化趨勢。隨著模具在企業(yè)競爭、 合作、 生產(chǎn)和管理的全球化、 國際化以及計算機軟硬 件技術(shù)的

42、迅速發(fā)展， 使得在模具行業(yè)應用虛擬設(shè)計、 敏捷制造技術(shù)既有必要， 又 有可能。美國近年實現(xiàn)汽車工業(yè)敏捷生產(chǎn) /虛擬工程方案， 使汽車開發(fā)周期從 40 個月 縮短到4個月。Delcam公司最近推出的 CAD/CAM 集成化系統(tǒng)PowerSolution覆 蓋了幾何建模、逆向工程、工業(yè)設(shè)計、工程制圖、仿真分析、快速原型、數(shù)控編 程、測量分析等方面。 系統(tǒng)的每一個功能模塊既可獨立運行， 又可通過數(shù)據(jù)接口 與其它系統(tǒng)兼容，便于實現(xiàn)開放性、兼容性和專業(yè)化的統(tǒng)一。5）并行工程技術(shù)在模具中應用。模具是面向定單式的生產(chǎn)方式， 屬于單性生產(chǎn)， 制造過程復雜， 要求交貨時 間短.利用 CAD、CAM 單元技術(shù)制造

43、模具 ,制造精度低、周期長，為了解決上述 難題，我們將并行工程技術(shù)引入到模具制造過程中。所謂并行工程是設(shè)計工程師在進行產(chǎn)品三維零件設(shè)計時就考慮模具的成型 工藝、影響模具壽命的因素，并進行校對、檢查，預先發(fā)現(xiàn)設(shè)計過程的錯誤。在 初步確立產(chǎn)品的三維模型后， 設(shè)計、制造及輔助分析部門的多位工程師同時進行 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計、工程詳圖設(shè)計、模具性能輔助分析及數(shù)控機床加工指令的編程 , 而且每一個工程師對產(chǎn)品所做的修改可自動反映到其他工程師那里， 大大縮短設(shè) 計、數(shù)控編程的時間。應用Pro/ENGINEER、UG等CAD/CAE/CAM 集成技術(shù)軟件，將原來模具結(jié)構(gòu)設(shè)計、模具型腔、型芯設(shè)計及結(jié)構(gòu)二維設(shè)計、工藝

44、準備、 模具型腔和型芯設(shè)計三維造型、 數(shù)控加工指令編程、 數(shù)控加工的串行工藝路線改 為由不同的工程師同時進行設(shè)計、 工藝準備的并行路線， 不但提高了模具的制造 精度，而且能縮短設(shè)計，數(shù)控編程時間達 40%以上.6）模具高速測量及其逆向工程技術(shù)。 隨著三坐標測量機、掃描儀、便攜式掃描儀、激光跟蹤儀的技術(shù)不斷發(fā)展 與進步，檢測技術(shù)向高速度、高精度、高適應性、數(shù)字化、自動化方向發(fā)展，使得現(xiàn)代測量技術(shù)不斷融入模具產(chǎn)品逆向工程設(shè)計中 ,進一步推動模具制造產(chǎn)品快 速制造的響應能力。逆向工程(Reverse Engineering RE)也稱反向工程或反求 工程，是相對于傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計流程即所謂的正向工程

45、(Forward Engineering,FE) 而提出的。4。技術(shù)水平不足我國模具 CAD/CAE/CAM 技術(shù)近十年來取得了長足的進步。 一汽模具、 天汽模、東風模具、福田濰坊模具等企業(yè)的的三維 CAD 普及率很高。其他骨干 企業(yè)正在加快進行二維 CAD 到三維 CAD 的過渡。 但與國外發(fā)達國家相比還存 在一定的差距。1) CAD/CAE/CAM 軟件開發(fā)進度和水平低。目前三維 CAD/CAM 軟件的核 心技術(shù)仍掌握在歐美日等發(fā)達國家手中，中國的三維 CAD/CAM 市場幾乎被國 外產(chǎn)品壟斷。每年中國制造企業(yè)采購三維 CAD/CAM 軟件的金額高達幾十億元。2) CAM/CAE 的發(fā)展跟

46、不上 CAD. 在應用 CAE 進行模具方案設(shè)計和分析計算 方面，才剛剛起步，大多還處于試用階段；在應用 CAM 技術(shù)制造模具方面，由 于缺乏先進適用的制造裝備， 制造工藝水平不高， 加工精度與國外先進水平相比 還有很大的差距。3) 整體 CAD/CAE/CAM 應用水平低 .目前較有規(guī)模的模具企業(yè)都已彩圖 ,三 維設(shè)計的應用尚處在開始階段 ,數(shù)控加工在模具制造中所占比例仍然較低，與國 外先進水平相比，還有相當大的差距 .CAE 在我國模具行業(yè)的應用還有待提高。文檔為個人收集整理，來源于網(wǎng)絡(luò)個人收集整理，勿做商業(yè)用途1.3 模具 CAD/CAE/CAM 系統(tǒng)構(gòu)成完整的模具 CAD/CAM/CA

47、E 系統(tǒng)包括快速數(shù)字計算及圖形處理功能、幾何 建模功能、處理數(shù)控加工信息的功能、 大量數(shù)據(jù)和知識的存儲及快速檢索與操作 功能、人機交互通信功能、輸入和輸出信息及圖形功能、工程分析功能等。模具 CAD/CAM/CAE 系統(tǒng)的 運 行 環(huán)境由 硬 件 、軟 件所 構(gòu)成 。 圖 1.6 為模 具 CAD/CAE/CAM 系統(tǒng)集成圖。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)CAE模塊圖1.6 CAD/CAE/CAM 系統(tǒng)集成圖靜力分析三維CAD系統(tǒng)工程圖設(shè)計CAM系統(tǒng)NCNC加工仿真后處理設(shè)置1。3.1硬件條件模具CAD/CAE/CAM系統(tǒng)的硬件條件包括計算機主機、外存儲器、輸入 設(shè)備、輸出設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和自動化生產(chǎn)裝備等組成

48、，如圖1.7所示。圖1。7模具CAD/CAE/CAM 集成系統(tǒng)的硬件組成1 主機主機是模具CAD/CA/CAM系統(tǒng)硬件的核心，主要由中央處理器（CPU）及 內(nèi)存儲器（也稱內(nèi)存）組成。CPU包括控制器和運算器，控制器按照從內(nèi)存中取出的指令指揮和協(xié)調(diào)整個計算機的工作 ,運算器負責執(zhí)行程序指令所要求的數(shù) 值計算和邏輯運算。 CPU 的性能決定著計算機的數(shù)據(jù)處理能力、運算精度和速 度.內(nèi)存儲器是 CPU 可以直接訪問的存儲單元，用來存放常駐的控制程序、用戶 指令、數(shù)據(jù)及運算結(jié)果 .衡量主機性能的指標主要有 CPU 性能和內(nèi)存容量。按照 主機性能等級的不同 ,可將計算機分為大中型機、小型機、工作站和微型

49、機等不 同檔次。2。外部存儲器外存儲器簡稱外存， 用來存放暫時不用或等待調(diào)用的程序、 數(shù)據(jù)等信息。 當 使用這些信息時，由操作系統(tǒng)根據(jù)命令調(diào)入內(nèi)存。外存儲器的特點是容量大,經(jīng)常達到數(shù)百MB、數(shù)十GB或更多，但存取速度慢。常見的有磁帶、磁盤 （軟盤、 硬盤）和光盤等。隨著存儲技術(shù)的發(fā)展，移動硬盤、 U 盤等移動存儲設(shè)備成為外 存儲器的重要組成部分3. 圖形終端輸入 /輸出設(shè)備 輸入設(shè)備是指通過人機交互作用將各種外部數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成計算機能識別的電 子脈沖信號的裝置，主要分為鍵盤輸入類（如鍵盤） 、指點輸入類（如鼠標）、圖 形輸入類（如數(shù)字化儀） 、圖像輸入類（如掃描儀、數(shù)碼相機 ）、語音輸入類等。 將

50、計算機處理后的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成用戶所需的形式， 實現(xiàn)這一功能的裝置稱為輸出設(shè) 備.輸出設(shè)備能將計算機運行的中間或最終結(jié)果、過程 ,通過文字、圖形、影像、 語音等形式表現(xiàn)出來，實現(xiàn)與外界的直接交流與溝通 .常用的輸出設(shè)備包括顯示 輸出（如圖形顯示器 ）、打印輸出 （如打印機）、繪圖輸出 （如自動繪圖儀 ）及影像輸 出、語音輸出等 .4。網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備 包括網(wǎng)絡(luò)適配器（也稱網(wǎng)卡） 、中繼器、集線器、網(wǎng)橋、路由器、網(wǎng)關(guān)及調(diào) 制解調(diào)器等裝置， 通過傳輸介質(zhì)聯(lián)接到網(wǎng)絡(luò)上以實現(xiàn)資源共享。 網(wǎng)絡(luò)的連接方式 即拓撲結(jié)構(gòu)可分為星形、總線形、環(huán)形、樹形以及星形和環(huán)形的組合等形式。先 進的 CAD/CAM 系統(tǒng)都是以網(wǎng)絡(luò)的

51、形式出現(xiàn)的 .1。 3。2 軟件條件1。系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件主要包括操作系統(tǒng)、 編程語言系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)通信及其管理軟件， 如圖1.8 所示。圖1。8模具CAD/CAE/CAM 集成系統(tǒng)的軟件組成1）操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)是CAD/CAM/CAE系統(tǒng)的核心，它控制計算機的軟件資源和硬件 資源。其主要功能是硬件資源管理、任務管理、硬件驅(qū)動、基本數(shù)學計算、日常 事務管理、錯誤診斷與糾正、用戶界面管理和作業(yè)管理等。目前廣泛應用的操作 系統(tǒng)有 Windows、UNIX、Linux 等。2）編程語言系統(tǒng)編程語言系統(tǒng)主要是指源程序編輯、庫函數(shù)及管理、語法檢查、代碼編譯、 程序連接與執(zhí)行。按照程序設(shè)計方法的不同，可分為結(jié)構(gòu)

52、化編程語言和面向?qū)ο?的編程語言。按照編程時對計算機硬件依賴程度的不同，可分為低級語言和高級 語言目前廣泛使用面向?qū)ο蟮木幊陶Z言，如 Visual C+、Visual Basic、Java等。3）網(wǎng)絡(luò)通信及其管理軟件網(wǎng)絡(luò)通信及其管理軟件主要包括網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)資源管理、網(wǎng)絡(luò)任務管理、網(wǎng)絡(luò)安全管理、通信瀏覽工具等內(nèi)容。國際標準的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議方案為開放系統(tǒng)互連參考模型”（OSI）,它分為七層有應用層、表示層、會話層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、 數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。CAD/CAM/CAE系統(tǒng)中流行的主要網(wǎng)絡(luò)協(xié)議包括 TCP/IP 協(xié)議、MAP協(xié)議、TOP協(xié)議等。2。支撐軟件支撐軟件一般具有較好的數(shù)據(jù)交換性能、軟件集

53、成性能和二次開發(fā)性能。功 能單一型支撐軟件只提供CAD/CAM/CAE系統(tǒng)中某些典型過程的功能，如交互式 繪圖軟件、三維幾何建模軟件、工程計算與分析軟件、數(shù)控編程軟件、數(shù)據(jù)庫管 理系統(tǒng)等 .功能集成型支撐軟件提供了設(shè)計、分析、造型、數(shù)控編程以及加工控 制等綜合功能模塊。1）交互式繪圖軟件 這類軟件主要以交互方法完成二維工程圖樣的生成和繪制，具有圖形的編 輯、變換、存儲、顯示控制、尺寸標注等功能；具有尺寸驅(qū)動參數(shù)化繪圖功能； 有較完備的機械標準件參數(shù)化圖庫等。 這類軟件繪圖功能很強、 操作方便、 價格 便宜。在微機上采用的典型產(chǎn)品是 AutoCAD 以及國內(nèi)自主開發(fā)的 CAXA 電子圖 板、PI

54、CAD、高華CAD等。2）三維幾何建模軟件這類軟件主要解決零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計問題， 為用戶提供完整準確地描述和顯 示三維幾何形狀的方法和工具，具有消隱、著色、濃淡處理、實體參數(shù)計算、質(zhì) 量特性計算、 參數(shù)化特征造型及裝配和干涉檢驗等功能 ,具有簡單曲面造型功能， 價格適中，易于學習掌握 .這類軟件目前在國內(nèi)的應用主要以 MDT 、 SolidWorks 和 SolidEdge 為主.3）工程計算與分析軟件 這類軟件的功能主要包括基本物理量計算、基本力學參數(shù)計算、產(chǎn)品裝配、 公差分析、有限元分析、優(yōu)化算法、機構(gòu)運動學分析、動力學分析及仿真與模擬 等,有限元分析是核心工具。目前比較著名的商品化有限元

55、分析軟件有SAP、ADINA 、 ANSYS 、 NASTRAN 等，仿真與模擬軟件有 ADAMS 。4）數(shù)控編程軟件這類軟件一般具有刀具定義、 工藝參數(shù)的設(shè)定、 刀具軌跡的自動生成、 后置 處理及切削加工模擬等功能 .應用較多的有 MasterCAM 、 SurfCAM 及 CAXA 制 造工程師等 .5）數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)工程數(shù)據(jù)庫是 CAD/CAM/CAE 集成系統(tǒng)的重要組成部分 ,工程數(shù)據(jù)庫管理系 統(tǒng)能夠有效地存儲、管理和使用工程數(shù)據(jù) ,支持各子系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)傳遞與共享。 工程數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的開發(fā)可在通用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)基礎(chǔ)上， 根據(jù)工程特點進行 修改或補充 .目前比較流行的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)有

56、ORACLE 、 SYBASE 、 FOXPRO、 FOXBASE 等.1.4 CAD/CAE/CAM系統(tǒng)交換技術(shù)模具CAD/CAE/CAM系統(tǒng)是要求產(chǎn)品設(shè)計、工藝分析、加工模擬，到產(chǎn)品 制造的過程中的數(shù)據(jù)具有高度的一致性。即保證原始的數(shù)據(jù)信息能夠直接在各個 系統(tǒng)間傳遞。目前所使用的CAD、CAE、CAM系統(tǒng)都是各自獨立發(fā)展起來的， 彼此的數(shù)據(jù)模型互不相容。CAD系統(tǒng)主要用于描述零件完整的幾何信息，但是 對于零件的精度、公差、表面粗糙度和熱處理等信息都沒有在計算機內(nèi)部邏輯結(jié) 構(gòu)中得到充分體現(xiàn).CAE系統(tǒng)主要用于計算機輔助求解分析復雜工程和產(chǎn)品的結(jié) 構(gòu)力學性能，以及優(yōu)化結(jié)構(gòu)性能等。CAM核心是計算機數(shù)值控制（簡稱數(shù)控） 是將計算機應用于制造生產(chǎn)過程的過程或系統(tǒng)。CAM加工所需要的上述非幾何信息也無法自動從零件的工藝方案中提取。所以實現(xiàn)數(shù)據(jù)在各部分之間自由交 換、實現(xiàn)信息高度共享，是 CAD/CAE/CAM系統(tǒng)集成的關(guān)鍵.國外對數(shù)據(jù)交換標準的研究制定比國內(nèi)早。如美國的 DXF、IGES、ESP、 PDES;法國的SET;德國的VDAIS、VDAFS，ISO的STEP等。這些標準都為 CAD、CAE及CAM技術(shù)在各國的推廣應用起到了極大的推進作用。1.4.1 IGES 標準1. IGES標準的特