我國模具CADPCAEPCAMPPDM發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展建議

1、我國模具CADPCAEPCAMPPDM發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展建議1 我國模具CADPCAEPCAMPPDM發(fā)展現(xiàn)狀模具CADPCAEPCAM 是改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的關鍵技術, 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, 為企業(yè)提供一種有效的輔助工具, 使工程技術人員借助于計算機對產(chǎn)品性能、模具結構、成形工藝、數(shù)控加工及生產(chǎn)管理進行設計和優(yōu)化。模具CADPCAEPCAM 技術能顯著縮短模具設計與制造周期, 降低生產(chǎn)成本和提高產(chǎn)品質量已成為模具界的共識。隨著CADPCAMPCAE 軟件及其他應用軟件的普及應用, 計算機產(chǎn)生的各種類型、格式各異的數(shù)據(jù)資料, 如市場分析報告、產(chǎn)品設計信息、加工圖

2、紙、零件加工工藝、數(shù)控加工程序清單、仿真測試結果分析及各種說明書等, 迅速增加。如何有效管理這些異構數(shù)據(jù)資料成為了企業(yè)面臨的一大難題。PDM 系統(tǒng)作為一個信息溝通平臺, 可對企業(yè)的各種產(chǎn)品及其相關數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一管理, 并在產(chǎn)品整個的開發(fā)過程中協(xié)助管理者對開發(fā)過程進行有效控制和管理。與此同時, 設計人員在產(chǎn)品生命周期內(nèi)的各個環(huán)節(jié)與產(chǎn)品過程相關的各個地方均能及時、準確地獲取產(chǎn)品的相關信息, 并對產(chǎn)品數(shù)據(jù)進行一定權限范圍內(nèi)的操作。這種產(chǎn)品數(shù)據(jù)的高度集成和共享, 使得新產(chǎn)品的開發(fā)時間和成本大為縮減。/ 十一五0 期間, 我國模具CADPCAEPCAMPPDM 技術取得了長足的進步, 具體表現(xiàn)在以下幾個方

3、面:( 1) 開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權的系列CADPCAMPCAE 品牌軟件華天軟件、中創(chuàng)軟件與日本最大的CADPCAM軟件公司UEL 合作, 結合日本工業(yè)界最佳實踐, 采取引進、消化、吸收、再創(chuàng)新的方式, 開發(fā)完成具有中國自主知識產(chǎn)權的三維CADPCAM軟件SINOVA2T ION V1. 0。這標志著我國在三維CADPCAM 軟件研發(fā)領域實現(xiàn)了重大突破。SINOVATION 軟件是三維CADPCAM 一體化的應用軟件系統(tǒng), 該軟件具有最先進的混合型建模、參數(shù)化設計、豐富的特征造型功能。提供了經(jīng)過業(yè)界驗證的具有國際先進水平的CAM 加工, 沖壓模具、注塑模具等應用技術。特別適合汽車、汽車零部件

4、、機床、通用機械、模具及工藝裝備等行業(yè)的設計及加工應用。SINOVA2TION 沖壓模具設計解決方案為專業(yè)設計人員提供了一套經(jīng)過業(yè)界驗證的CAD 解決方案組合, 包括高效的沖壓工藝設計、精確的沖壓回彈補償和專業(yè)的沖壓模具結構設計等功能。SINOVATION 注塑模設計與加工解決方案是根據(jù)注塑模具設計、制造經(jīng)驗, 將產(chǎn)品成形工藝與工程分析軟件相結合, 開發(fā)的適用于注塑模具設計專用的軟件包。方案以三維參數(shù)化建模CAD 軟件為基礎, 涵蓋了從零件設計、分析、自動分模創(chuàng)建模具、電極設計、工程圖創(chuàng)建等整個過程, 體現(xiàn)出高品質、靈活、高效的設計理念, 為注塑模具設計工作提供了專業(yè)的技術應用平臺。CAXA

5、系列化軟件在開發(fā)自主知識產(chǎn)權的知名品牌的道路上不斷取得新成果, 如新一代集成軟件CAXA V5PLM 首次將成熟的2D、3D、CAPP、MPM和DDM 技術在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型基礎上進行整合,覆蓋了從概念設計、詳細設計、工藝流程到生產(chǎn)制造管理的各個環(huán)節(jié), 并通過數(shù)字化仿真幫助企業(yè)優(yōu)化產(chǎn)品設計和生產(chǎn)制造的整個過程。上海模具CAD 國家工程研究中心在國內(nèi)較早地開始了基于知識的工程技術( KBE) 研究, 在塑性成形和模具設計知識的獲取與表示、知識的推理機制、知識的集成與管理以及知識的發(fā)現(xiàn)等KBE 關鍵) 41 )技術上進行了行之有效的研究, 形成了適用于不同行業(yè)、不同類型KBE 系統(tǒng)的一整套開發(fā)思路及

6、相關的KBE 應用軟件。華中科技大學材料成形與模具技術國家重點實驗室開發(fā)的注塑成形模擬軟件/ 華塑CAE0, 鑄造成形模擬軟件/ 華鑄CAE0和板料成形模擬軟件/ FAS2TAMP0又有新發(fā)展。目前研究的重點是微宏觀分析相結合, 數(shù)值計算和人工智能相結合, 目標是將模擬軟件由傳統(tǒng)的被動式計算工具提升為主動式優(yōu)化系統(tǒng)。隨著應用的不斷深入和廣泛, 系列化模擬軟件華塑CAE、華鑄CAE 和FASTAMP 已成為我國模具行業(yè)具有自主知識產(chǎn)權的主導技術和知名品牌。湖南大學以先進沖壓CAE 技術為突破口, 開發(fā)出一套包括沖壓工藝設計和汽車覆蓋件模具設計和制造的系列化軟件。其沖壓仿真CAE 自動建模系統(tǒng)CA

7、DEM2 Ñ 能利用模具表面數(shù)控軌跡數(shù)據(jù)作為網(wǎng)格生成的幾何數(shù)據(jù)源, 使建模效率成倍提高, 對于汽車覆蓋件成形, 在同樣精度下可使仿真模型網(wǎng)格單元減少近20% 40%。沖壓仿真CAE 系統(tǒng)CADEM2 Ò 采用先進的理論和算法, 在保證沖壓件大變形計算精度的前提下顯著地提高了分析速度。沖壓工藝分析與設計系統(tǒng)CADEM2 Ó 采用殼體失穩(wěn)理論預測覆蓋件成形中的起皺趨勢, 采用基于仿真的毛坯反算技術, 實現(xiàn)了復雜零件的毛坯形狀和尺寸的迭代反求。(2) 廣泛采用了CADPCAEPCAM 技術并在應用中取得了顯著效益其中最大的技術進步無疑是三維CAD 方面的重大突破。一汽模

8、具、天汽模、東風模具、福田濰坊模具等企業(yè)的三維CAD 普及率達到100% 。其他骨干企業(yè)正在加快進行二維CAD 到三維CAD 的過渡。國外的有些知名企業(yè)至今也尚未做到100 % 的三維CAD。由于采用三維CAD 技術, 使過去分散在各個信息孤島的CAD、CAE、CAM 連成一片, 實現(xiàn)了一體化, 為模具全程數(shù)字化制造提供了技術基礎。少數(shù)企業(yè)的整個流程已完全實現(xiàn)了數(shù)字化加工和無圖化生產(chǎn), 正在為將來的自動化加工和柔性生產(chǎn)積極創(chuàng)造條件。一些先進企業(yè)在模具結構設計完成后, 采用截面檢查、干涉檢查、靜態(tài)運動干涉檢查、運動模擬等分析手段, 真實反映模具的實際工作狀態(tài), 保證了實體設計的可靠性。CAE 分

9、析普及率明顯提高, 少數(shù)企業(yè)已達到100%, CAE 不再是高不可攀的技術, 更不是束之高閣的擺設, 而是一個必不可少的工具, 它幫助設計者在設計階段/ 先知先覺0, 對模具調試時可能出現(xiàn)的問題進行處理, 做到/ 防患于未然0。在參數(shù)化設計方面也取得了長足的進步。國內(nèi)一些骨干企業(yè)已建立了模具基礎結構圖庫, 還建立了標準件圖庫。利用參數(shù)化手段, 根據(jù)模具結構特點, 選擇基礎構架, 設計者只需要控制幾個基本的特征參數(shù), 系統(tǒng)將會根據(jù)事先輸入到計算機中的結構規(guī)則, 自動提供合理的結構方案, 設計者只需做少許調整和裝配即可完成設計。設計規(guī)則的引入, 使三維實體模具結構設計達到了一個更高的層次。( 3)

10、 PDM 技術不斷發(fā)展目前, 國外的公司已開發(fā)出一些產(chǎn)品功能齊全、開放性好、思想新穎、技術先進的PDM 產(chǎn)品。如UGS 公司的IMAN, IBM 公司的Product Manager,SDRC 公司的Metaphase, PTC 公司的Windchill 等,這些產(chǎn)品在波音、IBM、福特汽車、通用汽車等公司得到推廣應用, 取得了成功。國內(nèi)的一些企業(yè), 如春蘭、海爾、長虹和康佳等采用IMAN 系統(tǒng), 西安飛機設計所采用IBM 的PM 系統(tǒng), 也取得了一定的成功。與此同時, 國內(nèi)的軟件廠商也紛紛推出了自己的PDM 產(chǎn)品, 如武漢天喻公司的IntePDM, 武漢開目技術集成公司的KMPDM, 清華同

11、方軟件公司的TFPDMS 等。國產(chǎn)的PDM 系統(tǒng), 無論是在功能上、技術上、思想上還是穩(wěn)定性方面與國外的產(chǎn)品都有較大的差距, 但在價格和定制程度方面有一定優(yōu)勢,因此在國內(nèi)的一些企業(yè)中也得到應用, 如天喻公司的IntePDM 系統(tǒng), 同方公司的TFPDM 系統(tǒng), 大恒公司的DHPDM 系統(tǒng)等。2 我國模具CADPCAEPCAMPPDM 與國際先進水平的主要差距與國外發(fā)達國家相比, 我國模具CADPCAEPCAMPPDM 技術發(fā)展水平還很低, 差距很大。主要表現(xiàn)在以下方面:( 1) 軟件開發(fā)進度和水平低目前三維CADPCAM 軟件的核心技術目前仍掌握在歐美日等發(fā)達國家手中, 占主流地位的模具CAD

12、 軟件主要有ProPE、I2DEAS、UG 等, 中國的三維CADPCAM 市場幾乎被國外產(chǎn)品完全壟斷。每年中國制造企業(yè)采購三維CADPCAM 軟件的金額高達) 42 )5 電加工與模具62010 年增刊 專 稿幾十億元, 而且還在以每年20% 的速度遞增。這種尷尬局面不僅使得制造企業(yè)承受了高昂的成本壓力, 而且支撐產(chǎn)品創(chuàng)新的核心工具受制于人, 存在重大的信息和知識產(chǎn)權安全隱患。而我國CADPCAEPCAMPPDM 技術研究開發(fā)未能很好地有組織、有計劃、有重點地進行, 造成低水平重復勞動, 影響了軟件開發(fā)的進度和水平的提高, 無論是在功能上、技術上、思想上還是穩(wěn)定性方面與國外的產(chǎn)品都有較大的差

13、距。( 2) CADPCAM 應用水平差距明顯在國內(nèi)的模具生產(chǎn)中, CADPCAM 技術已得到廣泛的應用。但對于國內(nèi)一些大型模具企業(yè), 它們的CADPCAM 應用狀況多停留在從國外購買先進的CADPCAM 系統(tǒng)和設備, 在其上進行的二次開發(fā)較少, 資源利用率低; 國內(nèi)一些中小型模具企業(yè)CADPCAM 應用很少, 有些僅停留在以計算機代替畫板繪圖。( 3) CAE 沒有得到廣泛應用CAE 在我國模具行業(yè)的應用還剛剛起步, 只是在經(jīng)濟實力雄厚的企業(yè), 例如一汽、東風、海爾等單位, 才購買了少量的商品化軟件, 開始嘗試應用。( 4) 信息集成技術落后信息技術的廣泛集成是以產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(PDM) 和過

14、程管理( PM) 為基礎, 實現(xiàn)CADPCAM和ERP 的有機集成, 在并行工程中PDM 也是重要的基礎。而我國在這方面的研究剛剛開始, 至今也沒有一個在國內(nèi)市場上成熟的PDM 系統(tǒng)。因此,這類基礎性軟件也被國外的系統(tǒng)占領了市場。( 5) CADPCAEPCAM 缺乏知識的集成由于缺乏對設計知識的集成, 模具設計方案的選擇、工藝參數(shù)與模具結構的優(yōu)化、成形性能的評價等依然依賴著模具設計者的經(jīng)驗。設計知識是企業(yè)最有價值的智力資產(chǎn), 是企業(yè)競爭力的保障。在目前的注射模設計行業(yè), 這些知識主要以經(jīng)驗的形式由資深設計工程師所掌握, 隨著他們的退休與流失必將造成企業(yè)核心技術的流失, 將直接導致企業(yè)競爭力下

15、降。在國外已廣泛應用知識型CADPCAM 系統(tǒng), 如美國UGS 公司的多工位級進模設計向導CAD 系統(tǒng)( Progressive Die Wizard) 和注塑模設計向導CAD 系統(tǒng)(Mold Wizard) , 兩系統(tǒng)均無縫地集成于該公司的三維機械CADPCAM 系統(tǒng)UG 中, 為用戶提供了級進模和注塑模設計環(huán)境與工具, 封裝了模具設計的專家知識, 提供了豐富的標準化的模架庫、零件庫和鑲件庫。造成上述差距的原因很多, 除了歷史上長期以來未將模具作為產(chǎn)品得到應有的重視之外, 還有下列幾個主要原因:( 1) 科研開發(fā)及技術攻關投入太少。由于模具企業(yè)效益欠佳及對科研開發(fā)和技術攻關不夠重視,投入太少

16、, 科研單位和大專院校又將主要精力放在創(chuàng)收上, 致使模具行業(yè)科技進步的步伐不大, 進展緩慢。( 2) 人才嚴重不足。模具行業(yè)是技術密集、資金密集、勞動密集的產(chǎn)業(yè), 隨著時代的進步和技術的發(fā)展, 掌握和運用新技術的人才異常短缺, 技術素質較高的模具設計、制造工藝技術人員、技術工人及企業(yè)管理人才也非常緊缺。尤其缺乏知識面寬、知識結構層次高的復合型人才。( 3) 缺少先進的技術設備力量。我國大部分模具廠、車間的模具加工設備陳舊, 在役期長、精度差、效率低。近年來也引進了不少先進的模具加工設備, 但過于分散, 或不配套, 利用率一般僅有25% 左右, 設備的一些先進功能也未能得到充分發(fā)揮。( 4) 管

17、理落后更甚于技術落后。技術落后往往容易看到, 管理落后有時卻難以意識到。國內(nèi)外模具企業(yè)管理上的差距十分明顯, 管理的差距所帶來的問題往往比技術上的差距更為嚴重。3 我國模具CADPCAEPCAMPPDM 發(fā)展目標和主要任務/ 十二五0期間, 我國模具行業(yè)的主要目標是全面推廣CADPCAEPCAMPPDMPPDM 技術, 主要任務是:( 1) 開發(fā)擁有自主知識產(chǎn)權、適合于我國國情,具有較高水平的模具設計、加工及模具企業(yè)管理軟件, 不斷提高軟件的智能化、集成化程度, 并推廣應用。( 2) 研究模具的分類學及模具結構的參數(shù)規(guī)范, 實現(xiàn)模具零部件的標準化、參數(shù)化, 并形成模具CADPCAM 系統(tǒng)軟件的

18、支持軟件;( 3) 實現(xiàn)3D 一體化設計。目前的模具設計主要采用3D 設計和2D 設計相結合的方法, 在開發(fā)中存在易出錯、效率低、質量不易控制等問題, 因此需要實現(xiàn)設計過程的全三維化。通過數(shù)據(jù)共享技術實現(xiàn)各階段各種應用軟件的有效集成, 達到模具設計的一體化。) 43 )專 稿 5 電加工與模具62010 年增刊(4) 深入研究模具的整體優(yōu)化技術, 包括模具成本估算、模具的可裝配性、模具的成形性及可靠性, 集成到模具行業(yè)普遍采用的通用造型設計系統(tǒng)上, 完成面向制造的模具CADPCAEPCAM 系統(tǒng)的開發(fā)。( 5) 研究模具設計、制造參數(shù), 通用、標準、參數(shù)化構件及由經(jīng)驗構成的專家系統(tǒng), 并使之形

19、成模具CADPCAEPCAM 數(shù)據(jù)庫。( 6) 加快PDM 技術的發(fā)展, 由單一的計算機信息管理擴展到/ 管理所有與產(chǎn)品相關的信息和所有與產(chǎn)品相關的過程的技術0, 實現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的高度集成和共享。( 7) 促進我國模具骨干企業(yè)全面采用模具CADPCAMPCAEPPDM 生產(chǎn)技術。4 產(chǎn)品和技術等方面的發(fā)展重點和重大課題4. 1 發(fā)展重點( 1) 三維CADPCAM 技術的研發(fā)。開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權的模具CADPCAE 軟件, 達到國際先進水平。( 2) 國產(chǎn)模具CAE 軟件的功能升級, 形成國際知名的自主品牌。( 3) 國產(chǎn)PDM 系統(tǒng)的研發(fā)。完善功能, 提高性能穩(wěn)定性, 加強推廣應用。( 4) 模具數(shù)字化設計制造系統(tǒng)的研發(fā)。(5) 模具CADPCAEPCAM 一體化技術推廣應用。( 6) 逆向工程、并行工程、敏捷制造技術的研發(fā)及推廣應用。(7) 模具的集成、柔性及自動加工技術和網(wǎng)絡虛擬技術的研發(fā)與推廣應用。4. 2 重大課題( 1) 關鍵產(chǎn)品模具數(shù)字化設計制造系統(tǒng)研發(fā),如沖壓工藝設計系統(tǒng)、模具型面設計系統(tǒng)、成形分析系統(tǒng)、模具結構設計系統(tǒng)、模具CAM 系統(tǒng)和沖壓專家咨詢系統(tǒng)的車身模具數(shù)字化設計制造系統(tǒng)。( 2) 適應于超級并行計算機和機群的高性能模具CAE 求解技術。( 3) 模具CAE 分析結果的數(shù)據(jù)挖掘及智能評估。( 4) 模具C