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(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，簡稱模具 CAD （Computer Aided Design）；模具計(jì)算 機(jī)輔助工程，簡稱模具CAE（Computer Aided Engineering）;模具計(jì)算機(jī)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(shí)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(diǎn)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(jī)械制造業(yè)中，模具行業(yè)為許多行業(yè)起著強(qiáng)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(huì)）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(yīng)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(qiáng)弱和水平的高低是衡 量一個(gè)國家機(jī)械制造水平的重要標(biāo)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(jì)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(fèi)，形成近百項(xiàng)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(diǎn)）約 3 萬多個(gè)，從業(yè)人員近100萬人，全球模具產(chǎn)量達(dá)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(jìn)出口情況年份生產(chǎn)廠家產(chǎn)值（億元）進(jìn)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(dá)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(gè)機(jī)電產(chǎn)品制造中沖壓工藝應(yīng)用非常廣泛，而沖模是實(shí)現(xiàn)沖壓工藝最主 要工藝裝備。因此，沖模在機(jī)械制造業(yè)中占有重要

5、的地位.近年來多工位級進(jìn)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(gè)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(jì)圖樣所要求的沖模零件，再按設(shè)計(jì)、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(diǎn)，在鐘表、儀器儀表、精密機(jī)械、摩托車和汽車等現(xiàn)代工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。圖1.2為通過沖模得到的典型的沖模產(chǎn)品實(shí)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(gè)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(jì)算機(jī)技術(shù)（沖模 CAD、CAE、CAM

6、技 術(shù)）和先進(jìn)制造技術(shù)（數(shù)控多軸聯(lián)動(dòng)加工中心、CNC高精度電火花和線切割加工、CNC點(diǎn)位坐標(biāo)鏜、坐標(biāo)磨和連續(xù)軌跡坐標(biāo)磨等）提高沖模設(shè)計(jì)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(jì)中各個(gè)組成部分的設(shè)計(jì)特征與變化特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，以參數(shù) 化、變量化的零部件設(shè)計(jì)為先導(dǎo)，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(fù)合模的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，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(fù)合五個(gè)模塊軟件獨(dú)創(chuàng)了一套具有豐富語法結(jié)構(gòu)的TDL模

7、板設(shè)計(jì)語言，將模板技術(shù)靈活地運(yùn)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(kuò)展性。在處理三維制件時(shí)，從邏輯塊分離出物理塊，進(jìn)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(shí)現(xiàn)了沖裁模、 拉深模、擠壓模工藝設(shè)計(jì)和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，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(dòng)機(jī)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(jìn)的數(shù)控技術(shù)。包括三軸至五軸的高速加工機(jī)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(jī)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(dá)到百分之百的應(yīng)用。與此同時(shí)，CAE技術(shù)也得到廣泛應(yīng)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(jìn)技術(shù)也已在汽車覆

9、蓋 件模具生產(chǎn)中得到了應(yīng)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(xué)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(yīng)用了數(shù)碼模技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù) 依靠先進(jìn)模具與沖壓工藝的設(shè)計(jì)和模擬技術(shù)相結(jié)合的模具專家系統(tǒng)，將推進(jìn)國內(nèi)傳統(tǒng)的制模方式向計(jì)算機(jī)技術(shù)為支撐的模具工程方向轉(zhuǎn)變的進(jìn)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(shí)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(biāo)準(zhǔn) 化應(yīng)用以及快速成型技術(shù)與快速經(jīng)濟(jì)模具成功結(jié)合，取得了不小的進(jìn)步。2010預(yù)計(jì)汽車覆蓋件模具行業(yè)增速將達(dá)20%，汽車覆蓋件模具的市場容量將達(dá) 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。或以其他材料為基體表 面覆蓋一層塑料的復(fù)合材料模。我國塑料模具發(fā)展迅速，目前塑料模具在整個(gè)模具行業(yè)中所占比重約為30%,在模具進(jìn)出口中的比重高達(dá) 50%70%。隨著中國機(jī)械、汽車、家電、電 子信息和建筑建材等國民經(jīng)濟(jì)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(xiǎn)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(yù)計(jì)2010年全國塑料門窗和塑管普及率將達(dá)到 30%50%,塑料排水管市 場占有率將超過50%,這些都會(huì)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(dòng)和支柱產(chǎn)業(yè)需求的推動(dòng)下 ,形成了一個(gè)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(jī)械、汽車、摩托車、家電、電子通

12、信、建筑 建材等幾大應(yīng)用產(chǎn)業(yè)，塑料模具發(fā)展一片生機(jī)。目前塑料制品的應(yīng)用日漸廣泛， 為塑料模具提供了一個(gè)廣闊的市場 ,同時(shí)對模具也提出了更高的要求，大型化、 高精度、多功能復(fù)合型的模具將受到青睞。與此同時(shí) ,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(jì)，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(huì) 經(jīng)營管理委員會(huì)編制的全國模具專業(yè)廠今本情

13、況統(tǒng)計(jì) , 壓鑄模具約占各類模 具總產(chǎn)值的 5%,年增長速度高達(dá) 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(dá) 480億。壓鑄模生產(chǎn)發(fā)展趨勢向著精密、復(fù)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(xiàng)緊迫的任務(wù)， 需要應(yīng)用先進(jìn)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(fù)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(jì)算機(jī)輔

14、助工程在壓鑄中的應(yīng)用成為提高壓鑄技術(shù)水平的重要途徑， 目前計(jì) 算機(jī)在壓鑄領(lǐng)域研究的重點(diǎn)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(biāo)準(zhǔn)件 (Mold standard Parts) 模具標(biāo)準(zhǔn)化程度和應(yīng)用水平是衡量模具工業(yè)水平的重要標(biāo)志 . 模具的標(biāo)準(zhǔn)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(dá)的國家， 對標(biāo)準(zhǔn)化工作都十 分重視，我國也在逐步加強(qiáng)模具的標(biāo)準(zhǔn)化程度 . 但我國模具的標(biāo)準(zhǔn)化程度和應(yīng)用 水平還比較低，樂觀地估計(jì)不足 30%，目前我國共發(fā)布了 90 多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，其中沖 模標(biāo)準(zhǔn) 22 項(xiàng)、塑料模具標(biāo)準(zhǔn) 20 余項(xiàng), 與國外工業(yè)發(fā)達(dá)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(biāo)準(zhǔn)沖模模架和塑料模模架、 導(dǎo)柱、 導(dǎo)套、推桿、模具彈簧、氣動(dòng)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(jì)，采用專業(yè)化生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)件比自制標(biāo)準(zhǔn)件其配合精度和位置 精度將至少提高一個(gè)數(shù)量級， 并可保證互換性 , 提高模具的使用壽命 , 進(jìn)而促進(jìn)行 業(yè)內(nèi)部經(jīng)濟(jì)體制、 經(jīng)營機(jī)制以及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)治理方面的改革， 實(shí)現(xiàn)專業(yè)化和 規(guī)?；a(chǎn)， 并帶動(dòng)模具標(biāo)準(zhǔn)件商品市場的形成與發(fā)展。 廣泛應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)件可縮短 設(shè)計(jì)制造周期達(dá)2540% ;可節(jié)約由于使用者自

16、制標(biāo)準(zhǔn)件所造成的社會(huì)工時(shí)， 減少原材料及能源的浪費(fèi)；可為模具CAD/CAM等現(xiàn)代技術(shù)的應(yīng)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(fù)雜， 而且技術(shù)要求更高， 是傳統(tǒng)的模具制造方法無法實(shí)現(xiàn)的， 必須借助于現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的發(fā)展， 采用先 進(jìn)制造技術(shù)，才能達(dá)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(jì)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(jì)、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(jìn)的加工方法。6）各種模具型腔表面處理技術(shù)，如涂覆、修補(bǔ)、研磨和拋光等新工藝。7）逆向工程、并行工程、復(fù)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(biāo)準(zhǔn)化 .10）“綠色模具”即模具從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、原材料選用、制造工藝、模具修復(fù)和 報(bào)廢,以及在模具的回收利用等方面考慮其節(jié)約資源、重復(fù)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(yīng)用普遍基本上采用數(shù)控加工，高速銃削應(yīng)用普遍CAD/CAE/CAM技術(shù)基本普及基本普及三坐標(biāo)測量已普及應(yīng)用已普及應(yīng)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(jìn)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(gè)月45個(gè)月高精度多工位級進(jìn)模24個(gè)月24個(gè)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(biāo)準(zhǔn)化程度70%以上，標(biāo)準(zhǔn)件品種規(guī)格多、質(zhì)量咼、交貨塊10%以下，標(biāo)準(zhǔn)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(jì)效益工業(yè)先進(jìn)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(qiáng)進(jìn)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(wù)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(huì)聯(lián)盟的綜合統(tǒng)計(jì)，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(jì)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(qiáng)，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(jià)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(fèi)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(fù)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(jìn)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(yù)將技 術(shù)含量較高的制造業(yè)作為其立國之本， 估計(jì)未來德國將增強(qiáng)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(jì)危機(jī)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(jī)床方面實(shí)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(dòng)化所需的自動(dòng)線， 而且電子、 計(jì)算機(jī)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(jì) 20.6 億美元。進(jìn)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(jī)械和模具制造行業(yè)是意大利機(jī)械制造聯(lián)盟十個(gè)專用機(jī)械制 造行業(yè)之一，擁有 500 余項(xiàng)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(jī)械制造聯(lián)盟十個(gè)行業(yè)總產(chǎn)值的 16.5，國內(nèi)市場銷售額占 20%，出口 進(jìn)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(jī)械 和模具制造行業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)顯示， 2006 年意大利塑料橡膠加工機(jī)械和模具制造業(yè) 實(shí)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(shí)候，葡萄牙的模具產(chǎn)品就已經(jīng)遠(yuǎn)銷 50 多個(gè)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(gè)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(jì)劃、 不斷更新設(shè)備和加強(qiáng)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(shí)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(yīng)信息社會(huì)和經(jīng)濟(jì)全球化不斷發(fā)展的進(jìn)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(fù)雜及更經(jīng)濟(jì)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(xì)化、自動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日漸廣泛推進(jìn)模具標(biāo)準(zhǔn)件大批量規(guī)?；a(chǎn)， 搞好模具標(biāo)準(zhǔn)件的產(chǎn)需銜接， 促進(jìn)模具 標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率的不斷提高和行業(yè)的不斷發(fā)展。 擴(kuò)大模具標(biāo)準(zhǔn)件的品種， 提高 其精度，提高生產(chǎn)集中度，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。3。推廣應(yīng)用高速、高精加工技術(shù)并研制相應(yīng)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(fù)合加工等。 在未 來 15 年左右的時(shí)間里，我國機(jī)床行業(yè)應(yīng)向模具行業(yè)逐步提供適合于模具高速高 精加工的相應(yīng)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(dá)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(yīng)用;包括大型級進(jìn)模及高精密和高復(fù)雜性的高技術(shù)含量的先進(jìn)模具三維設(shè)計(jì)和制造技術(shù)的研發(fā);包括沖壓工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)、模具型面設(shè)計(jì)系統(tǒng)、成形分析系統(tǒng)、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)制造系統(tǒng)的研發(fā);模具的集成、柔性及自動(dòng)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(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作，推進(jìn)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(xiàng)目，并對 “

27、龍頭企業(yè) ”作重點(diǎn)支持。要在國家有關(guān)部門大力支持下,加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作， 推進(jìn)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(xué)研重點(diǎn)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(gè)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(xiàng)高科技、 高效益的系統(tǒng)工程。它以計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)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(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化。1。2。1 CAD/CAE/CAM 定義CAD(Computer Aided Design)是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。CAD是指技術(shù)人員以高 速計(jì)算能力和顯示圖形的計(jì)算機(jī)為工具，用專業(yè)的知識和方法對產(chǎn)品進(jìn)行繪圖、 分析計(jì)算和編寫技術(shù)文件， 將計(jì)算機(jī)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(jī)結(jié)合起來等設(shè)計(jì)活動(dòng)的統(tǒng)稱 .用于 CAD 的計(jì)算機(jī)軟件及外部設(shè)備， 總稱為 CAD 系統(tǒng)。CAE (Computer Aided Engineering)是用計(jì)算機(jī)輔助工程。CAE是指求解復(fù) 雜工程和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、 剛度、屈曲穩(wěn)定性、

29、動(dòng)力響應(yīng)、熱傳導(dǎo)、三維多體接觸、 彈塑性等力學(xué)性能的分析計(jì)算以及結(jié)構(gòu)性能的優(yōu)化設(shè)計(jì)等問題的一種近似數(shù)值 分析方法 .CAM (computer Aided Manufacturing)是計(jì)算機(jī)輔助制造.利用計(jì)算機(jī)來進(jìn) 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(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡 (刀位文件)和數(shù)控程序 .核心是計(jì)算機(jī)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(jī)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)為工具 ,綜合應(yīng)用多學(xué)科專業(yè) 知識進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)、分析、優(yōu)化及生

30、產(chǎn)過程問題求解的先進(jìn)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(jì) 80 年代后期，隨著科技的進(jìn)步，模具工業(yè)才駛?cè)肟焖侔l(fā)展的軌 道。如吉林大學(xué)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(xué)模具技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在 AutoCAD 軟件平臺上開發(fā)出基于 特征的級進(jìn)模 CAD/CAM 系統(tǒng) HMJC ，上海交通大學(xué)為瑞士法因托( Finetool) 精沖公司開發(fā)成功精密沖裁級進(jìn)模 CAD/CAM 系統(tǒng)，西安交通大學(xué)開發(fā)出多工 位彎曲級進(jìn)模 CAD 系統(tǒng)等，這些 CAD/CAM 系統(tǒng)的研

31、發(fā)促進(jìn)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(yīng)用。 如： 大連理工大學(xué)的JIFEX,鄭州機(jī)械研究所的紫瑞，北京農(nóng)機(jī)學(xué)院的有限元分析系 統(tǒng)。在模具 CAE 方面， 如湖南大學(xué)的沖壓 CAE 系統(tǒng)， 華中科技大學(xué)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(xué)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(jì) 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(yīng)用于各種類型的模具設(shè)計(jì)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(jī)械工程實(shí)驗(yàn)室建立 ME1 連續(xù)模設(shè)計(jì)系統(tǒng) .1979年,日本旭光學(xué)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(jī)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(dá)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(jì) 60 年代開始開發(fā) 有限元進(jìn)行軟件，1976年

33、發(fā)行了第一套流動(dòng)分析軟件利用CAE技術(shù)可以在模具 加工前，在計(jì)算機(jī)上對整個(gè)成型過程進(jìn)行模擬分析 ,減少甚至避免模具返修報(bào)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(dāng)成熟 ,完全走向 實(shí)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(gè)人收集整理，來源于網(wǎng)絡(luò)文檔為個(gè)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(jì)制造一體化系統(tǒng)集成框架的開發(fā)研究。 目標(biāo)是開發(fā)一個(gè)先進(jìn)的集成平臺 ,支持各應(yīng)用系統(tǒng)

34、的開發(fā)運(yùn)行。2) 新一代三維幾何設(shè)計(jì)系統(tǒng)的開發(fā)研究。使該系統(tǒng)具有強(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)格式文件 , 以及能進(jìn)行基于參數(shù)化特征的精確實(shí)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(biāo)編程系統(tǒng)， 達(dá)到工程化、 實(shí)用化的水平 ; 開發(fā)針對制造工藝的計(jì)算機(jī)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(dòng)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(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)建立有限元模型，動(dòng)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(shí)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(biāo) .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(jìn)行計(jì)算， 從而為優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)、 改 善受力條件提供科學(xué)依據(jù)。3。技術(shù)發(fā)展特點(diǎn)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(shí)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(jì)、制造、裝配、檢驗(yàn)、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(shí)體幾何造型、復(fù)雜形體工程 制圖、工業(yè)設(shè)計(jì)高級渲染、塑料模設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)、復(fù)雜形體CAM 、藝術(shù)造型及雕刻自動(dòng)編程系統(tǒng)、 逆向工程系統(tǒng)

36、及復(fù)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(dòng)、冷卻、翹曲等）以及模具設(shè)計(jì)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(jì)、實(shí)體造型、仿真分析、制造、測試和并行工程等方面具有強(qiáng)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(fù)雜曲面 設(shè)計(jì)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(qiáng)；德 國 MAGMA 公司的鑄造過程流動(dòng)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(jì)的 Alias/ICEM 、實(shí)物造型的 Surface板料沖壓仿真的 LS-DYNA、DYNAFORM、模具設(shè)計(jì)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(gè)人收集整理 ,勿做商業(yè)用途 國內(nèi)上海交通大學(xué)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(yù)示成形缺陷、 壓機(jī)速度分析、坯料形狀優(yōu)化和各向異性、回彈預(yù)測等 .2) 模具設(shè)計(jì)、分析及制造的三維化。 傳統(tǒng)的二維模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已越來越不適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)和集成化技術(shù)要求。 模具設(shè)計(jì)、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(jì)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(jià)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(diǎn).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(jì)軟件 ,可進(jìn)行交互式 3D 型腔、型芯設(shè)計(jì)、模架配置及典型 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。澳大利亞 Moldflow 公司三維真實(shí)感流動(dòng)模擬軟件 MoldflowAdvisers 受到用戶廣泛的應(yīng)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(xué)研制的同類軟件 HSC3D4.5F 及鄭州工業(yè)大學(xué) Zmold 軟件.上海交通大學(xué)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(jìn)行3D零件設(shè)計(jì)和NC加 工，其特點(diǎn)是基于3D、參數(shù)化特征設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)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(jì)與計(jì)算方法的模仿，而是 在先進(jìn)設(shè)計(jì)理論指導(dǎo)下 ,充分運(yùn)用模具專家的豐富知識和成功經(jīng)驗(yàn)，克服具體設(shè) 計(jì)、工藝人員的經(jīng)驗(yàn)局限，通過人工智能 CAI 等方法，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的合理性和先 進(jìn)性，逐步達(dá)到從設(shè)計(jì)、分析評估到制造過程的完全自動(dòng)化。Cimatron 公司的注塑模專家軟件能根據(jù)脫模方向自動(dòng)產(chǎn)生分型線和分型面 , 生成與制品相對應(yīng)的型

41、芯和型腔， 實(shí)現(xiàn)模架零件的全相關(guān)， 自動(dòng)產(chǎn)生材料明細(xì)表 和供 NC 加工的鉆孔表格，并能進(jìn)行智能化加工參數(shù)設(shè)定、加工結(jié)果校驗(yàn)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(diǎn)外，還能實(shí)現(xiàn)模具裝配體的 2D 裝配圖的自動(dòng)出圖 ,從而大大減輕了模 具設(shè)計(jì)工程師的勞動(dòng)量 ,提高效率 ,減少模具開發(fā)的時(shí)間，另外在它的 EMX4 。1 里還強(qiáng)化了產(chǎn)品的成本計(jì)算，可以估算模具的總體成本,為模具的效率計(jì)算提供了有力依據(jù) ,實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)及現(xiàn)代管理技術(shù)。4）模具軟件應(yīng)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(jì)算機(jī)軟硬 件技術(shù)的

42、迅速發(fā)展， 使得在模具行業(yè)應(yīng)用虛擬設(shè)計(jì)、 敏捷制造技術(shù)既有必要， 又 有可能。美國近年實(shí)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(gè)月 縮短到4個(gè)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(jì)、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(gè)功能模塊既可獨(dú)立運(yùn)行， 又可通過數(shù)據(jù)接口 與其它系統(tǒng)兼容，便于實(shí)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(yīng)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(fù)雜， 要求交貨時(shí) 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(jì)工程師在進(jìn)行產(chǎn)品三維零件設(shè)計(jì)時(shí)就考慮模具的成型 工藝、影響模具壽命的因素，并進(jìn)行校對、檢查，預(yù)先發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)過程的錯(cuò)誤。在 初步確立產(chǎn)品的三維模型后， 設(shè)計(jì)、制造及輔助分析部門的多位工程師同時(shí)進(jìn)行 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工程詳圖設(shè)計(jì)、模具性能輔助分析及數(shù)控機(jī)床加工指令的編程 , 而且每一個(gè)工程師對產(chǎn)品所做的修改可自動(dòng)反映到其他工程師那里， 大大縮短設(shè) 計(jì)、數(shù)控編程的時(shí)間。應(yīng)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(jì)、模具型腔、型芯設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)二維設(shè)計(jì)、工藝

44、準(zhǔn)備、 模具型腔和型芯設(shè)計(jì)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(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)、 工藝準(zhǔn)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(jì)，數(shù)控編程時(shí)間達(dá) 40%以上.6）模具高速測量及其逆向工程技術(shù)。 隨著三坐標(biāo)測量機(jī)、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(jìn)步，檢測技術(shù)向高速度、高精度、高適應(yīng)性、數(shù)字化、自動(dòng)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(jì)中 ,進(jìn)一步推動(dòng)模具制造產(chǎn)品快 速制造的響應(yīng)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(jì)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(jìn)步。 一汽模具、 天汽模、東風(fēng)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(jìn)行二維 CAD 到三維 CAD 的過渡。 但與國外發(fā)達(dá)國家相比還存 在一定的差距。1) CAD/CAE/CAM 軟件開發(fā)進(jìn)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(dá)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(dá)幾十億元。2) CAM/CAE 的發(fā)展跟

46、不上 CAD. 在應(yīng)用 CAE 進(jìn)行模具方案設(shè)計(jì)和分析計(jì)算 方面，才剛剛起步，大多還處于試用階段；在應(yīng)用 CAM 技術(shù)制造模具方面，由 于缺乏先進(jìn)適用的制造裝備， 制造工藝水平不高， 加工精度與國外先進(jìn)水平相比 還有很大的差距。3) 整體 CAD/CAE/CAM 應(yīng)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(jì)的應(yīng)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(jìn)水平相比，還有相當(dāng)大的差距 .CAE 在我國模具行業(yè)的應(yīng)用還有待提高。文檔為個(gè)人收集整理，來源于網(wǎng)絡(luò)個(gè)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(jì)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(jī)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(yùn) 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(jì)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(jì)算機(jī)主機(jī)、外存儲器、輸入 設(shè)備、輸出設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和自動(dòng)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(jī)主機(jī)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(yùn)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(gè)計(jì)算機(jī)的工作 ,運(yùn)算器負(fù)責(zé)執(zhí)行程序指令所要求的數(shù) 值計(jì)算和邏輯運(yùn)算。 CPU 的性能決定著計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)處理能力、運(yùn)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(yùn)算結(jié)果 .衡量主機(jī)性能的指標(biāo)主要有 CPU 性能和內(nèi)存容量。按照 主機(jī)性能等級的不同 ,可將計(jì)算機(jī)分為大中型機(jī)、小型機(jī)、工作站和微型

49、機(jī)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(shí)不用或等待調(diào)用的程序、 數(shù)據(jù)等信息。 當(dāng) 使用這些信息時(shí)，由操作系統(tǒng)根據(jù)命令調(diào)入內(nèi)存。外存儲器的特點(diǎn)是容量大,經(jīng)常達(dá)到數(shù)百M(fèi)B、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(dòng)硬盤、 U 盤等移動(dòng)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(jī)交互作用將各種外部數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)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(diǎn)輸入類（如鼠標(biāo)）、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(jī) ）、語音輸入類等。 將

50、計(jì)算機(jī)處理后的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成用戶所需的形式， 實(shí)現(xiàn)這一功能的裝置稱為輸出設(shè) 備.輸出設(shè)備能將計(jì)算機(jī)運(yùn)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(shí)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(jī)）、繪圖輸出 （如自動(dòng)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(shí)現(xiàn)資源共享。 網(wǎng)絡(luò)的連接方式 即拓?fù)浣Y(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(jìn)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(jì)算機(jī)的軟件資源和硬件 資源。其主要功能是硬件資源管理、任務(wù)管理、硬件驅(qū)動(dòng)、基本數(shù)學(xué)計(jì)算、日常 事務(wù)管理、錯(cuò)誤診斷與糾正、用戶界面管理和作業(yè)管理等。目前廣泛應(yīng)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(jì)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(shí)對計(jì)算機(jī)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(wù)管理、網(wǎng)絡(luò)安全管理、通信瀏覽工具等內(nèi)容。國際標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)用層、表示層、會(huì)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(jì)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(jì)、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(biāo)注等功能；具有尺寸驅(qū)動(dòng)參數(shù)化繪圖功能； 有較完備的機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)件參數(shù)化圖庫等。 這類軟件繪圖功能很強(qiáng)、 操作方便、 價(jià)格 便宜。在微機(jī)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(jì)問題， 為用戶提供完整準(zhǔn)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(shí)體參數(shù)計(jì)算、質(zhì) 量特性計(jì)算、 參數(shù)化特征造型及裝配和干涉檢驗(yàn)等功能 ,具有簡單曲面造型功能， 價(jià)格適中，易于學(xué)習(xí)掌握 .這類軟件目前在國內(nèi)的應(yīng)用主要以 MDT 、 SolidWorks 和 SolidEdge 為主.3）工程計(jì)算與分析軟件 這類軟件的功能主要包括基本物理量計(jì)算、基本力學(xué)參數(shù)計(jì)算、產(chǎn)品裝配、 公差分析、有限元分析、優(yōu)化算法、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、動(dòng)力學(xué)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(dòng)生成、 后置 處理及切削加工模擬等功能 .應(yīng)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(diǎn)進(jìn)行 修改或補(bǔ)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(jì)、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(gè) 系統(tǒng)間傳遞。目前所使用的CAD、CAE、CAM系統(tǒng)都是各自獨(dú)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(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)輔助求解分析復(fù)雜工程和產(chǎn)品的結(jié) 構(gòu)力學(xué)性能，以及優(yōu)化結(jié)構(gòu)性能等。CAM核心是計(jì)算機(jī)數(shù)值控制（簡稱數(shù)控） 是將計(jì)算機(jī)應(yīng)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(dòng)從零件的工藝方案中提取。所以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在各部分之間自由交 換、實(shí)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)都為 CAD、CAE及CAM技術(shù)在各國的推廣應(yīng)用起到了極大的推進(jìn)作用。1.4.1 IGES 標(biāo)準(zhǔn)1. IGES標(biāo)準(zhǔn)的特