计算机软件在模具设计中的应用

1、武汉工业学院科研训练论文计算机软件在模具设计中的应用学生姓名汪才智学号 090309711系别材料成形与控制工程专业班级材料092班指导教师 杨宁斌完成日期2012-12-20摘要模具在汽车、拖拉机、飞机、家用电器、工程机械、动力机械、冶金、机床、 兵器、仪器仪表、轻工、日用五金等制造业中，起着极为重要的作用。采用模具 生产毛坯获成品零件，是材料成形的重要方法之一，与切削加工相比，具有材料 利用率高、能耗低、产品性能好、生产效率高和成本低等显著特点。冲压模具是 一种少、无切屑加工方法，在模具总产值中约占59%，其中在汽车制造业中，有 60%70的零件时采用冲压工艺制成的，冲压生产所占的劳动量为

2、整个汽车工 业劳动量的25%35%，在电子产品中冲压件的数量占零件总数85%以上。在许 多先进的工业国家，冲压生产和模具工业得到了高度重视，例如美国和日本，模 具工业的年产值已超过机床工业年产值1。因此，模具工业已成为重要的产业， 而冲压生产则成为生产优质先进机电产品的重要手段之一。模具CAD/CAE/CAM是改造传统模具生产方式的关键技术，是一项高科 技、高效益的系统工程。它以计算机软件的形式，为企业提供一种有效的辅助 工具，使工程技术人员借助于计算机对产品性能、模具结构、成形工艺、数控加 工及生产管理进行设计和优化。模具CAD/CAE/CAM技术能显著缩短模具设计 与制造周期，降低生产成本

3、和提高产品质量已成为模具界的共识。关键词：模具设计；模具CAD/CAE/CAM;AbstractDieIn automobile, tractor, aircraft, household appliances, engineering machinery, power machinery, metallurgy, machine tools, weapons, instruments, light industry, household hardware industry, plays a very important role. The mold blank was finished pa

4、rts, is one of the important methods of material forming, cutting and processing, has high material utilization rate, low energy consumption, good product performance, high production efficiency and low cost. A stamping die is a small, non-cutting processing method, in the mold of total production v

5、alue is occupied about 59%, which in the automobile manufacturing industry, have 60%70 parts made by stamping process, stamping production accounts for the amount of labor for the whole car industry in the amount of labor from 25% to 35%, in electronic products stamping parts of the total number of

6、more than 85% of the total. In many advanced industrial countries, stamping and die industry to get attention, such as the United States and Japan, the mold industry annual output value of more than machine tool industry annual output value of 1 3. Therefore, the mold industry has become an importan

7、t industry, and stamping production has become the production of high quality advanced mechanical and electrical products is one of the important means.Die CAD/CAE/CAM is to transform the traditional mold production technology, is a hi-tech, cost-effective system engineering. It is based on computer

8、 software form, for enterprises to provide an effective auxiliary tool, the engineering and technical personnel with the help of computer on the performance of the products, mold structure, forming process, CNC machining and production management for design and optimization. The mold CAD/CAE/CAM tec

9、hnology can shorten the mold design and manufacturing cycle, reduce production cost and improve the quality of products has become the consensus of the mold.1、模具设计中的常用计算机软件1.1模具CAD/CAE/CAM的概念1.2模具CAD/CAE/CAM的特点CAD/CAE/CAM 的优越性2、CAD/CAE/CAM技术的发展过程CAD技术的发展过程CAE技术的发展过程CAM技术的发展过程3、CAD/CAE技术在模具设计中的应用CAD/

10、CAE技术和模具结构设计CAD/CAE技术和模具结构分析CAD/CAE技术和模具成形仿真4、模具CAD/CAM技术在模具行业的应用现状4.1国内模具CAD/CAM技术的应用现状4.2国外模具CAD/CAM技术的应用现状5、我国模具CAD/CAM软件自主开发和2次开发情况6、结论7、致谢8、参考文献1、模具设计中的常用计算机软件模具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 2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

11、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CAD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。1.1模具CAD/CAE/CAM的概念CAD: (Computer Aided Design)是利用计算机硬、软件系统辅助人们对产 品或工程进行总体设计、绘图、工程分析与技术文档等设计活动的总称，是一项 综合性技术。CAE: (Computer Aided Engineering)即计算机辅助工程技术，是以现代计 算

12、力学为基础，以计算机仿真为手段的工程分析技术，是实现模具优化的主要支 持模块。对于模具CAE来讲，目前局限于数值模拟方法，对未来模具的工作状 态和运行行为进行模拟，及早发现设计缺陷。CAM: (computer Aided Manufacturing)即计算机辅助制造，其核心是计算机 数值控制(简称数控)，是将计算机应用于制造生产过程的过程或系统。1952年 美国麻省理工学院首先研制成数控铣床。数控的特征是由编码在穿孔纸带上的程 序指令来控制机床。此后发展了一系列的数控机床，包括称为“加工中心”的多功 能机床，能从刀库中自动换刀和自动转换工作位置，能连续完成锐、钻、饺、攻 丝等多道工序，这些都

13、是通过程序指令控制运作的，只要改变程序指令就可改变 加工过程，数控的这种加工灵活性称之为“柔性”。1.2模具CAD/CAE/CAM的特点1个稳定的、可以满足实际生产设计需要的模具CAD/CAM系统应该具备下 列特点：模具CAD/CAM系统必须具备描述物体几何形状的能力。模具设计中因 为模具的工作部分(如拉深模、锻模和注射模的型腔)是根据产品零件的形状设计 的，所以无论设计什么类型的模具，开始阶段必须提供产品零件的几何形状。这 就要求模具CAD系统具备描述物体几何形状的能力，即几何造型的功能。否则， 就无法输入关于产品零件的几何信息，设计程序便无法运行。另外，为了编制 NC加工程序，计算刀具轨迹

14、，也需要建立模具零件的几何模型。因此，几何造 型是模具CAD/CAM中的1个重要问题4。标准化是实现模具CAD的必要条件。模具设计1般不具有唯1性。对于 同1产品零件，不同设计人员设计的模具不尽相同。为了便于实现模具CAD, 减少数据的存储量，在建立模具CAD系统时首先要解决的问题便是标准化问题， 包括设计准则的标准化、模具零件和模具结构的标准化。有了标准化的模具结构， 在设计模具时可以选用典型的模具组合，调用标准模具零件，需要设计的只是少 数工作零件4。设计准则的处理是模具CAD中的1个重要问题。人工设计模具所依据的 设计准则大部分是以数表和线图形式给出的。在编制设计程序时，必须对这些数 表

15、和线图进行恰当的处理，将其变为计算机能够处理的表达形式。程序化和公式 化是处理数表或线图形式设计准则的基本方法。对于某些定性的设计准则，计算 机程序无法采用，需要深入研究，出便于使用的定量的设计准则。有些经验准则 难以程序化或公式化，这时就需要通过人机交互方式发挥经验的作用】4。模具CAD/CAM系统应具有充分的柔性。模具的结构随产品的不同而变 化，模具型面的几何形状复杂，现阶段，模具的设计方式基本上属于经验设计， 设计质量在很大程度上取决于设计者的技巧。模具的生产方式为单件的或小批量 的，大量生产模具的情况极为少见。所有这些，要求模具CAD/CAM系统具有 充分的柔性，即可以根据不同产品的特

16、点和生产条件，灵活地作出抉择，方便地 修改设计。CAD/CAE/CAM 的优越性模具CAD/CAM的优越性赋予了它无限的生命力，使其得可以迅速发展和 广泛应用。无论在提高生产率、改善质量方面，还是在降低成本、减轻劳动强度 方面，CAD/CAM技术的优越性是传统的模具设计制造方法所不能比拟的。其优 点主要表现在以下几方面：CAD/CAM可以提高模具的质量。在计算机系统内存储了各有关专业的综 合性的技术知识，为模具的设计和工艺的制定提供了的依据。计算机与设计人员 交互作用，有利于发挥人机各自的特长，使模具设计和制造工艺更加合理化。系 统采用的优化设计方法有助于某些工艺参数和模具结构的优化】5。CA

17、D/CAM可以节省时间，提高生产率。设计计算和图样绘制的自动化大 大缩短了设计时间。CAD与CAM的1体化可显著缩短从设计到制造的周期。 例如，采用冲裁模CAD/CAM系统设计制造模具，比传统方法提高效率25倍。 由于模具质量提高，可靠性增加，装修时间明显减少，模具的交货时间大大缩短5。CAD/CAM可以较大幅度地降低成本。计算机的高速运算和自动绘图大大 节省了劳动力。优化设计带来了原材料的节省，例如，冲压件的毛坯优化排样可 使材料利用率提高5%-7%。采用CAM可加工传统方法难以加工的复杂模具型 面，可减少模具的加工和调试工时，使制造成本降低。CAD/CAM的效益有些可 以估算，有些则难以估

18、算。由于采用CAD/CAM术，生产准备时间缩短，产品 更新换代加快，大大增强了产品的市场竞争能力5。CAD/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5。随着塑性成形过程计算机模拟技术的提高，模具CAD/CAM/CAE1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1次成功率。四、模具行业采用模具CAD/CAM技术的原因传统的模具设计与制造方法不能适应产品迅速更新换代和提高质量的要求。 因此国内外纷纷采用模具CAD/CAM技术。模具行业采用模具CAD/CAM技术 的主要理由是：利用几何造型技术获得的几何

19、模型可供后续的设计分析和数控编程等方 面使用。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。提高产品质量的需要，如汽车车身表面等形状，需要利用机准备数据和 完成随后的制造工作。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。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。在企业中建立联系各个部门的信息处理系统。2、CAD/CAE/CAM技术的发展过程2.1 CAD技术的发展过程20世纪50年代后期至70年代初期，此阶段为初级阶段线框造型技术。20世纪70年代初期至80年代

20、初，此阶段是第一次CAD技术革命曲 面(表面)造型技术。20世纪80年代初期至80年代中期，此阶段是第二次CAD技术革命 实体造型阶段。20世纪80年代中期至90年代初期，此阶段是第三次CAD技术革命 参数化技术。参数化设计是用几何约束、工程方程与关系来定义产品模型的形状特征，也就是 对零件上的各种特征施加各种约束形式，从而达到设计一组在形状或功能上具有 相似性的设计方案。目前能处理的几何约束类型基本上是组成产品形体的几何实 体公称尺寸关系和尺寸之间的工程关系，故参数化技术又称为尺寸驱动几何技 术。20世纪90年代初期至今，此阶段是第四次CAD技术革命变量化技术。 变量化设计(Variatio

21、nal Design)是通过求解一组约束方程组，来确定产品的尺 寸和形状。约束方程组可以是几何关系，也可以是工程计算条件。约束结果的修 改受到约束方程驱动。变量化技术既保持了参数化原有的优点(如基于特征、全 尺寸约束、全数据相关、尺寸驱动设计修改等)，同时又克服了它的许多不利之 处（如解决实体曲面问题等）。应用变量化技术具有代表性的软件是SDRC/I-DEAS。2.2 CAE技术的发展过程（1）在20世纪6070年代处于探索阶段，有限元技术主要针对结构分析问题 进行发展，以解决航空航天技术发展过程中遇到的结构强度、刚度以及模拟实验 和分析。（2）20世纪7080年代是CAE技术蓬勃发展时期，出

22、现了大量的机械软件， 软机的开发主要集中在计算精度、硬件及速度平台的匹配、计算机内存的有效利 用以及磁盘空间利用上，而且有限元分析技术在结构和场分析领域获得了很大的 成功。（3）20世纪90年代CAE技术逐渐成熟壮大，软件的发展向各CAD软件的专 用接口和增强软件的前后置处理能力方向发展。目前，CAE软件系统的一个特点是与通用CAD软件的集成使用，即在用CAD软 件完成零件或装配部件的造型设计后，自动生成有限元网格并进行计算或进行结 构动力学、运动学等方面的计算，如果分析计算的结果不符合设计要求则重新修 改造型和计算，直到满足要求为止，极大地提高了设计水平和效率。2.3 CAM技术的发展过程为

23、了解决数控加工中的程序编制问题，50年代，MIT设计了一种专门用于 机械零件数控加工程序编制的语言，称为APT （Automatically Programmed Tool）。 其后，APT几经发展，形成了诸如APTII、APTIII （立体切削用）、APT （算法 改进，增加多坐标曲面加工编程功能）、APT-AC （Advanced contouring）（增加切 削数据库管理系统）和APT-/SS（Sculptured Surface）（增加雕塑曲面加工编程功能） 等先进版。采用APT语言编制数控程序具有程序简炼，走刀控制灵活等优点，使数控 加工编程从面向机床指令的“汇编语言”级，上升到面

24、向几何元素.APT仍有许 多不便之处：采用语言定义零件几何形状，难以描述复杂的几何形状，缺乏几何 直观性；缺少对零件形状、刀具运动轨迹的直观图形显示和刀具轨迹的验证手段; 难以和CAD数据库和CAPP系统有效连接；不容易作到高度的自动化，集成化。针对APT语言的缺点，1978年，法国达索飞机公司开始开发集三维设计、 分析、NC加工一体化的系统，称为为CATIA。随后很快出现了象EUCLID，UGII， INTERGRAPH，Pro/Engineering，MasterCAM 及 NPU/GNCP 等系统，这些系统 都有效的解决了几何造型、零件几何形状的显示，交互设计、修改及刀具轨迹生 成，走刀

25、过程的仿真显示、验证等问题，推动了 CAD和CAM向一体化方向发 展。到了 80年代，在CAD/CAM 一体化概念的基础上，逐步形成了计算机集成 制造系统（CIMS）及并行工程（CE）的概念。目前，为了适应CIMS及CE发 展的需要，数控编程系统正向集成化和智能化方向发展。3、CAD/CAE技术在模具设计中的应用传统的模具设计是经过概念设计一分析一样品生产一分析一设计一分析一 生产这样繁杂的过程后才最终确定那些复杂的模具原形。随着计算机的发 展，CAD/CAE技术逐渐取代了传统的模具设计理念和设计方法，这种技术使得 模具在进行真是的生产（包括样品生产）之前就已经通过了计算机应用软件进行 了精确

26、的结构设计、结构分析以及成形仿真过程。3.1 CAD/CAE 技术和模具结构设计模具机构设计应用相应的CAD软件，根据要实现的功能、外观和结构要求，先 设计草图，然后生成相应的实体，接着子装配和总体装配，仿真模具开模过程， 检查干涉情况，并进行真实渲染。整个过程也可以从上到下进行修改，每个过程 的参数都可以改变，并可以设定参数间的关联性。（1）草图重建技术草图设计是整个模具设计的基础。现在的草图重建技术已经发展的非常成熟，这 种技术是模具设计人员用二维和三维设计草图进行三维建模的关键技术。这种技 术能够对草图的各个尺寸和相关的约束进行修改和重建。目前草图重建技术已经 比较成熟，一些大型的CAD

27、/CAE软件系统如Pro/Engineer、UG等都提供草图设 计模块。（2）曲面特征设计随着人们对产品质量和美观性要求的不断提高，又由于曲面特征具有的诸多有 点，在产品外形设计重，曲面特征设计成为模具设计的一个重要部分。目前CAD 业界涌现出一批像EDS的UG、PTC的Pro/Engineer等等一系列的优秀的CAD 软件，它们的三维实体建模、参数建模及复合建模技术，实体与曲面相结合的造 型方法，以及自由形式特征技术为模具设计提供了强有力的工具。（3）变量装配设计技术装配设计建模的方法主要有自底向上、概念设计、自顶向下等三种方法。自底向 上方法是先设计出详细零件，再拼装产品。而自顶向下是先有

28、产品的整个外形和 功能设想，再在整个外形里一级一级的划分出产品的部件、子部件，一直到底层 粗糙的零件。在模具中，由于有些模具的结构非常的复杂，在模具设计时只有采 用自顶向下的设计方法，变量装配设计才支持自顶向下的设计。变量装配设计把概念设计产生的设计变量和设计变量约束进行记录、表达、传播 和解决冲突，以满足设计要求，使各阶段设计（主要是零件设计）在产品功能和 设计意图的基础上进行，所有的工作都是在产品功能约束下进行和完成。变量装 配技术也是实现动态装配设计的关键技术，所谓动态装配设计是指在设计变量、 设计变量约束、装配约束驱动下的一种可变的装配设计。（4）真实感技术真实感技术是应用CAD软件本

29、身具有的渲染技术，赋予已经设计出来的模型诸 如颜色和材质属性，在不同外部条件（如光线）下观察模型的外观是否达到原先 所设想的美观性要求。如AUTOCAD的“渲染，模块和UG重的“VISUALIZATICN” 子命令等3.2 CAD/CAE 技术和模具结构分析模具设计已经不仅仅停留在对外观和结构的设计上，它已经扩展到对模具结构分 析的领域。对已经设计出的模具，运用CAE软件（尤其是有限元软件）对其进 行强度、刚度、抗冲击试验模拟、跌落试验模拟、散热能力、疲劳和蠕变等分析。 通过分析检验前面的模具结构设计是否合理，分析出结构不合理的原因和位置， 然后在CAD软件中进行相应的修改，接着再在CAE软件

30、中进行各种性能检测， 最终确定满足要求的模具结构。基于有限元分析软件的应用，关键是网格的划分、模拟计算方法和成形接触处理 等。此外，提供给软件进行CAE分析的数据也尤为重要，生产条件、设备性能、 产品要求、材料特性等都将给模具的CAE分析的准确性带来影响。（1）强度和刚度分析强度和刚度是模具设计中最重要的一项性能要求。运用CAE技术，通过对模具 施加约束和载荷等外部条件来模拟模具的真实应用情况，分析模具的强度和刚度 是否达到规定要求。模具CAE技术经过短暂的时间已经用在注塑模、压铸模、 锻模、挤压模、冲压模等模具的优化，并在实际中指导生产。在工程实际中，一 般应用ANSYS、ALGOR、DEF

31、ORM等进行分析计算。（2）抗冲击试验模拟CAE技术能够用于分析随时间变化的载荷如交变载荷、爆炸与冲击载荷、随机载 荷和其它瞬态力等对结构的影响。如CAE技术对瞬态分析、模态分析、谐波响 应分析、响应谱分析和随机振动进行分析，为分析产品在特殊与恶劣的环境和工 作条件下的物理响应、可靠性与耐用性等提供了完整的评估与解决方案。（3）跌落试验模拟CAE技术也可以用于分析结构由于碰撞或跌落产生的力、变形、应力、位移、振 动响应、产品的结构强度、联接设计，刚度性质、抗冲击性能、防爆性能及整个 系统工作稳定性和完整性做出定量评估。（4）散热能力分析 现在的CAE技术可以模拟模具中的温度分布，通过模拟大功率

32、电子元件产生的 能量以及通过传导、对流和辐射散发出的热量来确定模具的热分布，然后再对各 种材质模具的散热能力进行初步分析。（5）疲劳和蠕变分析在模具设计中，对于那些可能在集中载荷、循环载荷和常值位移作用下的模具， 或处于低温或者高温条件工作的模具产品，进行初步的疲劳分析和蠕变分析是非 常必要的，这种分析不需要考虑外部的每一个条件，但是这种分析的结果具有很 大的参考价值，如果出现不合理的情况，就可以重新进行设计，避免后面不必要 的设计和分析。例如：ANSYS专用的疲劳分析软件模块FE-SAFE就可以实现各 种材料模式下进行高低温环境和长期载荷作用下的变形和失效问题的研究。3.3 CAD/CAE

33、技术和模具成形仿真模具成形是一个非常复杂的过程，有非常多的影响因素，因此对于复杂结构的模 具就需要进行成形仿真，检验前面所设计的模具在成形时的强度和刚度是否达到 要求，只有满足了成形要求，初步设计工作才最终完成。（1）冷冲压成形冷冲压模具主要用于金属和非金属材料的冷态成形。通过仿真，CAE技术可以检 测成形过程中模具材料的强度水平是否达到要求，热处理是否发挥了模具的强韧（2）热作成形热作模具用于高温条件下的金属或非金属成形，模具是在高温下承受交变应力和 冲击力，工作成形温度往往较高，对于金属模具还要经受高温氧化及烧损，在强 烈的水冷条件下经受冷热变化引起的热冲击作用。热作模具作为热加工的成形工

34、 具，被广泛的应用于各类压铸模、挤压模、注塑模、热压模和锻模中。4、模具CAD/CAM技术在模具行业的应用现状模具CAD/CAE/CAM是改造传统模具生产方式的关键技术，是一项高科技、高 效益的系统工程。它以计算机软件的形式，为企业提供一种有效的辅助工具，使 工程技术人员借助于计算机对产品性能、模具结构、成形工艺、数控加工及生产 管理进行设计和优化。模具CADPCAEPCAM技术能显著缩短模具设计与制造 周期，降低生产成本和提高产品质量已成为模具界的共识。4.1国内模具CAD/CAM技术的应用现状经过近几十年的发展，我国模具CAD/CAM有了长足的发展，在国内的模 具生产中，CAD/CAM技术

35、已经得到广泛的应用。模具行业已引进相当数量的国 外 CAD/CAM 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1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2次开发较少，资源 利用率低;对于国内1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

36、量高、成本低，即达到敏捷制造的目的。国内广泛采用了 CADPCAEPCAM技术并在应用中取得了显著效益其中最 大的技术进步无疑是三维CAD方面的重大突破。一汽模具、天汽模、东风模具、 福田潍坊模具等企业的三维CAD普及率达到100%。其他骨干企业正在加快进 行二维CAD到三维CAD的过渡。国外的有些知名企业至今也尚未做到100 % 的三维CAD。由于采用三维CAD技术，使过去分散在各个信息孤岛的CAD、 CAE、CAM连成一片，实现了一体化，为模具全程数字化制造提供了技术基础。 少数企业的整个流程已完全实现了数字化加工和无图化生产，正在为将来的自 动化加工和柔性生产积极创造条件。一些先进企业在

37、模具结构设计完成后，采用 截面检查、干涉检查、静态运动干涉检查、运动模拟等分析手段真实反映模具的 实际工作状态，保证了实体设计的可靠性。CAE分析普及率明显提高，少数企业 已达到100%，CAE不再是高不可攀的技术，更不是束之高阁的摆设，而是一个 必不可少的工具，它帮助设计者在设计阶段/先知先觉0，对模具调试时可能出 现的问题进行处理，做到/防患于未然0。在参数化设计方面也取得了长足的进步。国内一些骨干企业已建立了模具基础结 构图库，还建立了标准件图库。利用参数化手段，根据模具结构特点，选择基础 构架，设计者只需要控制几个基本的特征参数，系统将会根据事先输入到计算机 中的结构规则，自动提供合理

38、的结构方案，设计者只需做少许调整和装配即可完 成设计。设计规则的引入，使三维实体模具结构设计达到了一个更高的层次。4.2国外模具CAD/CAM技术的应用现状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1技术。如法国FOS模具公司已购买了大型CAD/CAM系统，日本 黑田精工株式会社已大力投资开发CAD/CAM系统，瑞士法因图尔公司采用大 型CAD/CAM系统设计加工模具已占30%。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

39、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，并将数据送入计算机。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。5、我国模具CAD/CAM软件自主开发和2次开发情况我国模具CAD/CAM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V

40、isual 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，符合用户习惯的CAD/CAM软件或模块，其中有1 些成果已经得到了推广和使用。到目前为止，先后通过国家有关部门鉴定的有精 冲模、普通冲裁模、锻模、锤模和注塑模等CAD/CAM系统。但是，直到现在 这些系统大多数尚未在生产中广泛推广应用。国内开发适合模具行业的CAD/CAM软件，主要采用两种途径一一在现有 CAD/CAM平台上进行2次开发和开发拥有自主版权的CAD/CAM系统。基于现有模具CAD/CAM平台2次开发成果华中科技大学1997年推出了 HSC2。0注射模CAD/CA

41、E/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。另外众多的科 研单位和企业也针对具体应用开发了众多的插件和模块，如武汉汽车工业大学开 发了基于SOLIDWORKS的三维标准件库3DPARTLIB等。自行开发的拥有自主版权的模具CAD/CAM系统由北京北航海尔软件有限公司推出的三维图板和 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

42、和NC加工的协调与统1。上海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/CAM1体化系统，将设计、模拟与制造有机结合起来。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-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PICA

43、D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。七、我国模具CAD/CAM软件应用与开发中存在的主 要不足近几年来，我国CAD/CAM系统的开发和应用取得了 1些成绩，国内已初步 形成了 CAD/CAM商品化软件市场。尽管如此，我国CAD/CAM技术在设计水 平、开发能力、开发规模、技术和产品质量上还无法与发达国家相比。在 CAD/CAM软件应用与开发存在的不足主要有以下几点：(1)不少的对CAD的认识还仅仅停留在绘图阶段，缺乏设计方法和设计理论 的指导，从而使CAD产生的效益尚未得到充分发挥。CAD/CAM软件应用人员层次不齐，不能让CAD软件得到的高效率应用。在引进模

44、具CAD/CAM技术时存在着盲目性倾向，许多企业没有充分考 虑各种CAD/CAM软件的特点，购买回来的CAD/CAM软件不能完全适用于本 企业的产品设计与开发工作。引进的模具CAD/CAM系统的2次开发跟不上，致使引进软件的效率不 能完全发挥。国内模具CAD/CAM技术水平还处于高技术集成和向产业化、商品化过 渡的时期，自主开发的模具CAD/CAM系统商品化程度不够高，功能和稳定方 面与国外先进软件还有很大差距。我国CAD技术开发创新少、仿制多。没有创新就没有竞争力，只仿制就 不能开发出有竞争力的产品。从我国2维CAD到目前研制的三维CAD都存在 这1问题。用户提出的参数设计问题”、“数据管理

45、问题”及“特征造型问题”这些 技术，我国CAD研究开发者都没有引起注意。我国CAD软件的开发缺乏理论和算法的研究。CAD技术是1项综合性 的高新技术，涉及面广而复杂，技术变化快，竞争激烈。就建模技术而言会涉及 很多模型建立的理论和算法，这些都是为解决用户需求而研究开发的，每种理论 和算法用于CAD系统中，会产生新的CAD软件，如著名的CSG、B-rep、NURBS 等，而我国CAD软件开发者缺乏这方面的研究，信息集成技术落后。信息技术的广泛集成是以产品数据管理(PDM)和 过程管理(PM)为基础，实现CAD/CAPP/CAM和ERP的有机集成，在并行工 程中PDM也是重要的基础。而我国在这方面

46、的研究刚刚开始，至今也没有1个 在国内市场上成熟的数据库管理系统(DBMS)。因此，这类基础性软件也被国 外的系统占领了市场，而我们的CAD/CAPP/CAM集成技术又是建立在国外基础 系统上。CAD中的数据交换格式和标准化落后。在CAD技术的标准化方面，我 国由于技术落后，资金投入不足，对此重视不够，至今仍未提出1个有关CAD 方面的标准，完全是采用国际标准，而且有的已用作国家标准(IGES、STEP等)， 另外由于种种因素也跟不上国际标准的更新和发展，因此造成国内CAD软件系 统在数据交换、标准化等方面存在不少问题。结论在模具CAD/CAM的应用方面，经过这几十年的发展，我国模具CAD/CAM 的应用有了长足的发展，模具CAD/CAM技术已经被广泛应用于我国企业。在 模具CAD/CAM系统开发方面，我国研制模具CAD/CAM软件的开发水平也逐 渐接近国外先进水平。在模具CAD/CAM人才方面，在政府的大力支持下，高 校和企业培养了 1大批模具CAD/CAM软件开发及应用人才。但总的来说，我国目前模具行业使用CAD/CAM技术还存在着许多弊端，模 具CAD/CAM技术水平还处于高技术集成和向产业化商品化过渡的时期，自主