机电技术教育 论文探索加入WTO后的中国模具CAD技术的发展

本科毕业论文（设计）论文题目：探索加入WTO后的中国模具CAD技术的发展（ProbeIntoTheDevelopmentOfTheChineseMouldCADTechnologyAfterTheAccessionToTheWTO）学生姓名：所在院系：机电学院所学专业：机电技术教育导师姓名：完成时间：摘要机械制造中综合应用的CAD技术，曾为机械制造业提供了强有力的技术支持，它的应用现状及发展趋势必将对我国的机械制造业产生深远的影响。随着中国加入WTO，成为世界制造业的重要基地，预计到2018年，中国将一跃成为全球最大的模具制造业基地之一。这给我国的模具行业提供了前所未有的发展机遇。协同创新设计将成为模具设计的主要方向，模具制造信息将更加丰富，制造过程将更有效设计，模具CAD技术应用的ASP模式，将成为发展方面。模具行业因设计、制造的特殊性，对信息化技术提出了个性化需求，CAD与模具加工己形成了相互促进的局面，集成化，网络化，智能化，将会是模具CAD技术发展的最为显著的趋势。关键词:WTO，中国模具业，中国模具CAD技术ProbeIntoTheDevelopmentOfTheChineseMouldCADTechnologyAfterTheAccessionToTheWTOAbstractCADtechnologyofintegratedapplication,hasofferedstrongtechnicalsupportformechanicalmanufacturingindustryinmachine-building,itscurrentapplicationsituationsanddevelopmenttrendswillhaveafar-reachingimpactonmechanicalmanufacturingindustryofourcountry.AsChinajoinsWTO,becomestheimportantbaseoftheworldmanufacturingindustry,itisestimatedituntil2018,Chinawillsuddenlybecomeoneofthebiggestbasesofmanufacturingindustryofmouldintheworld.Thishasprovidedunprecedentedopportunityfordevelopmentformouldtradeofourcountry.Innovateanddesignthemaindirectionthatwillbecomemolddesignincoordination,Itwillbemoreabundantthatthemouldmakesinformation,themanufactureprocesswillbedesignedmoreeffectively,mouldCADtechnicalapplicationASPmode,willbecometherespectofdeveloping.Mouldtradebecausetheparticularitydesigned,made,hasputforwardtheindividualizeddemandtoinformation-basedtechnology,CADandmouldprocesstheownsituationofformingmutualpromotion,Integrated,networking,Intelligent.TheywillbethemostprominenttrendofthemouldCADtechnicaldevelopment.Keyword：WTO,ChineseMouldIndustry,ChineseMouldCADTechnology目录TOC\o"1-2"\h\z\u1绪论 12WTO后的中国模具业的发展前景 22.1WTO后的中国模具业所面临的机遇 22.2WTO后的中国模具业所面临的挑战 23CAD技术及应用对我国机械制造业的影响 33.1CAD技术 33.2我国机械制造业发展的趋势及对CAD技术的要求 44国内外模具制造业的现状和趋势 44.1概述国内外模具制造业现状 44.2模具工业在国民经济中的地位与作用 54.3我国模具产业发展现状以及趋势 75模具CAD软件的应用和开发现状 85.1模具CAD的发展概况.特点以及优势 85.2模具行业采用模具CAD/CAM技术的原因以及应用现状 95.3我国模具CAD软件的开发情况 115.4中国可以打造出世界级的CAD软件 126我国模具与世界先进水平的差距 136.1我国模具与世界先进水平的主要差距 136.2造成差距的原因 147我国模具行业CAD技术应用与发展趋势 157.1CAD在模具加工中的应用 157.2模具行业解决方案解读 207.3模具CAD的未来发展趋势 21致谢 23参考文献 24

1绪论近年来，全球制造业正以垂直整合的模式向亚太及中国转移，中国正成为世界制造业的重要基地。制造业模式的变化，必将产生对新技术的需求，也必将导致CAD技术的发展；同时，由于网络技术的大面积应用，正如10年前由于成本的大幅度下降，使得微机进入千家万户，已经改变我们的生活一样，网络应有的普及将在更大的程度上改变制造业的模式。随着中国加入WTO，成为世界制造业的重要基地，将要求我国的产品要有创新性，并且要有更高的质量、更低的成本并在更快的时间内提供给市场。作为产品制造的重要工艺装备、国民经济的基础工业之一的模具工业将直面竞争的第一线，模具工业除其需要“高技艺”的从业人员外，还需要更多的“高技术”来保证。（1）协同创新设计将成为模具设计的主要方向制造业垂直整合的模式使得世界范围内产品销售、产品设计、产品生产和模具制造分工更明确。为了缩短产品上市周期，使模具设计充分理解产品设计的意图，在产品的设计阶段，模具设计即同时开始，产品设计工程师和模具设计工程师需尽早进入协同设计状态。另外，模具制造厂家所需要的模具标准件一般都由模具标准厂家提供，最好在模具设计阶段就参照各类标准，充分利用模具标准件厂家提供的数据进行设计。由于在制造流程中各个环节所采用的CAD系统可能不一定相同，这就要求未来的CAD系统要具备协同的能力，对上下游的数据要能够随时交换，对所产生的数据彼此能够处理，数据产生及处理也需要标准化。因为产品需要创新，因此，模具设计也需要能够体现产品的创新，如在逆向工程中更重要的是对产品结构和产品的外观进行创新再设计。（2）模具制造信息将更加丰富，制造过程将更有效设计目前，模具制造厂已经较广泛地采用了数控加工。为了保证加工质量、提高加工效率、改进制造流程，有较多的模具制造厂开始使用多坐标数控加工、高速铣削加工及基于快速原型的模具制造等方法。因为制造设备的丰富，制造信息的增加，我们将看到，今后的制造信息将不仅仅是只提供数控编程加工的G代码，更重要的是，从设计开始，将进行制造过程的设计，即提供模具制造的工艺流程，不仅包含工艺表格、加工参数，还包括模具加工的卡具设计、加工的装卡过程及各工序的G代码，并且在各部分工序过程均有仿真，还可以在网络上共享。CAM将充分利用网络及防真等技术，通过合理地规划制造过程，有效地组合机床、刀具和人的经验，使企业发挥更大的潜力，取得最大的效益。（3）模具CAD技术应用的ASP模式，将成为发展方面由于今天模具行业实际上已经成为高技术最密集的行业，任何一个企业，要拥有全部最新出现的技术，成本将非常高，而且还要培养并且留住掌握这些技术的人也会非常困难。因此，将出现模具CAD应用的ASP模式，即产生各种专门技术的应用服务单位，为模具企业提供技术服务，整个社会是一个大的模具制造企业，按照价值链和制造流程分工，将制造资源最优发挥，应用服务包括如逆向设计、快速原型制造、数控加工外包、模具设计、模具成型过程分析等。近20年来，由于模具工业不断采用新技术，今天的模具工业已经远不是人们印象中的“手工作坊”行业了，我相信，随着中国加入WTO，网络环境下的CAD技术将把模具工业推向新的台阶。2WTO后的中国模具业的发展前景2.1WTO后的中国模具业所面临的机遇中国加入WTO后，模具进口虽在短期内将继续保持增长势头，但模具出口将会有更大发展。相对东南亚及中东等国家，中国模具在技术、质量及价格上占有优势，出口前景看好。而外资企业进入中国，其模具的返销及出口也将成为中国模具出口的重要组成部分。据相关研究部门调查得知，欧洲模具设计和生产的时间要分别比中国快44%和%61左右，但中国模具设计和生产的成本却只有欧洲同行的91%，因为中国的劳动力成本低廉，对部分国外客户有着很强的吸引力。同时，欧洲以及世界各国之间的模具竞争也相应加剧，像德国近两年半内的模具整体价格就下降了25%左右，据统计，前些年全球58%的模具是由德国等西欧国家生产，中国等亚洲国家的比例只占到1%，模具是技术密集型的产业，中国有优秀的人才，模具装配钳工技术水平高，劳动力成本低。进入WTO后，中国的投资环境得到更大的改善，外商投资可以享受到国民待遇，不再会有外汇平衡、外销配额的问题，所以中国的模具行业将会有更多的中外合资和外方独资模具企业。同时，由于日本、新加坡和中国台湾等国家和地区的制造业生产点外移呈不可逆转之势，更加开放的中国内地自然成为首选，模具企业势必跟进。由于中国模具生产成本低于国外，随着模具制造技术的完善和质量的提高，不仅可以减少模具的进口，而且有可能逐步开拓出口巿场，向国外出口更多的模具[1].2.2WTO后的中国模具业所面临的挑战今后东欧国家的模具将会有较大幅度的增长，而亚洲国家的生产比例将提高至22%左右。鉴于中国廉价劳动力成本的优势和整体经济持续快速发展的良好势头，中国模具发展的前景将十分广阔。预计到2018年，中国将一跃成为全球最大的模具制造业基地之一。但这并不意味着中国发展的一切都是那么的理想和完美。因为中国的市场过早的陷入了价格战的误区，还缺乏自主创新的能力，没有相应地建立起诚信可靠的市场体系，特别是有65%的欧洲客户觉得中国模具的价格虽低但质量不好，一种比较理想的解决方法是，加强中欧双方的合作，由欧洲国家出订单和图纸，中国模具企业具体负责完成设计以及加工制作，并在过程中不断学习欧洲先进的技术以及管理概念，加快工业化的改造，努力提高企业自身的核心优势和竞争力。如在提高客户满意度方面，企业除了在价格低廉上做文章外，更重要的是要求交货时间短，产品质量好，诚信度高，尽可能让他们了解产品的研发，设计以及生产的全过程，企业要明确自己的主攻方向，加强相互之间的合作，及时有效的对客户的需求做出反应.3CAD技术及应用对我国机械制造业的影响当今的机械制造业已不是传统意义上的机械加工，而是集机械、电子、光学、信息、材料、生物、能源、管理等学科最新成就为一体的新技术综合体。世界各国经济的竞争，也主要体现在制造技术的竞争，先进制造技术已成为当代国际间科技竞争的重点。新形势下，我国机械制造业面临着巨大的挑战和机遇。机械制造中综合应用的CAD技术，曾为机械制造业提供了强有力的技术支持，它的应用现状及发展趋势必将对我国的机械制造业产生深远的影响。3.1CAD技术CAD技术是一项利用计算机帮助人们完成产品的设计(Design)的新技术，它是计算机技术在零件生产中综合应用的新飞跃。CAD包括建立几何模型、工程分析、产品分析、动态模拟、自动绘图等；CAD技术是制造自动化技术的主要组成部分，它的迅猛发展，软件、硬件水平的进一步完善，为机械工业提供了强有力的技术支持，为企业的产品设计、制造、生产水平的发展带来了质的飞跃，已经成为现代企业信息化、集成化、网络化的最优选择。CAD技术也是一种集成技术系统，由系统软件、管理软件、支撑软件、应用软件组成，其中的应用软件是用户为解决某些应用问题而编制的程序，一般由用户与研究机构在系统软件与支撑软件的基础上联合开撑，因此它应遵循以下原则：(1)用户界面友好。软件是为了应用，用户是否较为容易地掌握成为评价软件的基本标准。友好的用户界面包括：使用方便，界面熟悉，有灵活的提示帮助信息，良好的交互方式，良好的出错处理。(2)遵循软件工程方法。软件工程是指导计算机软件开发和维护的工程科学；即采用工程的概念原理、技术、方法来开发和维护软件。软件工程采用生命周期法，从时间上对软件的开发和维护进行分解，把软件生存周期依次划分为几个阶段，分阶段进行开发。(3)参数化CAD。对于系列化、通用化、标准化程度高的产品，设计所用的数学模型及产品结构都是固定的；通常仅是结构尺寸的差异。对于这类产品，可将已知条件及其随着产品规格而变化的基本参数采用相应的变量代替，然后由计算机自动查询图形数据库，或由相应的软件计算出绘图所需的全部数据，再由专门的绘图生成软件在屏幕上自动地设计出图形来，称为参数化CAD。(4)成组CAD及智能化CAD。某些产品，结构虽不一样，但较相似，可以根据产品结构和工艺性的相似性，利用成组技术将零件划分成有限数目的零件库，根据同一零件族中各零件的结构特点，编制相应的CAD通用软件，用于该族零件的设计，称为“成组CAD”。智能化CAD就是将专家系统与CAD技术融为一体而建立起来的系统[2]。3.2我国机械制造业发展的趋势及对CAD技术的要求21世纪初的机械制造业，总的发展趋势为：柔性化、灵捷化、智能化、信息化(网络化)同。信息产业将成为社会的主导产业，机械制造业也将由信息主导，并采用先进生产模式、先进制造技术、先进组织管理方式的全新机械制造业。其中：柔性化是使工艺装备与工艺路线能适于生产各种产品的需要，能适于迅速更换工艺、更换产品的需要。灵捷化是使生产推向市场的准备时间缩为最短，使机械制造厂的机制能灵活转向。智能化是柔性自动化的重要组成部分，也是柔性自动化的新发展和延伸，智能化促进柔性化，它使生产系统具有更完善的判断与适应能力。信息化是使机械制造业不再是由物质和能量借助于信息的力量生产出价值，而是由信息借助于物质和能量的力量生产出价值。因此，信息产业和智力产业将成为社会的主导产业。再者，制造技术也向着超精密加工、微型机械制造、超高速切削等方向发展。超精密加工技术、微型机械加工、微细电火花加工EDM、等离子加工、激光加工、离子束加工、电子束加工、超高速加工等技术的实现，为生产效率的快速提高奠定了良好的基础。同时，制造技术也在不断地对高科技进行综合利用，需将工程数学、激光学、微电子技术、计算机技术、控制论、生物学、材料科学、管理科学、信息科学、以及人文科学等知识综合利用。这些学科改变着机械制造业的面貌，而机械制造技术的发展反过来为这些学科提供了新的工具，有力地促进着这些学科的进一步发展。4国内外模具制造业的现状和趋势4.1概述国内外模具制造业现状（1）产品更新换代的加快，特别是家电、汽车、IT行业市场竞争的加剧，使模具制造业得到迅猛的发展。（2）现代产品对模具的种类、精度、工作条件和使用寿命等提出了更高的要求。（3）在同外工业发达国家，模具制造业已成为一个专门的行业，其标准化、专业化、商品化程度高，模具行业俨然已经成为一个高技术密集型产业。模具行业大量采用先进的技术和设备，新材料、新的热处理工艺不断涌现，特别是IT业的迅猛发用使计算机辅助设计（ComputerAidedDesign，简称CAD）在模具行业广泛应用。随着世界制造中心向东南亚转移，我国的模具生产近几年也得到了迅猛的发展，但与工业发达国家相比，还有很大差距，标准化、专业化、商品化程度还不够高，模具品种少，制造精度低，使用寿命短，设备技术力量落后，模具生产技术人员，特别是掌握现代模具设计与制造的技术人员比例小。有专家预测，不远的将来，中国将成为世界最大的制造中心，这给我国的模具行业提供了前所未有的发展机遇。因此，加快高技术设备如数控加工、快速制模、特种加工在模具行业中的应用，加大新兴CAD技术在模具设计与制造中的应用比例，加速模具新结构、新工艺、新材料的研究和强化模具高技术人员的培养，已成为我国模具行业再上一个新台阶的关键。模具制造是一个比较复杂的生产工艺过程，它包括模具的设计、模具材料的选择、热处理、机械加工、调试安装等过程。其中所选模具材料的性能水平、材质的优劣、热处理工艺是否得当，是影响模具使用寿命的关键因素[3]。4.2模具工业在国民经济中的地位与作用模具是制造业的重要基础工艺装备，工业产品大批量生产和新产品开发都离不开模具，用模具生产制件所达到的(四高二低)高精度，高复杂程度，高一致性，高生产率和低耗能、低耗材，使模具工业在制造业中的地位越来越重要。模具品种繁多，共有10大类，包括冲压、塑料、橡胶、铸造、锻压等，用于制造业中几乎所有产品的生产，可见模具的服务范围已包括国民经济的许多方面，现在模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一，没有高水平的模具就没有高水平的产品已成为共识。随着产品更新换代越来越快，新产品不断涌现。新技术日新月异，模具的使用范围已越来越广，对模具的要求也越来越高了。据调查统计资料，人们常见的工业产品有60％—90％的零件需要用模具成形，例如：电机电器.飞机坦克.拖拉机等.家用电器视听设备.办公机械.汽车摩托车自行车.手表手机.风扇照相机.化工建材.工程塑料制品.橡胶制品等。可见模具关系到各行各业各种产品，可以说在机械、电子、轻工、通讯、交通、军工，建材等部门如果没有模具就很难生产和开发产品。模具精度低，则产品质量差，模具寿命低，则产品成本高。现代模具业已成为技术密集型和资金密集型的产业，它与高新技术已成为相互依托的关系，一方面模具直接为高新技术产业化服务的不可缺少的装备，另一方面模具本身又大量采用高新技术，因此模具制造已成为高新技术产业的重要组成部分。通过模具成形零件的快速、优质、低耗、环保体现了国家可持续发展的战略和科学发展观。模具技术集合了机械、电子、化学、光学、材料、计算机、精密检测和信息网络等诸多学科，是一个综合性高学科的系统工程。模具技术的发展趋势主要是模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济快速的方向发展。模具产品的技术含量不断提高，模具制造周期不断缩短，模具生产朝着信息化、无图化、精细化、自动化的方向发展，模具企业向着技术集成化、设备精良化、产品品牌化、管理信息化、经营国际化的方向发展。目前我国随着科学技术的飞速进步，使模具技术及制造方式发生了根本性的变化，已经从传统的手工设计，从有经验的钳工师傅为主导的技艺型生产方式转变到了以数字化、信息化、自动化生产为特征的现代模具工业生产时代。（1）在模具设计制造中已广泛采用CAD/CAM技术模具CAD/CAM/CAE技术是模具技术发展的一个重要的里程碑，实践证明模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计的发展方向，现在全国大多数企业已广泛应用了模具CAD/CAM技术，少数企业应用了CAE技术，应用CAPP技术的企业更少一些。目前主要是应用国外软件比较多，国产模具软件的开发应用的比较少，软件的应用还要进一步扩大应用范围，有条件的企业应积极做好CAD/CAM技术的深化应用工作，即开展企业信息化工程软件的应用，还要进一步扩大应用范围，开展企业信息化工程软件向智能化和集成化方向发展。（2）快速原型制造(RPM)及相关技术得到了更好的发展RPM技术是美国首先推出的，是伴随计算机技术，激光成型技术和新材料技术的发展而产生的。这种技术可直接或间接用于模具制造。这种方法制造模具是有技术先进，成本较低、设计制造周期短、精度适中等优点。从模具概念设计到制造完成仅为传统加工方法所需时间的1/3和成本的1/4左右，因此适用于低成本的制造小批量的零件，发展前景很好。青岛海尔有限公司还构建了基于RE(逆向工程技术)。RPM的模具并行开发系统具有开发质量高、开发成本低、开发周期短的优点。（3）高速铣削加工得到广泛的应用国外近年来发展的高速铣削加工，主轴转速可达40000～100000/min快速进给速度可达30～40m/min换刀时间可提高1～2S这样就大幅度提高了加工效率并可获得Ra≤2μm0.002mm的加工表面粗糙度，另外还可加工硬度达60HRC的模块，目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展，高速加工技术的发展促进了模具技术的发展。目前我国一些模具制造的骨干企业都已从国外购置这种高速的设备及相关的软件，刀具及卡具装置。如一汽、二汽及海尔等大的模具制造公司相继引进了多台高速加工铣床提高了效率，促进了模具加工技术的发展。（4）热流道技术已逐步广泛应用由于采用热流道技术的模具，可提高制件的生产率和质量，并能大幅度的节省制件的原材料和节约能源。所以已在一些模具制造企业得到逐步推广。国外这项技术发展很快，许多塑料模具厂生产的模具已有一半用上了热流道技术，有的甚至己达80％，效果十分明显。国内近几年已开始推广应用，但总体还达不到10％，目前应用的热流道主要还是国外进口的，由于价格昂贵，影响了推广应用，使塑料件成型过程中产生了很多废料，有的时候废料料把和流道中的余料比成型另件的重量还大，造成了能源材料的浪费。加快国产化，积极生产价廉高质的元器件，是推广应用热流道技术的关键。（5）优质材料及先进的表面处理技术取得快速的发展随着模具制造精度要求越来越高，模具材料的应用就显得非常重要。近十多年来一些模具的新钢种应运而生，如调质钢、粉末高速钢、硬质合金、陶瓷材料、复合材料等。现在经常采用的新型模具钢如：D2、P20、718、H11、H13基本上都是从国外引进的，主要来源于瑞典、日本、德国。国内的新型模具钢，由于稳定性差，所以一般企业都不愿意使用。目前一些精度要求高，制造难度大的大型、精密、复杂模具基本上都采用新型模具钢材。热处理及表面处理是能否充分发挥模具钢材性能的关键环节，现在一般都采用真空热处理，表面处理主要是采用渗氮，渗硼，渗铬等工艺。少数地区还采用气相沉积CTiNTiC等及等离子喷涂技术。目前铝合金在作塑料模具中应用也越来越广泛，由于铝合金材料轻，切削性能好，导热、导电率高，焊接性能优良，所以在国外已较为广泛采用，我国己开始使用预计今后将会得到更快的发展。除了以上一些先进设计、制造技术还有很多如气体辅助注射技术精加工和复合加工、液压成型技术等就不一一陈述。4.3我国模具产业发展现状以及趋势（1）基本情况：我国目前大约有25000多个模具生产厂点，职工约80万人，2008年生产模具总产值530多亿元，本年度进口模具18.13万美元，出口4.9万美元，进出口相抵我国目前是世界上最大的模具净进口国。根据统计资料显示“十五”期间前四年模具工业平均每年都以15％以上增长速度发展，高于国民经济增长速度。在我国模具生产长期以来一直被当作工艺后方，直到1987年才作为产品列入机电产品目录。当时全国共有生产模具厂点约6千家，总产值约30亿。经过近20年发展，我国模具已有了长足的进步，不只是国内原有的国有模具企业有了很大发展，而且三资、民营和个体模具企业发展更为迅速，如广东和浙江省，原来模具生产规模不大，在国内未占重要地位，但目前主要依靠三资企业的广东省(全省有5千家以上模具生产企业)和主要依靠民营、乡镇、个体的浙江省(全省有4千家以上模具生产企业)，其模具年产值已分别占全国的四成和四分之一左右.虽然我国模具工业“十五”期间发展迅速但仍不能满足我国制造发展需要，特别是中高档模具在精密、大型、复杂、长寿命模具方面仍是供不应求，由于在精度、寿命、制造周期及能力等方面，我国与国际水平和工业先进国家相比尚有较大的差距，因此每年尚需大量进口。（2）主要模具制造能力：围绕着我国国民经济重点发展的行业如：汽车、电子、仪器仪表，我们以制造IC产业需要的精度达2微米，使用寿命达到上亿次以上的硬质合金多工位级进模具及手机塑料壳模具；家电行业的大型的塑料模、34英寸大屏幕彩电和65英寸背投式电视塑料机壳模具；仪表系统的照相机小齿轮模具，汽车工业需要的部分覆盖件模具、汽车仪表盘、保险杠及发动机壳体铸造模具、汽车轮胎子午线活络模具；建材行业需要的塑料及铝合金的挤出模具等，都达到很高水平。（3）与先进水平的差距目前我国模具总量虽然已达到相当的规模可以说是一个模具制造大国，但由于模具制造水平还与先进工业化国家存在较大的差距，所以说不是一个模具制造强国，我们的制造水平比美、日、法、意落后许多也要比加拿大、英国、西班牙、韩国、新加坡等国落后，主要表现在制作模具理念上落后、还有企业管理落后、机制落后、模具企业使用装备落后。模具企业使用的很多都是世界上较低档的台湾数控加工机床，设备都是10～20年前引进的，软件使用的型号也比较落后，生产的低档模具多，劳动生产率低(国外一般达到20万美元/人年，而国内一般只达到10万元人民币/人年)。5模具CAD软件的应用和开发现状模具CAD是计算机技术在模具生产中综合应用的一个新的飞跃。模具CAD是改造传统模具生产方式的关键技术，是一项高科技、高效益的系统工种。它以计算机软件的形式，为用户提供一种有效的辅助工具，使工种技术人员能借助于计算机对产品、模具结构、成形工艺、数控加工及成本等进行设计和优化。模具CAD在技术的迅猛发展，软件，硬件水平的进一步完善，为模具工业提供了强有力的技术支持，为企业的产品设计，制造和生产水平的发展带来了质的飞跃，已经成为现代企业信息化，集成化、网络化的最优选择。5.1模具CAD的发展概况.特点以及优势（1）模具CAD/CAM发展概况模具CAD的发展状况符合通用CAD软件的发展进程。目前通用CAD软件的发展现状如下:CAD技术经历了二维平面图形设计，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。（2）模具CAD的特点一个稳定的、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:1）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。否则，就无法输人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，也需要建立模具零件的几何模型。因此，几何造型是模具CAD中的一个重要问题。2）标准化是实现模具CAD的必要条件。模具设计一般不具有唯一性。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。3）设计准则的处理是模具CAD中的一个重要问题。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。（3）模具CAD的优势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。1）CAD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可显著缩短从设计到制造的周期。2）CAD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CAD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的经济效益有些可以估算、有些则难以估算。由于采用CAD技术，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。3）CAD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。（4）随着塑性成形过程计算机模拟技术的提高，模具CAD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、制造的一次成功率。5.2模具行业采用模具CAD/CAM技术的原因以及应用现状（1）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工业产品迅速更新换代和提高质量的要求。因此国内外企业纷纷采用模具CAD技术。模具行业采用模具CAD技术的主要理由是:1）利用几何造型技术获得的几何模型可供后续的设计分析和数控编程等方面使用。2）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。3）提高产品质量的需要，如汽车车身表面等形状，需要利用计算机准备数据和完成随后的制造工作。4）模具制造厂和用户对CAD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。5）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。6）在企业中建立联系各个部门的信息处理系统。（2）模具CAD技术在模具行业的应用现状模具CAD技术发展很快。应用范围日益扩大。在冲模、锻模、挤压模、注射模和压铸模等方面都有比较成功的CAD系统。采用CAD技术是模具技术、生产革新化的措施，是模具技术发展的一个显著特点。目前我国模具行业应用的模具CAD软件可以分为两大类:一是机械行业内通用的的CAD，如Unigraphics(UG)、SOLIDEDGE、AutoCAD、SolidWorks、Pro/Engneer等。二是专门针对模具行业开发的模具CAD系统，如:上海交大模具CAD国家工程中心开发的冷冲模CAD系统等[4]。(1)国外模具CAD技术的应用现状工业发达国家较大的模具生产厂家在CAD上进行了较大的投资，正大力开发这一技术。目前，应用CAD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系统。该系统包括设计覆盖件的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，并将数据送人计算机。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。(2)国内模具CAD技术的应用现状经过近几十年的发展，在国内的模具生产中，CAD技术已经得到广泛的应用。模具行业已引进相当数量的国外CAD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。但是对于国内一些大型模具企业，它们的CAD/CAM应用状况多停留在从国外购买先进的CAD系统和设备，但在其上进行的二次开发较少，资源利用率低;对于国内一些中小型模具企业，它们的CAD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量高、成本低，即达到敏捷制造的目的[5]。5.3我国模具CAD软件的开发情况（1）我国模具CAD软件自主开发和二次开发情况我国模具CAD/CAE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VisualC++，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，符合中国用户习惯的CAD软件或模块，其中有一些成果已经得到了推广和使用。国内开发适合模具行业的CAD软件，主要采用两种途径——在现有CAD平台上进行二次开发和开发拥有自主版权的CAD系统。1）基于现有模具CAD平台二次开发成果华中科技大学1997推出了HSC2.0注射模CAD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。2）自行开发的拥有自主版权的模其CAD系统由北京北航海尔软件有限公司推出的三维电子图板和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、曲面和NC加工的协调与统一。上海交通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一体化系统。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一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PICAD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。（2）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系统的开发和应用取得了一些成绩，国内已初步形成了CAD商品化软件市场。在CAD软件应用与开发存在的不足主要有以下几点:1）不少的企业对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。2）CAD软件应用人员层次不齐，不能让CAD软件得到的高效率应用。3）在引进模具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软件不能完全适用于本企业的产品设计与开发工作。4)引进的模具CAD系统的二次开发跟不上，致使引进软件的效率不能完全发挥。5)国内模具CAD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。6)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。从我国二维CAD到目前研制的三维CAD都存在这一问题。7)我国CAD软件的开发缺乏理论和算法的研究。CAD技术是一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。8)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。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。5.4中国可以打造出世界级的CAD软件在模具CAD/CAM的应用方面，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。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，自主开发的模具CAD/CAM软件的开发水平、商品化、市场化程度都不如发达国家。软件在可靠性和稳定性方面与国外工业发达国家的软件尚有一些差距。但我坚定的认为，中国可以打造出世界级的CAD软件！在曾长期被国外CAD软件垄断的中国CAD市场，我们国产CAD软件已走过了十多年曲折、探索的岁月，如今迎来了新的机遇和发展。作为国产CAD的领导品牌，中望龙腾以及中望CAD的成长历程，其实也正是整个国产CAD软件业发展的一个缩影。好比中国的汽车工业，曾经很长一段时间，人们对中国企业自主研发汽车的技术和经济实力都表示怀疑，而如今，中国自主汽车品牌奇瑞却用短短六年时间实现了从0到30多万辆的年销售成绩，缔造了“车坛黑马”的神话。国产CAD软件领域也是如此。中望龙腾的领军人物杜玉林自豪地讲，一切皆有可能，在中望等国产厂商开始自主研发CAD软件的时候，许多人对国产CAD的前景表示担忧和茫然，甚至无法理解。但目前的市场和产品，也证明了当时的决定是正确的，只要勇敢、坚定的朝着目标前进，就能得到回报.（1）软件普及正版化，从“九五”国家推进制造业信息化工程开始，二维软件的应用逐步走向普及的同时，CAD软件正版化问题越来越得到人们的关注。针对盗版软件问题，曾经很长的一段历史时期内，国内用户对知识产权的认知度和重视程度还不是很够，这是盗版软件广泛被使用的重要原因。盗版给软件企业尤其是本土软件企业带来了很大的困扰。不过这也恰恰预示着机会，预示着需求，关键是看软件企业自身如何抓住并把握好这个机会。加入WTO后，全民上下都在关注着知识产权这个话题，国内企业对正版化的意识逐渐提高，这种机会和需求就越来越明显。尤其是随着“十一五”规划的开始，自主创新和知识产权保护成为国家战略的重中之重。需求带来了机遇，同时也带来了挑战。随着中国用户对正版软件使用深度的增加，对软件技术要求的提高，需要国产CAD软件在质量上更加苛刻地要求自己，精益求精，满足客户的需求.（2）国际级品质与服务目前，中望CAD已经被广泛应用于机械、电子、建筑、通信、航空航天等几乎所有需要CAD制图的行业，广州本田、台达电子、家乐福、德力西、京移通信、中讯邮电、河南电力等众多的行业翘楚在经过非常严格的选型后，都纷纷选择了中望。中望强大的用户群正是通过多年来用户口碑相传，不断积累的结果，更是对中望CAD产品质量和服务质量给予的高度肯定。随着中国经济的日益全球化，中国迫切需要有自主创新的世界级品牌的出现，不仅要满足国内用户的需求，而且要走向世界，提高中国在国际舞台上的综合竞争力。现在，不管是在政策支持、产业配套，还是人力资源、企业管理经验等各个方面，中国企业已经拥有了产生世界级品牌的土壤和机会，而且很多企业已经快速的成长起来了。中国有世界级的家电品牌、PC品牌、通信品牌等，也一定可以打造出世界级的CAD软件品牌！6我国模具与世界先进水平的差距6.1我国模具与世界先进水平的主要差距中国模具生产总量虽然已位居世界第三，但设计制造水平在总体上要比德、美、日、法、意等工业发达国家落后许多，也比英国、加拿大、西班牙、葡萄牙、韩国、新加坡等国落后。其差距主要表现在下列六方面。（1）国内自配率不足80%，其中中低档模具供过于求，中高档模具自配率不足60%。模具是制造业的重要工艺基础，在我国，模具制造属于专用设备制造业。中国虽然很早就开始制造模具和使用模具，但长期未形成产业。直到20世纪80年代后期，中国模具工业才驶入发展的快车道。近年，不仅国有模具企业有了很大发展，三资企业、乡镇（个体）模具企业的发展也相当迅速。（2）企业组织结构、产品结构、技术结构和进出口结构都不够合理。中国模具生产厂中多数是自产自配的工模具车间（分厂），专业模具厂也大多数是“大而全”、“小而全”的组织形式。国外模具企业大多是“小而专”、“小而精”。中国模具自产自配比例高达50%以上，国外70%以上是商品模具。国内模具总量中属大型、精密、复杂、长寿命模具的比例只有30%左右，国外在50%以上。2003年模具进出口之比为4:1，进出口相抵后的净进口为10.3亿美元，是净进口量最大的国家。（3）模具产品水平和生产工艺水平总体上比国际先进水平低许多，而模具生产周期却要比国际先进水平长许多。产品水平低主要表现在精度、型腔表面粗糙度、寿命及模具的复杂程度上；工艺水平低主要表现在设计、加工、工艺装备等方面。（4）开发能力弱，经济效益欠佳。中国模具企业技术人员比例较低，水平也较低，不重视产品开发，在市场中常处于被动地位。国内每个职工平均每年创造模具产值约合1万美元左右，而模具工业发达国家大多是15～20万美元，有的甚至达到25～30万美元。由此而来的是中国模具企业经济效益差，大都微利，国有企业总体亏损，缺乏后劲。（5）模具标准化水平和模具标准件使用覆盖率低。国外先进国家模具标准件使用覆盖率达70%以上，国内模具标准件使用覆盖率只有45%左右。（6）与国际先进水平相比，模具企业的管理落后更甚于技术。管理落后易被忽视，国内大多数模具企业还沿用过去作坊式粗放经营管理模式，真正实现现代化企业管理的还不多。6.2造成差距的原因造成上述差距的原因很多，除了长期以来未将模具作为产品得到应有的重视之外，还有下列几个主要原因：（1）体制不顺，基础薄弱。“三资”企业虽然已经对中国模具工业的发展起了积极的推动作用，私营企业近年来发展较快，国企改革也在进行之中，但总体来看，体制和机制尚不适应市场经济，再加上国内模具工业基础薄弱，因此，行业发展还不尽如人意，特别是总体水平和高新技术方面。（2）人才严重不足，科研开发及技术攻关方面投入太少。模具行业是技术密集、资金密集的产业，随着时代进步和技术发展，能掌握和运用新技术的人才异常短缺，高级模具钳工及企业管理人才也非常紧缺。由于模具企业效益欠佳及对科研开发和技术攻关不够重视，因而总体来看模具行业在科研开发和技术攻关方面投入太少，民营企业贷款困难也影响许多企业的技术改造，致使科技进步不大。（3）工艺装备水平低，且配套性不好，利用率低。虽然国内许多企业采用了先进的加工设备，但总的来看装备水平仍比国外企业落后许多，特别是设备数控化率和CAD/CAM应用覆盖率要比国外企业低得多。由于体制和资金等原因，引进设备不配套，设备与附配件不配套现象十分普遍，设备利用率低的问题长期得不到较好解决。装备水平低，带来中国模具企业钳工比例过高等问题。（4）专业化、标准化、商品化的程度低、协作差。由于长期以来受“大而全”“小而全”影响，许多模具企业观念落后，模具企业专业化生产水平低，专业化分工不细，商品化程度也低。目前国内每年生产的模具，商品模具只占45%左右，其馀为自产自用。模具企业之间协作不好，难以完成较大规模的模具成套任务，与国际水平相比要落后许多。模具标准化水平低，标准件使用覆盖率低也对模具质量、成本有较大影响，对模具制造周期影响尤甚。（5）模具材料及模具相关技术落后。模具材料性能、质量和品种往往会影响模具质量、寿命及成本，国产模具钢与国外进口钢相比，无论是质量还是品种规格，都有较大差距。塑料、板材、设备等性能差，也直接影响模具水平的提高。7我国模具行业CAD技术应用与发展趋势近二十年来，模具CAD技术飞速发展，成为缩短模具设计与制造周期、降低生产成本和提高产品质量、改造传统模具生产方式的系统工程。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。7.1CAD在模具加工中的应用由于模具属于单件小批量生产，产品质量要求高，加工时间长等特点，使得模具制造行业成为最早使用三维软件的行业之一。CAD技术能使工程师借助于计算机对产品结构、成型工艺、数控加工及成本等进行设计和优化，无疑可以有效提高模具设计和制造的水平和质量，缩短模具的开发和设计周期。与模具行业的快速增长相对应的是，模具行业CAD市场竞争也日益激烈。目前，CAD软件的竞争主要在加工效率与加工质量方面，随着加工手段的多样化和数控设备的快速发展，对CAD软件的应用范畴也提出了新的要求。CAD与模具加工形成了相互促进的局面。（1）CAD在铸造模领域的应用铸造成形过程模拟的探索性工作始于求解铸件的温度场分布。1962年丹麦的Fursund用有限差分法首次对二维形状的铸件进行了凝固过程的传热计算，1965年美国通用汽车公司Henzel等对汽轮机铸件成功进行了温度场模拟，从此铸件在模具型腔内的传热过程数值分析技术在全世界范围内迅速开展。从上世纪70年代到80年代，美国、英国、法国、日本、丹麦等相继在铸件凝固模拟研究和应用上取得了显著成果，并陆续推出一批商品化模拟软件。进入90年代后，我国的高等院校，如清华大学和华中科技大学在该领域也取得了瞩目的成就。单纯的传热过程模拟并不能准确计算出铸件的温度变化和预测铸造中可能产生的缺陷，充模过程对铸件初始温度场分布的影响以及凝固过程中液态金属的流动对铸件缺陷形成的影响都是不可忽视的。铸件充模过程的模拟技术始于上世纪80年代，它以计算流体力学的理论和方法为基础，经历十余载，从二维简单形状开始，逐步深化和扩展，现已成功实现了三维复杂形状铸件的充模过程模拟，并能将流动和传热过程相耦合。目前国外已有一批商品化的三维铸造过程模拟软件，如日本的SOLIDIA、英国的SOLSTAR、法国的SIMULOR、瑞典的NOVACAST、德国的MAGMA和美国的AFSOLID、PROCAST等。国内也有清华大学的铸造之星、华中科技大学的华铸CAE等。这些铸造模CAE软件已覆盖铸钢、铸铁、铸铝和铸铜等各类铸件，大到数百吨，小至几千克，无论是在消除缩孔和缩松，还是在优化浇冒口设计，改进浮渣夹渣等方面都发挥了显著的作用。伴随着CAE技术在铸造领域的成功应用，铸造工艺及模具结构CAD的研究和应用也在不断深入，国外已陆续推出了一些应用软件，如美国铸造协会的AFS-SOFTWARE，可用于铸钢和铸铁件的浇冒口设计，英国FOSECO公司的FEEDERCALK软件，可以计算铸钢件的浇冒口尺寸和选择保温冒口套的类型。我国华中科技大学和清华大学在铸造工艺及模具结构CAD方面也做了许多工作，如清华大学开发的THFSCAD软件，主要由图形扫描及矢量化和铸造工艺CAD两部分组成。前一部分对扫描输入的图形进行消蓝去污和矢量化，后一部分用来建立参数化图形、计算铸件的加工余量、绘制工艺卡等。THFSCAD是在二维图形学的基础上开发的，采用了AUTOCAD软件为开发平台。随着CAD技术的快速进步，三维CAD系统在铸造生产领域会逐步取代二维CAD系统而成为主流设计系统。（2）CAD/CAE/CAMD在锻模领域的应用自上世纪70年代以来，国内外许多学术机构和公司对锻模CAD技术进行了广泛的研究，在锻造工艺过程设计、锻模结构设计和金属流动模拟等方面均取得了显著的成绩。轴对称锻件约占锻件总数的30%左右，加上轴对称锻件几何形状简单，易于描述和定义，所以开发锻模CAD系统时国内外大多数机构和人都是从轴对称锻模入手。轴对称锻模CAD系统的主要组成部分包括锻件设计、模锻工艺设计、锻模结构设计和NC编程。锻件设计指的是设计冷锻件图和热锻件图，包括选择分模面、补充机加工余量、添加圆角和拔模斜度等。模锻工艺设计决定是否采用预成形工序、怎样采用预成形工序以及如何选择锻压设备的吨位。另一类广泛应用的锻件是长轴类锻件，其成形工序设计和模具结构设计远比轴对称锻模复杂，因此开发长轴类锻模的CAD系统的难度更大、通用性也低，目前在许多通用商品化CAD软件上二次开发的长轴类锻模的CAD系统仅限于特定产品和特定场合的应用。锻模CAD系统的发展方向是成组技术和模具标准化技术的进一步贯彻执行以及CAD技术和人工智能技术的深入应用。在CAD技术方面，有限元法一直是分析和研究金属锻造成形的主要数值分析方法，多年来已取得不少阶段性的成果。1973年Lee和Kobayashi以矩阵分析法导出了刚塑性有限元的Lagrange算法，成功分析了锻造成形过程。1974年Zienkiewicz提出了刚粘塑性有限元的罚函数法，分析了轧制、挤压和拉拔等成形工艺。1982年Mori和Osakada提出了刚塑性有限元中的材料可压缩法并用于轧制和挤压中。上世纪80年代初，Oh和Altan用大型刚塑性有限元分析软件ALPID对各类塑性变形问题进行了深入研究。90年代以后，国外一些商品化的专业有限元分析软件，如法国的FORGE2、美国的DEFORM、ABAQUS、MSC/AutoForge等，都已成功地应用于锻造领域。这些软件不仅可以预测锻件成形的全过程，而且可以定量地给出与变形有关的各种物理量，如位移、速度、应力、应变和载荷等，为获得最优的模具设计、最合理的工艺方案和最少的试模时间提供了技术保证。（3）CAD/CAE/CAM在级进冲模领域的应用国外级进模CAD的研究始于上世纪60年代末，70年代便有初步应用，但仅限于二维图形的简单冲裁级进模，其主要功能如条料排样、凹模布置、工艺计算和NC编程等。弯曲级进模CAD系统出现在80年代，如日本日立公司和富士通公司的弯曲级进模系统等。为了能够适应复杂模具的设计，富士通系统采用了自动设计和交互设计相结合的方法，在该系统中除毛坯展开、弯曲回弹计算和工步排序为自动处理外，其余均需要设计人员的参与。应用三维几何造型技术的级进模系统始于80年代末，如美国Auto-trol公司的Die-Design系统，该系统采用三维几何模型来描述钣金零件，并将三维图形技术应用于模具结构设计，显示出三维图形软件在模具设计中的重要作用。进入90年代，国际著名商品化三维CAD系统，如美国的Pro/E、UG-II、CADD5、Solidworks、MDT等均陆续在模具界得到应用。美国PTC公司基于Pro/E系统开发了钣金零件造型模块Pro/SheetMetal。UGSolution公司在UG-II的基础上开发了同类型的模块UG/SheetMetal。以上两个系统都缺乏面向级进成形工艺及模具结构设计的专用模块，但这方面的工作进展很快，有的已经初见成效。美国ComputerDesign公司开发的级进模软件StrikerSystems是销售量较大的商业化CAD/CAM系统，包括钣金零件造型（SS-DESIGN）、毛坯展开（SS-UNFOLD）、毛坯排样（SS-STRIPDESIGN），模具设计（SS-DIEDESIGN）和数控加工（SS-WIRE、SS-PROFILE）等模块。该系统支持钣金零件的特徵造型，虽已具有某些自动化设计的功能，但其设计过程仍以交互操作为主，目前只适用于弯曲冲裁级进模的设计。本世纪之初，美国UGS公司与我国华中科技大学合作在UG-II（现为NX）软件平台上开发出基于三维几何模型的级进模CAD软件NX-PDW。该软件包括工程初始化、工艺预定义、毛坯展开、毛坯排样、废料设计、条料排样、压力计算和模具结构设计等模块。具有特徵识别与重构、全三维结构关联等显著特色，已在2003年作为商品化产品投入巿场。我国从上世纪90年代开始，华中科技大学、上海交通大学、西安交通大学和北京机电研究院等相继开展了级进模CAD系统的研究和开发。如华中科技大学模具技术国家重点实验室在AutoCAD软件平台上开发出基于特徵的级进模CAD系统HMJC，包括钣金零件特徵造型、基于特徵的冲压工艺设计、模具结构设计、标准件及典型结构建库工具和线切割自动编程五个模块。上海交通大学为瑞士法因托（Finetool）精冲公司开发成功精密冲裁级进模CAD系统。西安交通大学开发出多工位弯曲级进模CAD系统等。近年来，国内一些软件公司也竞相加入了级进模CAD系统的开发行列，如深圳雅明软件制作室开发的级进模系统CmCAD、富士康公司开发的用于单冲模与复合模的CAD系统Fox-cad等。（4）CAD在汽车覆盖件模具领域的应用国际上最早开展汽车覆盖件模CAD系统研究与开发的是各个大汽车制造公司。早在1965年日本丰田汽车公司已将数控技术用于汽车覆盖件的模具加工，取得了很好的经济效果。上世纪80年代丰田汽车公司所采用的汽车覆盖件CAD系统包括了NTDFB和CADETT两个设计软件及加工凸、凹模的TINCA软件，可完成车身外形设计、车身结构设计、冲模CAD、主模型与冲模加工和夹具加工等任务。据报道，该系统投入使用后可使丰田公司的汽车覆盖件成形模设计与制造时间减少50%，本世纪之初丰田汽车公司又采用了美国PDC公司基于Pro/E软件平台开发的面向拉延模设计的专业化软件Pro/Dieface。美国通用汽车公司依托美国UGS公司在UG-II软件平台上也开发了用于汽车覆盖件模具设计的专用模块，如钣金件设计、车身设计、复盖件冲压工艺设计（包括冲压方向选择、工艺余量补充、压边面形状设计和修边线确定）和模具结构设计等，目前该系统正处于试运行阶段。与此同时，美国福特汽车公司、英国PSF公司、日本获原铁工所、富士铁工所等国外生产汽车覆盖件模具的公司也开发了各自的专用的汽车覆盖件模CAD系统。国内如湖南大学、吉林大学和华中科技大学等单位近几年来对汽车覆盖件模CAD技术进行了系统而深入的研究，取得了许多可喜的成果。湖南大学以先进冲压CAD技术为突破口，开发出一套包括冲压工艺设计和汽车覆盖件模具设计和制造的系列化软件。其冲压仿真CAD自动建模系统CADEM-I能够利用模具表面数控轨迹数据作为网格生成的几何数据源，使建模效率成倍的提高，对于汽车覆盖件成形，在同样精度下可使仿真模型网格单元减少近20%~40%。冲压仿真CAD系统CADEM-II采用先进的理论和算法，在保证冲压件大变形计算精度的前提下显著地提高了分析速度。冲压工艺分析与设计系统CADEM-III采用壳体失稳理论预测覆盖件成形中的起皱趋势，采用基于仿真的毛坯反算技术，实现了复杂零件的毛坯形状和尺寸的迭代反求。华中科技大学模具技术国家重点实验室最新推出的汽车覆盖件冲压成形快速分析软件FASTAMP，基于改进的有限元逆算法和板壳单元，综合考虑了摩擦、压边力和拉深筋等工艺条件，将产品设计、材料选择和工艺设计紧密联系起来，能够快速模拟汽车覆盖件成形后的起皱、破裂和成形不足等缺陷，优化压边力、拉深筋和摩擦等工艺参数、校核压料面和工艺补充面的合理性、提供最优的毛坯形状，从而可以为汽车覆盖件工艺设计和模具设计提供全面的解决方案。（5）CAD在塑胶模具领域的应用从上世纪60年代基于线框模型的CAD系统开始,到70年代以曲面造型为核心的CAD系统，80年代实体造型技术的成功应用，90年代基于特徵的参数化实体/曲面造型技术的完善，为塑胶模采用CAD技术提供了可靠的保证。目前在国内外巿场已涌现出一批成功应用于塑胶模的CAD系统。国外一些著名的商品化三维造型软件都带有独立的塑胶模设计模块，如美国PTC公司的Pro/E、UGS公司的UG-II、SDRC公司的I-DEAS系统。这三个CAD系统目前在塑胶模具工业中的应用最为广泛。此外还有美国CV公司的CADDS系统、法国MATRA公司的EUCLID系统、法国DASSAULT公司的CATIA系统、英国DELCAM公司的DUCT系统、日本造船信息系统株式会社的Space-E系统和日本UNISYS株式会社的CADCEUS系统等都各具特色，拥有各自的用户群。塑胶模CAD技术的发展也十分迅速，从上世纪60年代的一维流动和冷却分析到70年代的二维流动和冷却分析再到90年代的准三维流动和冷却分析，其应用范围已扩展到保压分析、纤维分子取向和翘曲预测等领域并且成效卓着。塑胶模CAE商品化软件中应用最广泛的当数美国Moldflow公司的模拟软件MF，该软件主要包括流动模拟（MF/FLOW）、冷却分析（MF/COOL）、翘曲分析（MF/WARP）、气辅分析(MF/GAS)和应力分析（MF/STRESS）等。近十余年来，我国对塑胶模CAE技术也开展了系统而深入的研究。华中科技大学、上海交通大学、郑州大学和南昌大学等都相继取得了可喜的成果。如华中科技大学模具技术国家重点实验室在最近推出的商品化塑料注射成型集成化仿真系统HSCAE6.10，经历了从二维分析到三维分析，从实用化到商品化，从局部试点到大面积推广应用的进程，已成为塑胶制品设计、模具结构优化和工程师培训的有力工具，HSCAE仿真系统目前已在国内80多家工厂和学校推广应用。7.2模具行业解决方案解读分析国内主流CAD软件厂商以及PLM供应商，能看到许多模具行业解决方案。2008年，多个软件的新版本中针对模具行业新增了很多功能。法国Missler软件公司的TopSolid软件是一款高度集成的CAD/CAM/ERP软件，包含了产品设计、二维工程图、加工、工艺、管理等一系列模块，并且这些模块之间能够实现完全无缝的集成。TopSolid有注塑模具模块TopSolid'Mold和冲压模具模块TopSolid'Progress。TopSolid'Mold2008版本细化了分模及分模检查功能，并可直接将模具产品导入到MoldFlow进行模流分析，充分保障用户模具设计的可行性与合理性。深圳市模具技术学会专家委员罗百辉评价TopSolid'Progress2008为级进模具的协同设计提供了全新的设计手段。用户可以通过新的"调入模具"命令，调入另一个模具文件中需要的部分，并在此基础上进行接下来的设计工作。同时，TopSolid'Progress2008进一步加深与AutoForm的集成，并在专业功能有很多改进。以色列SolidCAM公司发布SolidCAM2008R12中文版，其中车铣复合与铣车复合功能的应用细分、车/铣复合机床仿真、HSS高速曲面加工、叶轮五轴加工专项模块、三坐标检测自动编程软件CMM，所有这些功能的增加都将极大提高使用者的行业竞争力。巩固了该软件在产品加工和模具制造领域的领先地位。西门子PLM发布的NX6中，加强模具设计与Teamcenter之间的集成。同时，在协同设计、概念设计、镶块设计、分析验证等方面均有不少改进。其中，镶块设计是NX6提供的模具设计工具，可把镶块体迅速拆分为子镶块，并且自动添加镶块固定脚。需要说明的是，西门子PLM利用NX强大的CAD/CAE/CAM功能，以Teamcenter数据管理平台为依托，对模具产品开发周期的数据和流程进行管理，为企业提供了模具工艺规划、可成形性分析、模具设计和校验以及模具制造全面的数字化解决方案，这种一体化的解决方案有利于最大限度提高模具生产周期。Cimatron公司的完整解决方案可实现从模具报价准备到模具设计与制造的整个制造过程。2008年4月，Cimatron正式推出CimatronE8.5版本。该版本解决了冲压模设计过程中最具挑战性的任务--创建过渡的展平平面，并在平面上进行展平操作。同时，CimatronE8.5把CADENAS目录部分加入到模架库，并增加了许多新的标准件，大大缩短模具设计周期。DelcamPowerMILL9新增3D曲线加工功能使得加工冲压切边模更加便捷。支持的典型数据是3D曲线，而不再借助曲面或者实体。曲面投影精加工策略实现螺旋加工，5轴旋转轴运动光顺，可提高所有五轴加工策略的加工质量。此外，Delcam的另一款产品--ArtCAM软件产品系列则是专门针对复杂立体三维浮雕设计和模具造币设计与加工CAD/CAM软件解决方案，其应用面扩展到了传统制造业之外。PTC针对模具行业推出"快速报价解决方案"，主要立足于模具行业，从整体解决方案的角度，帮