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(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, 為企業(yè)提供一種有效的輔助工具, 使工程技術(shù)人員借助于計(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。模具CADPCAEPCAM 技術(shù)能顯著縮短模具設(shè)計(jì)與制造周期, 降低生產(chǎn)成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量已成為模具界的共識(shí)。隨著CADPCAMPCAE 軟件及其他應(yīng)用軟件的普及應(yīng)用, 計(jì)算機(jī)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(bào)告、產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(jié)果分析及各種說明書等, 迅速增加。如何有效管理這些異構(gòu)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(gè)信息溝通平臺(tái), 可對企業(yè)的各種產(chǎn)品及其相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理, 并在產(chǎn)品整個(gè)的開發(fā)過程中協(xié)助管理者對開發(fā)過程進(jìn)行有效控制和管理。與此同時(shí), 設(shè)計(jì)人員在產(chǎn)品生命周期內(nèi)的各個(gè)環(huán)節(jié)與產(chǎn)品過程相關(guān)的各個(gè)地方均能及時(shí)、準(zhǔn)確地獲取產(chǎn)品的相關(guān)信息, 并對產(chǎn)品數(shù)據(jù)進(jìn)行一定權(quán)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(shí)間和成本大為縮減。/ 十一五0 期間, 我國模具CADPCAEPCAMPPDM 技術(shù)取得了長足的進(jìn)步, 具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方

3、面:( 1) 開發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)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(jié)合日本工業(yè)界最佳實(shí)踐, 采取引進(jìn)、消化、吸收、再創(chuàng)新的方式, 開發(fā)完成具有中國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的三維CADPCAM軟件SINOVA2T ION V1. 0。這標(biāo)志著我國在三維CADPCAM 軟件研發(fā)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了重大突破。SINOVATION 軟件是三維CADPCAM 一體化的應(yīng)用軟件系統(tǒng), 該軟件具有最先進(jìn)的混合型建模、參數(shù)化設(shè)計(jì)、豐富的特征造型功能。提供了經(jīng)過業(yè)界驗(yàn)證的具有國際先進(jìn)水平的CAM 加工, 沖壓模具、注塑模具等應(yīng)用技術(shù)。特別適合汽車、汽車零部件

4、、機(jī)床、通用機(jī)械、模具及工藝裝備等行業(yè)的設(shè)計(jì)及加工應(yīng)用。SINOVA2TION 沖壓模具設(shè)計(jì)解決方案為專業(yè)設(shè)計(jì)人員提供了一套經(jīng)過業(yè)界驗(yàn)證的CAD 解決方案組合, 包括高效的沖壓工藝設(shè)計(jì)、精確的沖壓回彈補(bǔ)償和專業(yè)的沖壓模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等功能。SINOVATION 注塑模設(shè)計(jì)與加工解決方案是根據(jù)注塑模具設(shè)計(jì)、制造經(jīng)驗(yàn), 將產(chǎn)品成形工藝與工程分析軟件相結(jié)合, 開發(fā)的適用于注塑模具設(shè)計(jì)專用的軟件包。方案以三維參數(shù)化建模CAD 軟件為基礎(chǔ), 涵蓋了從零件設(shè)計(jì)、分析、自動(dòng)分模創(chuàng)建模具、電極設(shè)計(jì)、工程圖創(chuàng)建等整個(gè)過程, 體現(xiàn)出高品質(zhì)、靈活、高效的設(shè)計(jì)理念, 為注塑模具設(shè)計(jì)工作提供了專業(yè)的技術(shù)應(yīng)用平臺(tái)。CAXA

5、系列化軟件在開發(fā)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)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(shù)在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型基礎(chǔ)上進(jìn)行整合,覆蓋了從概念設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、工藝流程到生產(chǎn)制造管理的各個(gè)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(shè)計(jì)和生產(chǎn)制造的整個(gè)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(shí)的工程技術(shù)( KBE) 研究, 在塑性成形和模具設(shè)計(jì)知識(shí)的獲取與表示、知識(shí)的推理機(jī)制、知識(shí)的集成與管理以及知識(shí)的發(fā)現(xiàn)等KBE 關(guān)鍵) 41 )技術(shù)上進(jìn)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(guān)的KBE 應(yīng)用軟件。華中科技大學(xué)材料成形與模具技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(diǎn)是微宏觀分析相結(jié)合, 數(shù)值計(jì)算和人工智能相結(jié)合, 目標(biāo)是將模擬軟件由傳統(tǒng)的被動(dòng)式計(jì)算工具提升為主動(dòng)式優(yōu)化系統(tǒng)。隨著應(yīng)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(shí)產(chǎn)權(quán)的主導(dǎo)技術(shù)和知名品牌。湖南大學(xué)以先進(jìn)沖壓CAE 技術(shù)為突破口, 開發(fā)出一套包括沖壓工藝設(shè)計(jì)和汽車覆蓋件模具設(shè)計(jì)和制造的系列化軟件。其沖壓仿真CAE 自動(dòng)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(jìn)的理論和算法, 在保證沖壓件大變形計(jì)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(shè)計(jì)系統(tǒng)CADEM2 Ó 采用殼體失穩(wěn)理論預(yù)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(shù), 實(shí)現(xiàn)了復(fù)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(shù)并在應(yīng)用中取得了顯著效益其中最大的技術(shù)進(jìn)步無疑是三維CAD 方面的重大突破。一汽模

8、具、天汽模、東風(fēng)模具、福田濰坊模具等企業(yè)的三維CAD 普及率達(dá)到100% 。其他骨干企業(yè)正在加快進(jìn)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(shù), 使過去分散在各個(gè)信息孤島的CAD、CAE、CAM 連成一片, 實(shí)現(xiàn)了一體化, 為模具全程數(shù)字化制造提供了技術(shù)基礎(chǔ)。少數(shù)企業(yè)的整個(gè)流程已完全實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化加工和無圖化生產(chǎn), 正在為將來的自動(dòng)化加工和柔性生產(chǎn)積極創(chuàng)造條件。一些先進(jìn)企業(yè)在模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成后, 采用截面檢查、干涉檢查、靜態(tài)運(yùn)動(dòng)干涉檢查、運(yùn)動(dòng)模擬等分析手段, 真實(shí)反映模具的實(shí)際工作狀態(tài), 保證了實(shí)體設(shè)計(jì)的可靠性。CAE 分

9、析普及率明顯提高, 少數(shù)企業(yè)已達(dá)到100%, CAE 不再是高不可攀的技術(shù), 更不是束之高閣的擺設(shè), 而是一個(gè)必不可少的工具, 它幫助設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)階段/ 先知先覺0, 對模具調(diào)試時(shí)可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行處理, 做到/ 防患于未然0。在參數(shù)化設(shè)計(jì)方面也取得了長足的進(jìn)步。國內(nèi)一些骨干企業(yè)已建立了模具基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)圖庫, 還建立了標(biāo)準(zhǔn)件圖庫。利用參數(shù)化手段, 根據(jù)模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn), 選擇基礎(chǔ)構(gòu)架, 設(shè)計(jì)者只需要控制幾個(gè)基本的特征參數(shù), 系統(tǒng)將會(huì)根據(jù)事先輸入到計(jì)算機(jī)中的結(jié)構(gòu)規(guī)則, 自動(dòng)提供合理的結(jié)構(gòu)方案, 設(shè)計(jì)者只需做少許調(diào)整和裝配即可完成設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)規(guī)則的引入, 使三維實(shí)體模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)達(dá)到了一個(gè)更高的層次。( 3)

10、 PDM 技術(shù)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(shù)先進(jìn)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(yīng)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(jī)設(shè)計(jì)所采用IBM 的PM 系統(tǒng), 也取得了一定的成功。與此同時(shí), 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(shù)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(shù)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(jià)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(yīng)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(jìn)水平的主要差距與國外發(fā)達(dá)國家相比, 我國模具CADPCAEPCAMPPDM 技術(shù)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(jìn)度和水平低目前三維CADPCAM 軟件的核心技術(shù)目前仍掌握在歐美日等發(fā)達(dá)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(dá)) 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(shí)產(chǎn)權(quán)安全隱患。而我國CADPCAEPCAMPPDM 技術(shù)研究開發(fā)未能很好地有組織、有計(jì)劃、有重點(diǎn)地進(jìn)行, 造成低水平重復(fù)勞動(dòng), 影響了軟件開發(fā)的進(jìn)度和水平的提高, 無論是在功能上、技術(shù)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(yīng)用水平差距明顯在國內(nèi)的模具生產(chǎn)中, CADPCAM 技術(shù)已得到廣泛的應(yīng)用。但對于國內(nèi)一些大型模具企業(yè), 它們的CADPCAM 應(yīng)用狀況多停留在從國外購買先進(jìn)的CADPCAM 系統(tǒng)和設(shè)備, 在其上進(jìn)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(yīng)用很少, 有些僅停留在以計(jì)算機(jī)代替畫板繪圖。( 3) CAE 沒有得到廣泛應(yīng)用CAE 在我國模具行業(yè)的應(yīng)用還剛剛起步, 只是在經(jīng)濟(jì)實(shí)力雄厚的企業(yè), 例如一汽、東風(fēng)、海爾等單位, 才購買了少量的商品化軟件, 開始嘗試應(yīng)用。( 4) 信息集成技術(shù)落后信息技術(shù)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(chǔ), 實(shí)現(xiàn)CADPCAM和ERP 的有機(jī)集成, 在并行工程中PDM 也是重要的基礎(chǔ)。而我國在這方面的研究剛剛開始, 至今也沒有一個(gè)在國內(nèi)市場上成熟的PDM 系統(tǒng)。因此,這類基礎(chǔ)性軟件也被國外的系統(tǒng)占領(lǐng)了市場。( 5) CADPCAEPCAM 缺乏知識(shí)的集成由于缺乏對設(shè)計(jì)知識(shí)的集成, 模具設(shè)計(jì)方案的選擇、工藝參數(shù)與模具結(jié)構(gòu)的優(yōu)化、成形性能的評價(jià)等依然依賴著模具設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)。設(shè)計(jì)知識(shí)是企業(yè)最有價(jià)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(shè)計(jì)行業(yè), 這些知識(shí)主要以經(jīng)驗(yàn)的形式由資深設(shè)計(jì)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(shù)的流失, 將直接導(dǎo)致企業(yè)競爭力下

15、降。在國外已廣泛應(yīng)用知識(shí)型CADPCAM 系統(tǒng), 如美國UGS 公司的多工位級進(jìn)模設(shè)計(jì)向?qū)AD 系統(tǒng)( Progressive Die Wizard) 和注塑模設(shè)計(jì)向?qū)AD 系統(tǒng)(Mold Wizard) , 兩系統(tǒng)均無縫地集成于該公司的三維機(jī)械CADPCAM 系統(tǒng)UG 中, 為用戶提供了級進(jìn)模和注塑模設(shè)計(jì)環(huán)境與工具, 封裝了模具設(shè)計(jì)的專家知識(shí), 提供了豐富的標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)有的重視之外, 還有下列幾個(gè)主要原因:( 1) 科研開發(fā)及技術(shù)攻關(guān)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(shù)攻關(guān)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(jìn)步的步伐不大, 進(jìn)展緩慢。( 2) 人才嚴(yán)重不足。模具行業(yè)是技術(shù)密集、資金密集、勞動(dòng)密集的產(chǎn)業(yè), 隨著時(shí)代的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展, 掌握和運(yùn)用新技術(shù)的人才異常短缺, 技術(shù)素質(zhì)較高的模具設(shè)計(jì)、制造工藝技術(shù)人員、技術(shù)工人及企業(yè)管理人才也非常緊缺。尤其缺乏知識(shí)面寬、知識(shí)結(jié)構(gòu)層次高的復(fù)合型人才。( 3) 缺少先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備力量。我國大部分模具廠、車間的模具加工設(shè)備陳舊, 在役期長、精度差、效率低。近年來也引進(jìn)了不少先進(jìn)的模具加工設(shè)備, 但過于分散, 或不配套, 利用率一般僅有25% 左右, 設(shè)備的一些先進(jìn)功能也未能得到充分發(fā)揮。( 4) 管

17、理落后更甚于技術(shù)落后。技術(shù)落后往往容易看到, 管理落后有時(shí)卻難以意識(shí)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(shù)上的差距更為嚴(yán)重。3 我國模具CADPCAEPCAMPPDM 發(fā)展目標(biāo)和主要任務(wù)/ 十二五0期間, 我國模具行業(yè)的主要目標(biāo)是全面推廣CADPCAEPCAMPPDMPPDM 技術(shù), 主要任務(wù)是:( 1) 開發(fā)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、適合于我國國情,具有較高水平的模具設(shè)計(jì)、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(yīng)用。( 2) 研究模具的分類學(xué)及模具結(jié)構(gòu)的參數(shù)規(guī)范, 實(shí)現(xiàn)模具零部件的標(biāo)準(zhǔn)化、參數(shù)化, 并形成模具CADPCAM 系統(tǒng)軟件的

18、支持軟件;( 3) 實(shí)現(xiàn)3D 一體化設(shè)計(jì)。目前的模具設(shè)計(jì)主要采用3D 設(shè)計(jì)和2D 設(shè)計(jì)相結(jié)合的方法, 在開發(fā)中存在易出錯(cuò)、效率低、質(zhì)量不易控制等問題, 因此需要實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過程的全三維化。通過數(shù)據(jù)共享技術(shù)實(shí)現(xiàn)各階段各種應(yīng)用軟件的有效集成, 達(dá)到模具設(shè)計(jì)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(shù), 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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)、制造參數(shù), 通用、標(biāo)準(zhǔn)、參數(shù)化構(gòu)件及由經(jīng)驗(yàn)構(gòu)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(shù)的發(fā)展, 由單一的計(jì)算機(jī)信息管理擴(kuò)展到/ 管理所有與產(chǎn)品相關(guān)的信息和所有與產(chǎn)品相關(guān)的過程的技術(shù)0, 實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的高度集成和共享。( 7) 促進(jìn)我國模具骨干企業(yè)全面采用模具CADPCAMPCAEPPDM 生產(chǎn)技術(shù)。4 產(chǎn)品和技術(shù)等方面的發(fā)展重點(diǎn)和重大課題4. 1 發(fā)展重點(diǎn)( 1) 三維CADPCAM 技術(shù)的研發(fā)。開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的模具CADPCAE 軟件, 達(dá)到國際先進(jìn)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(qiáng)推廣應(yīng)用。( 4) 模具數(shù)字化設(shè)計(jì)制造系統(tǒng)的研發(fā)。(5) 模具CADPCAEPCAM 一體化技術(shù)推廣應(yīng)用。( 6) 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。(7) 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)的研發(fā)與推廣應(yīng)用。4. 2 重大課題( 1) 關(guān)鍵產(chǎn)品模具數(shù)字化設(shè)計(jì)制造系統(tǒng)研發(fā),如沖壓工藝設(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)。( 2) 適應(yīng)于超級并行計(jì)算機(jī)和機(jī)群的高性能模具CAE 求解技術(shù)。( 3) 模具CAE 分析結(jié)果的數(shù)據(jù)挖掘及智能評估。( 4) 模具C