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模具企业数字制造技术的现状与发展

2017-12-04
      在现代工业生产中,60%~90%的工业产品需要使用模具,模具工业已经成为工业发展的基础。根据国际生产技术协会的预测,21世纪机械制造工业零件粗加工的75%,精加工的50%都需要通过模具来完成,其中汽车、电器、通信、石化和建筑等行业最为突出。  

    模具作为一种高附加值的技术密集产品,它的技术水平已经成为衡量一个国家制造业水平的重要评价指标。早在CAD/CAM技术还处于发展的初期,CAD/CAM就被模具制造业竞相吸收应用。目前国内的模具制造企业约20000家,并且以每年10%~15%的速度高速增长。在约400亿元的模具工业产值中,自产自用模具的企业约占2/3,50%~60%的企业较好地应用CAD/CAE/CAM/PDM技术。模具相关的CAD/CAE/CAM技术一直是研究开发、教育培训和推广应用的热点。 

      模具CAD/CAM系统专用化程度不断提高 

  随着模具工业的飞速发展以及CAD/CAM技术的重要性被模具界的广泛认可,近年来CAD/CAM开发商投入了很大的人力和物力,将通用CAD/CAM系统改造为模具行业专用的CAD/CAM系统,针对各类模具的特点,推出了宜人化、集成化和智能化的专用系统,受到了广大模具工作者的好评。例如以色列Cimatron公司推出的Quick系列产品,能在统一的系列环境下,使用统一的数据库,完成产品设计,生成三维实体模型,在此基础上进行自动分类,生成凸、凹模并完成模具的完整结构设计,能方便地对凸、凹模进行自动NC加工。又如英国DELCAM公司推出的PowerSHAPE系统,包括PSMoldmaker模块,是面向模具制造的模具总装设计专家系统,可自动为复杂注塑模、吹塑模创建模具结构及抽芯机构、自动产生分模面,加工信息被自动封装,并可直接输出到PowerMILL模块,自动产生加工程序。日本造船信息系统株式会社的三维CAD/CAM系统SpaceE中也增加了专用于注塑模的设计模块。日本UNISYS株式会社推出的专用于塑料模设计和制造系统的CADCEUS也颇具特色,该系统综合了塑料产品设计从产品形状设计、模具设计到模具生产所需要的全部功能,重点放在三维设计与二维视图的关联,体现了宜人化和集成化方面的技术进步。 

    面向模具企业的CAD/CAE/CAM技术的系统集成方案 

  随着模具工业的科技进步和国际竞争的日益激烈,模具业对CAD/CAM系统的要求也从单纯的建模工具变为要求支持从设计、分析、管理和加工全过程的产品信息管理集成化系统。近几年来,有不少研究单位和公司都开发了面向模具企业的CAD/CAE/CAM系统集成方案,表现出较高的实用水平。如上海交通大学国家模具工程中心在数字化制造、系统集成、反向工程、快速原型/模具以及计算机辅助应用技术等方面已形成了解决方案的能力,能够提供模具开发与工程服务的业务,全面地提高模具企业的水平和产品质量。又如浙江大学旭日科技开发公司,能为企业提供产品设计、三维造型与NC编程、逆向工程、三坐标测量、模具设计与分析、技术培训以及模具CAD/CAE/CAM技术开发的技术支持。北航海尔软件有限公司推出的CAXA品牌系列CAD/CAE/CAM软件也能够为用户提供有关模具工程的解决方案。 

  值得注意的是,国际著名的CAD/CAM技术集团正在努力把数字化分析产品集成到CAD/CAM平台中。由于数字化分析产品广泛应用于航空航天、汽车、电子、医疗设备和重型机械等领域,因此仿真软件主要面向这些增长的CAE市场。根据全球产品全生命周期管理(PLM)市场的资深分析公司Daratech的预测,到2007年,CAE市场的年增长率将保持在10.3%。 

  制造商要求通过减少物理样机,提高产品质量来降低成本并加速产品上市,这种需求在模具制造业中尤为突出。因此在设计过程中加强前期的分析仿真,将有助于缩减对物理样机的需求量,并提高数字化设计的灵活性。例如,将NXNastran集成到EDSCAE产品软件包中,将进一步加强分析驱动设计技术的重要地位,有助于用户不断开发新产品,同时降低成本,缩短将产品推向市场的时间。另一个例子是,达索集团已经将MSC公司的NastranCAE技术产品,集成到CATIA系统中,并获得了日本丰田公司的青睐。 

  因此,在模具CAD/CAM技术中集成数字化分析技术,获得完善的CAD/CAE/CAM解决方案,是目前的一个重要发展方向。