模具企業(yè)數(shù)字制造技術(shù)的發(fā)展
在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，60%-90%的工業(yè)產(chǎn)品需要使用模具，模具工業(yè)已經(jīng)成為工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。根據(jù)國際生產(chǎn)技術(shù)協(xié)會(huì)的預(yù)測(cè)，21世紀(jì)機(jī)械制造工業(yè)零件粗加工的75％，精加工的50％都需要通過模具來完成，其中汽車、電器、通信、石化和建筑等行業(yè)最為突出。
模具作為一種高附加值的技術(shù)密集產(chǎn)品，它的技術(shù)水平已經(jīng)成為衡量一個(gè)國家制造業(yè)水平的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)。早在CAD/CAM技術(shù)還處于發(fā)展的初期，CAD/CAM就被模具制造業(yè)競(jìng)相吸收應(yīng)用。目前國內(nèi)的模具制造企業(yè)約20000家，并且以每年10％~15％的速度高速增長。在約400億元的模具工業(yè)產(chǎn)值中，自產(chǎn)自用模具的企業(yè)約占2/3，50％~60％的企業(yè)較好地應(yīng)用CAD/CAE/CAM/PDM技術(shù)。模具相關(guān)的CAD/CAE/CAM技術(shù)一直是研究開發(fā)、教育培訓(xùn)和推廣應(yīng)用的熱點(diǎn)。
一、模具CAD/CAM系統(tǒng)專用化程度不斷提高
隨著模具工業(yè)的飛速發(fā)展以及CAD/CAM技術(shù)的重要性被模具界的廣泛認(rèn)可，近年來CAD/CAM開發(fā)商投入了很大的人力和物力，將通用CAD/CAM系統(tǒng)改造為模具行業(yè)專用的CAD/CAM系統(tǒng)，針對(duì)各類模具的特點(diǎn)，推出了宜人化、集成化和智能化的專用系統(tǒng)，受到了廣大模具工作者的好評(píng)。例如以色列Cimatron公司推出的Quick系列產(chǎn)品，能在統(tǒng)一的系列環(huán)境下，使用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫，完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)，生成三維實(shí)體模型，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行自動(dòng)分類，生成凸、凹模并完成模具的完整結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能方便地對(duì)凸、凹模進(jìn)行自動(dòng)NC加工。又如英國DELCAM公司推出的PowerSHAPE系統(tǒng)，包括PSMoldmaker模塊，是面向模具制造的模具總裝設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)，可自動(dòng)為復(fù)雜注塑模、吹塑模創(chuàng)建模具結(jié)構(gòu)及抽芯機(jī)構(gòu)、自動(dòng)產(chǎn)生分模面，加工信息被自動(dòng)封裝，并可直接輸出到PowerMILL模塊，自動(dòng)產(chǎn)生加工程序。日本造船信息系統(tǒng)株式會(huì)社的三維CAD/CAM系統(tǒng)SpaceE中也增加了專用于注塑模的設(shè)計(jì)模塊。日本UNISYS株式會(huì)社推出的專用于塑料模設(shè)計(jì)和制造系統(tǒng)的CADCEUS也頗具特色，該系統(tǒng)綜合了塑料產(chǎn)品設(shè)計(jì)從產(chǎn)品形狀設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)到模具生產(chǎn)所需要的全部功能，重點(diǎn)放在三維設(shè)計(jì)與二維視圖的關(guān)聯(lián)，體現(xiàn)了宜人化和集成化方面的技術(shù)進(jìn)步。
二、面向模具企業(yè)的CAD/CAE/CAM技術(shù)的系統(tǒng)集成方案
隨著模具工業(yè)的科技進(jìn)步和國際競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，模具業(yè)對(duì)CAD/CAM系統(tǒng)的要求也從單純的建模工具變?yōu)橐笾С謴脑O(shè)計(jì)、分析、管理和加工全過程的產(chǎn)品信息管理集成化系統(tǒng)。近幾年來，有不少研究單位和公司都開發(fā)了面向模具企業(yè)的CAD/CAE/CAM系統(tǒng)集成方案，表現(xiàn)出較高的實(shí)用水平。如上海交通大學(xué)國家模具工程中心在數(shù)字化制造、系統(tǒng)集成、反向工程、快速原型/模具以及計(jì)算機(jī)輔助應(yīng)用技術(shù)等方面已形成了全方位解決方案的能力，能夠提供模具開發(fā)與工程服務(wù)的業(yè)務(wù)，全面地提高模具企業(yè)的水平和產(chǎn)品質(zhì)量。又如浙江大學(xué)旭日科技開發(fā)公司，能為企業(yè)提供產(chǎn)品設(shè)計(jì)、三維造型與NC編程、逆向工程、三坐標(biāo)測(cè)量、模具設(shè)計(jì)與分析、技術(shù)培訓(xùn)以及模具CAD/CAE/CAM技術(shù)開發(fā)的全方位技術(shù)支持。北航海爾軟件有限公司推出的CAXA品牌系列CAD/CAE/CAM軟件也能夠?yàn)橛脩籼峁┯嘘P(guān)模具工程的全方位解決方案。
值得注意的是，國際著名的CAD/CAM技術(shù)集團(tuán)正在努力把數(shù)字化分析產(chǎn)品集成到CAD/CAM平臺(tái)中。由于數(shù)字化分析產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、電子、醫(yī)療設(shè)備和重型機(jī)械等領(lǐng)域，因此仿真軟件主要面向這些增長的CAE市場(chǎng)。根據(jù)全球領(lǐng)先的產(chǎn)品全生命周期管理(PLM)市場(chǎng)的資深分析公司Daratech的預(yù)測(cè)，到2007年，CAE市場(chǎng)的年增長率將保持在10.3%。
制造商要求通過減少物理樣機(jī)，提高產(chǎn)品質(zhì)量來降低成本并加速產(chǎn)品上市，這種需求在模具制造業(yè)中尤為突出。因此在設(shè)計(jì)過程中加強(qiáng)前期的分析仿真，將有助于縮減對(duì)物理樣機(jī)的需求量，并提高數(shù)字化設(shè)計(jì)的靈活性。例如，將NXNastran集成到EDSCAE產(chǎn)品軟件包中，將進(jìn)一步加強(qiáng)分析驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)技術(shù)的重要地位，有助于用戶不斷開發(fā)新產(chǎn)品，同時(shí)降低成本，縮短將產(chǎn)品推向市場(chǎng)的時(shí)間。另一個(gè)例子是，達(dá)索集團(tuán)已經(jīng)將MSC公司的NastranCAE技術(shù)產(chǎn)品，集成到CATIA系統(tǒng)中，并獲得了日本豐田公司的青睞。
因此，在模具CAD/CAM技術(shù)中集成數(shù)字化分析技術(shù)，獲得完善的CAD/CAE/CAM解決方案，是目前的一個(gè)重要發(fā)展方向。
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