计算机软件之模具CAD/CAM软件的应用与开发现状

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【摘要】本文介绍了模具CAD/CAM技术发展概况和模具CAD/CAM软件特点及其优越性，分析了模具行业采用模具CAD/CAM技术的原因，阐述了模具CAD/CAM应用情况和开发现状。最后指出了我国模具CAD/CAM软件应用与开发中存在的主要不足。 毕业网
    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。
    (2) 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［6］。
    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量高、成本低，即达到敏捷制造的目的。
六、 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Visual 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，符合中国用户习惯的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——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。
    (1)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/CAE/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［7］。
    (2)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1。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［8］。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PICAD系统及系列软件［9，10］。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技术发展在设计水平、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［11］。
    (2)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［12］。
    (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/CAM软件不能完全适用于本企业的产品设计与开发工作［13］。
    (4)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［14］。
    (5)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［15，16］。
    (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。
    (7)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，
    (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。而我国在这方面的研究刚刚开始，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。
    (9)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［17］。
八、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1些差距［29］。
    但是我们不但要看清我们的劣势，也要看到我们的优势。与国外软件相比我们的优势是：了解本国市场，提供技术支持方便，价格便宜等。在政府的大力支持下，我国模具CAD/CAM产业要充分利用优势，更要立足国内，结合国情，面向国内经济建设的需要，开发出有自己特色，符合中国人习惯的CAD/CAM软件，走1条适合自己的合理发展道路。
参考文献
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