【正文】 ER公司針對本公司級進(jìn)模的設(shè)計特點，自行開發(fā)了KIWI系統(tǒng)，該系統(tǒng)是在美國HP公司的ME10CAD圖形軟件基礎(chǔ)上開發(fā)的。進(jìn)行模具設(shè)計時，首先由主設(shè)計師使用ME10軟件交互繪制出板金件產(chǎn)品圖，利用KIWI系統(tǒng)提供的工具進(jìn)行展開，排樣則可參照一個由STEPPER公司積累下來的排樣庫進(jìn)行，然后進(jìn)行模塊分割，分割下來的模塊交由幾位設(shè)計師使用KIWI軟件進(jìn)行具體設(shè)計。由于該系統(tǒng)針對性強，故效率高，但也存在無法適應(yīng)其他公司級進(jìn)模設(shè)計的問題。Autotrol技術(shù)公司采用三維幾何造型技術(shù)，于八十年代末期開發(fā)一個以交互式為主的模具設(shè)計系統(tǒng)DieDesign，該系統(tǒng)以交互設(shè)計為主，采用三維幾何構(gòu)型技術(shù)描述板金零件，然后將三維產(chǎn)品圖形展開為二維毛坯形狀，然后由用戶交互進(jìn)行排樣，同時將三維圖形技術(shù)用于模具設(shè)計，從而增強了系統(tǒng)模具結(jié)構(gòu)的表達(dá)能力。此外，還有日本NISSIN精密機器公司和日本微型模具中心均開發(fā)了沖模CAD/CAM系統(tǒng)。90年代，許多商品化的CAD/CAM系統(tǒng)，如美國的Pro/E、UGⅡ、CADDSSolid Works、MDT等在模具行業(yè)逐步得到應(yīng)用，但由于這些CAD/CAM系統(tǒng)在開發(fā)之初都是作為通用機械設(shè)計與制造的工具來構(gòu)思的。為了能夠提高模具設(shè)計的效率和正確率，必須要進(jìn)行二次開發(fā)。為此，美國PTC公司在Pro/E系統(tǒng)的基礎(chǔ)上開發(fā)了板金零件造型模塊Pro/Sheet Metal， UG Solutions公司在UGⅡ系統(tǒng)上也開發(fā)了類似的模塊UG/Sheet Metal等。在Pro/Sheet Metal和UG/Sheet Metal等板金零件設(shè)計系統(tǒng)中，雖然采用了基于特征的造型方法，但仍缺乏面向沖模成形工藝及模具設(shè)計的專用模塊。目前，許多開發(fā)通用CAD/CAM軟件的公司正在開發(fā)并陸續(xù)推出能夠用于級進(jìn)模設(shè)計與制造的專用軟件。如美國Autodesk公司用于二維設(shè)計的Autoc System是現(xiàn)今為止成功的商業(yè)級進(jìn)模CAD/CAM系統(tǒng)。該系統(tǒng)由板金零件造型（SS_STRIP DESIGN）、毛坯展開（SS UNFOLD）、毛坯排樣（SS NEST）、條料排樣（SS STRIP DESIGN）、模具設(shè)計（SS DIE DESIGN）和數(shù)控加工（SS PUNGH、SS WIRE和SS PROFILE）等模塊組成，支持板金零件特征造型，毛坯自動展開，交互式條料排樣和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計，以及自動的線切割編程。但該系統(tǒng)主要特點還是交互操作，而且只適用于彎曲沖裁級進(jìn)模的設(shè)計。美國UG公司于2000年開始與國內(nèi)華中科技大學(xué)在UGⅡ軟件平臺開發(fā)了基于三維圖形的級進(jìn)模CAD/CAM軟件（PDW），該軟件包括工藝處理、條料排樣、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計等模塊，目前已投入市場試用。此外，新加坡國立大學(xué)以及馬來西亞、印度臺灣均有學(xué)者或有關(guān)公司在開發(fā)級進(jìn)模CAD/CAM系統(tǒng)，而且均在工廠試用。汽車覆蓋件模具CAD/CAM的研究在世界各大汽車公司均取得成效，其中日本豐田汽車公司于1965年將數(shù)控用于模具加工，1980年開始采用模具CAD/CAM系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括NTDFE和CADETT二個設(shè)計軟件及加工凸、凹模的TINCA軟件?？赏瓿绍嚿硗庑卧O(shè)計、車身結(jié)構(gòu)設(shè)計、沖模CAD、主模型與沖模加工、夾具加工等。沖模CAD主要應(yīng)用三維幾何構(gòu)型與圖形變換的功能，其中有關(guān)工藝成型性能的評價應(yīng)用有限元分析方法和幾何模擬方法。該系統(tǒng)投入使用后，可使覆蓋件成形模的設(shè)計與加工時間減少50%。美國通用汽車公司、福特汽車公司，英國PSF公司均已建立了覆蓋件拉延成形模CAD/CAM系統(tǒng)，特別是福特汽車公司在覆蓋件塑性成形模擬方面取得了很大成就，應(yīng)用大應(yīng)變彈塑性有限元方法模擬覆蓋件的成形過程，預(yù)測其中的壓力、應(yīng)變分布，失穩(wěn)破裂以及回彈的計算等。國內(nèi)沖模CAD發(fā)展概況：由于我國計算機技術(shù)發(fā)展較晚，于80年代初才開始模具CAD/CAM的研究。到目前為止，先后通過國家有關(guān)部門鑒定的有1984年華中科技大學(xué)（原華中理工大學(xué)）建成的精沖模CAD/CAM系統(tǒng)，1985年機電研究院建成的沖裁模CAD/CAM系統(tǒng)，1986年華中科技大學(xué)、上海交通大學(xué)建成的沖裁模CAD/CAM系統(tǒng)，相繼又有西安交通大學(xué)、華中科技大學(xué)、上海交通大學(xué)等單位開展了拉深模、彎曲級進(jìn)模CAD/CAM以及精沖級進(jìn)模CAD/CAM的研究。從90年代中期開始，華中科技大學(xué)模具技術(shù)國家重點實驗室在深入分析級進(jìn)模設(shè)計特點的基礎(chǔ)上，將基于特征的設(shè)計方法應(yīng)用于級進(jìn)模CAD/CAM系統(tǒng)的開發(fā)上，在2000年建成了基于特征的級進(jìn)模CAD/CAM集成系統(tǒng)。系統(tǒng)共分板金零件的特征造型、基于特征的沖壓工藝設(shè)計（條料排樣）、模具結(jié)構(gòu)及零件設(shè)計、級進(jìn)模標(biāo)準(zhǔn)件和典型結(jié)構(gòu)建庫工具以及線切割自動編程等五大模塊。其中，板金零件特征造型模塊主要用于將板金零件的產(chǎn)品信息輸入到計算機，建立板金零件的特征模型，為后續(xù)的工藝及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計提供信息?；谔卣鞯臎_壓工藝設(shè)計模塊可實現(xiàn)板金零件自動展開、毛坯排樣以及沖壓工序設(shè)計、工位布置、工藝參數(shù)計算等，由于在沖壓工藝設(shè)計時需考慮眾多因素，所以該模塊能提供進(jìn)行交互設(shè)計的各種操作命令，以便用戶快速確定設(shè)計結(jié)果。模具結(jié)構(gòu)及零件設(shè)計模塊則為用戶提供設(shè)計模具總裝結(jié)構(gòu)及模具零件的相關(guān)功能，使用戶可方便地設(shè)計出級進(jìn)模，輸出符合用戶要求的模具總裝圖與模具零件圖。模具標(biāo)準(zhǔn)件及典型結(jié)構(gòu)建庫工具用于建立用戶的標(biāo)準(zhǔn)件庫和典型結(jié)構(gòu)庫，它面向用戶開放，可按需要進(jìn)行添加、刪除和修改。目前正在繼續(xù)開發(fā)基于UGⅡ軟件的級進(jìn)模CAD系統(tǒng)。 注塑模CAD系統(tǒng)發(fā)展概況（4）注射模CAD技術(shù)是隨著機械CAD技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的。最初的研究主要集中于塑料在型腔中的流動、保壓和冷卻的分析模擬，即通常所說的計算機輔助工程（CAE：Computer Aided Engineering），同時注射模CAD的各個單項功能的研究成果也十分突出，研究的范圍從注射機選擇、塑料品種選擇、模具各個部件設(shè)計到模具價格評估無所不包，為以后的注射模CAD設(shè)計軟件的商品化打下了堅實的基礎(chǔ)。隨著實體造型技術(shù)，特別是近十年來特征造型技術(shù)的日趨成熟，各種通用的三維造型商品化圖形軟件包的推出，注射模CAD軟件不斷被推向市場，下面就國內(nèi)外注射模CAD軟件作一簡單介紹。1）國外發(fā)展?fàn)顩r國外一些著名的商品化三維造型軟件都有獨立的注射模設(shè)計模塊，如Pro/Engineer,UnigraphicsⅡ；也有在通用CAD軟件包上獨立開發(fā)注射模設(shè)計系統(tǒng)的，如以色列的Cimatron公司在AutoCAD軟件包上開發(fā)了注射模設(shè)計系統(tǒng)。這些軟件的主要功能有：（1）強大的造型功能，尤其是曲面造型功能，可以方便地設(shè)計出具有復(fù)雜自由曲面的．塑料制品。（2）方便的模具分型面定義工具，成型零件自動生成。（3）標(biāo)準(zhǔn)模架庫品種齊全，調(diào)用簡單。（4）典型結(jié)構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)零件庫添加方便。（5）非標(biāo)準(zhǔn)零件造型和裝配簡單實用。2）國內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r國內(nèi)對注射模CAD技術(shù)的研究與應(yīng)用相對國外來說起步較晚，經(jīng)過近２０年的努力，已取得了很大的發(fā)展，主要的研究成果有：華中科技大學(xué)1988年實現(xiàn)了注射模CAD/CAE/。該系統(tǒng)以AutoCAD軟件包為圖形支撐平臺，包括模具結(jié)構(gòu)設(shè)計子系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)及工藝參數(shù)計算校核子系統(tǒng)，塑料流動、冷卻與保壓模擬子系統(tǒng)，數(shù)控線切割編程子系統(tǒng)，建庫工具和設(shè)計進(jìn)程管理模塊，已實現(xiàn)商品化，其中的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計系統(tǒng)是二維的。近年來，在華中科技大學(xué)華中軟件公司的三維參數(shù)化造型系統(tǒng)InteSolid上開發(fā)了三維注射模結(jié)構(gòu)設(shè)計系統(tǒng)。，進(jìn)一步采用參數(shù)化特征模型、特征建模技術(shù)和裝配模型技術(shù)。此外，還有上海交通大學(xué)開發(fā)的集成化注射模智能CAD系統(tǒng)、浙江大學(xué)開發(fā)的精密注射模CAD/CAM系統(tǒng)、鄭州工業(yè)大學(xué)的ZMOLD等系統(tǒng)。 模具CAD發(fā)展趨勢1）繼續(xù)發(fā)展特征構(gòu)型技術(shù)，以滿足復(fù)雜形狀產(chǎn)品零件和模具的要求，產(chǎn)品零件的特征模型將為后續(xù)應(yīng)用程序提供信息。為了對工藝設(shè)計和模具設(shè)計制造的全過程提供全面的信息，要求產(chǎn)品定義模型必須反映產(chǎn)品的幾何信息和工藝信息。目前應(yīng)用特征模型雖可完整地表達(dá)產(chǎn) 品定義，但對于復(fù)雜形狀板金零件的特征構(gòu)型還需繼續(xù)開展研究，以便為復(fù)雜板金零件的工藝規(guī)劃和模具設(shè)計與制造提供充分的信息。2）專家系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用。模具設(shè)計是一種以經(jīng)驗設(shè)計為主的設(shè)計過程，要提高模具CAD系統(tǒng)的自動化程度，采用專家系統(tǒng)技術(shù)是一種有效的途徑。但將專家系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用到模具CAD系統(tǒng)中，需要解決模具設(shè)計知識的整理與表達(dá)特別是圖形知識的處理（包括表達(dá)與推理方法）。3）工程數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用。模具設(shè)計是非常復(fù)雜的設(shè)計活動，設(shè)計中所涉及的信息包括圖形信息、設(shè)計信息、反饋信息以及各模塊之間的信息繼承等。有效地管理好這些信息，只有應(yīng)用工程數(shù)據(jù)庫。4）在原有CAD的基礎(chǔ)上，建立CAD/CAE/CAM集成制造系統(tǒng)。只有這樣才能優(yōu)化工藝設(shè)計和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計，提高設(shè)計的可靠性。因為應(yīng)用有限元等數(shù)值計算方法對金屬成形過程如彎曲，拉深，局部成形進(jìn)行分析可以計算成形過程中的應(yīng)力應(yīng)變分布及其變化情況，以確定最佳工藝參數(shù)。5）研究模具的運動仿真技術(shù)，即沖模的沖壓過程與注塑模的運動仿真，因為復(fù)雜沖模與注塑模的機構(gòu)復(fù)雜，在沖壓與注塑過程中難免出現(xiàn)一些模具零件的運動產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，特別是級進(jìn)模還可能存在條料運動與模具運動的干涉，而在設(shè)計中這些現(xiàn)象難以發(fā)現(xiàn)，故只有采用仿真技術(shù)在計算機上顯示其運動狀態(tài)，即時改正錯誤的設(shè)計，以避免生產(chǎn)中出現(xiàn)問題。15 / 15