【正文】 歸納為以下幾個方面：1)利用幾何造型技術完成復雜模具的幾何設計。3)建立標準模具零件和結構的圖形庫，提高模具結構和模具零件設計效率。5)利用計算機完成有限元分析和優(yōu)化設計等數(shù)值計算工作。”人具有邏輯推理、判斷、圖形識別、學習、聯(lián)想、思維、表達和自適應的特點和能力，計算機則以運算速度快、存儲量大、精度高、不疲勞、不忘記、不易出錯以及能迅速顯示數(shù)據(jù)、曲線和圖形見長。一個比較完善的模具CAD／CAM系統(tǒng)，是由產(chǎn)品及模具設計制造的數(shù)值計算和數(shù)據(jù)處理程序包、圖形信息交換(輸入、輸出)和處理的交互式圖形顯示程序包、存儲和管理設計制造信息的工程數(shù)據(jù)庫等三大部分構成。3)物體質(zhì)量特性計算功能。5)二、三維圖形的轉換功能?？傮w設計需要三維圖形，而結構設計主要用二維圖形。所以，模具CAD／CAM系統(tǒng)應具有二、三維圖形的轉換功能。7)有限元法(FEM Finite Element Method)網(wǎng)格自動生成的功能。有限元網(wǎng)格，特別是復雜三維模型有限元網(wǎng)格的自動劃分能力是十分重要的。系統(tǒng)最低限度應具有用參數(shù)優(yōu)化法進行方案優(yōu)選的功能。系統(tǒng)應具有三坐標、四坐標、五坐標機床加工模具零件的能力，并能在圖形顯示終端上識別、校核刀具軌跡和刀具干涉，以及對加工過程的模態(tài)進行仿真。10)信息處理和信息管理功能：系統(tǒng)應具有統(tǒng)一處理和管理設計、制造以及生產(chǎn)計劃等全部信息(包括相應軟件)的能力。 沖模CAD系統(tǒng)的硬件組成主機是沖模CAD／CAM的中心，它控制及指揮整個系統(tǒng)并進行實際運算、邏輯分析的裝置，是系統(tǒng)的中心。主機類型有大型機、中型機、小型機、超級微機工作站及微型機。2．輸入設備鍵盤是最基本的輸入設備，典型的是字母數(shù)字鍵盤。如圖形輸入板、鼠標器、光筆、操作桿、可編程功能的鍵盤等。同時，人們正住探索利用腦電波信號使設計人員與計算機之間實現(xiàn)更為直接的聯(lián)系方式。工作站普遍采川智能終端，裝有產(chǎn)生圖元的圖元產(chǎn)生器、對封閉區(qū)域進行填充的景象處理器和對圖形進行坐標變換的圖形處理器。筆式繪圖有鼓型和平板型兩種。針式打印機也可以作為圖形輸出設備，還有激光打印機和彩色噴墨打印機。一般使用磁帶和磁盤，還有大容量的高速光盤。軟件是指命令汁算機執(zhí)行指定任務的程序。系統(tǒng)軟件是指運行環(huán)境和開發(fā)工具，支撐軟件則是系統(tǒng)的基礎軟件，應用軟件是沖模CAD系統(tǒng)的核心。 操作系統(tǒng)完成整個系統(tǒng)的管理和支持程序的運行，微機以DOS操作系統(tǒng)為主，而超級微機工作站普遍采用UNIX操作系統(tǒng)。用以編寫沖模CAD系統(tǒng)的各種應用軟件。2．支撐軟件支撐軟件是指為完成某一類任務而設計的基礎程序包，它由圖形系統(tǒng)、通用工程分析軟件和數(shù)據(jù)庫管琿系統(tǒng)組成。 圖形系統(tǒng)可完成圖形的輸入、輸出以及圖形編輯等基本功能，它有二維、二維半、三維之分。它經(jīng)歷了從早期的線框模型到表面模型直到80年代的實體模型3個發(fā)展階段。通用工程分折軟件是指有限元分析軟件包、優(yōu)化設計軟件包和各種成熟的計算方法軟件包，這些基礎軟件給應用軟件的開發(fā)帶來了極大的方便，沖模CAD系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)用于建立、檢索及修改在沖模設計中用到的工藝數(shù)據(jù)及幾何構形數(shù)據(jù)，它是各模塊間數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)存儲的中心,。3．應用軟件應用軟件是設計人員與系統(tǒng)之間的主要接口，它是針對某一特定任務而設計的程序包，用于處理沖模設計的各種具體問題。一般由系統(tǒng)運行管理程序、工藝計算分折軟件、模具結構設計軟件、專用圖形處理軟件、模具專用數(shù)據(jù)庫和圖形庫組成。(1)沖模CAD系統(tǒng)的功能1)交互式圖形輸入功能，能方便地輸入工件圖；2)進進行工件的工藝性判斷、工藝方案選擇、工藝分析計算，輸出毛坯圖和各種工藝圖；3)具有沖模結構形式的自動或半自動選擇功能；4)具有沖模零部件設計及主要零件的強度校核功能，并繪制全套模具圖；5)正確選擇JK力機的型號及規(guī)格；6)具有沖模結構的運動學仿真功能．用以檢查各運動部件之問的干涉情況；7)具有以圖形為基礎(沖模零件)的數(shù)控加工輔助編程功能，刀具軌跡仿真及后置處理能力； 8)具有完整的沖模設計數(shù)據(jù)庫和圖形庫，具備較強的獨立性和可維護性；9)能有效地管理沖模圖紙資料和輸出相關的技術文檔。3)現(xiàn)有條件(如資金、人力、物力等)對系統(tǒng)開發(fā)者的限制；5)系統(tǒng)開發(fā)者與沖模設計人員之間的聯(lián)系程度。圖中簡要說明了系統(tǒng)的結構組成以及各模塊的相互聯(lián)系和走向。各功能模塊在系統(tǒng)總控模塊的集中管理下工作。系統(tǒng)總控模塊主要完成沖模CAD／CAM系統(tǒng)的運用管理和隨時調(diào)用各功能模塊，或訪問操作系統(tǒng)和測用其它應用程序，以建立相應的作業(yè)和過程，滿足模具設計的需要。在整個作業(yè)過程中，為配合設計、分析和圖形生成，頻繁地調(diào)用數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)命令，方便地進行數(shù)據(jù)的存取和管理。系統(tǒng)菜單由多層次的菜單模塊組成。以建立工件的幾何模型，并完成幾何構形信息的存儲．供工藝設計分析模塊和模具結構設計模塊調(diào)用。該模塊由若干在基礎圖形軟件(如AutocAD)支撐下的高級繪圖子程序和圖形編輯子程序組成．同時，還提供在圖形環(huán)境下可直接調(diào)用的參數(shù)化基本圖形(如長方形、平行四邊形等)程序庫．通過布爾運算生成復雜圖形。該模塊由以下子模塊組成：工藝可行性分析、工藝方案選擇(單工序模、復合?；蚣夁M模)、坯料計算、排樣優(yōu)化設計、壓力中心及沖壓力計算、壓力機初步選擇、毛坯圖和各種工藝圖輸出、工藝設計分析、技術文檔生成等。該模塊還可提供索引文件．供繪圖及加工時調(diào)用。數(shù)控加工模塊中安由數(shù)控NC、前處理和后置處理兩部分組成。NC后置處理程序根據(jù)鉬絲運動軌跡生成加工編碼指令，調(diào)用打印機和穿孔機輸出程序清單和NC紙帶。圖樣資料管理模塊(數(shù)據(jù)庫和圖形庫處理模塊)主要完成圖樣資料的存放、檢索工作。報表中包括模具代號、模具名稱、圖紙數(shù)量、設計者、完成日期和用戶消耗時間等信息．該模塊主要由圖紙資料發(fā)放程序、報表程序以及供圖紙資料檢索的專用菜單模塊組成。檢索所需標準化圖形，送出該圖形的基本描述文件。圖形輸入是沖模CAD系統(tǒng)的關鍵。其次，是零件圖尺寸標注及裝配圖的生成等圖形處理技術。 2．模具結構的標準化模具結構的標準化包括制訂沖模典型結構組合以及標準化的沖模零件，其中還包括模具圖紙的繪制標準等。沒有模具標準化，就無法實現(xiàn)模具CAD。4．設計方法的規(guī)范化、設計經(jīng)驗的程序化以及專家系統(tǒng)的研究沖模CAD技術迅速發(fā)展的同時，在繼續(xù)深入的道路上仍然面臨不少困難。模具設計的經(jīng)驗和方法往往表現(xiàn)為非數(shù)值問題，即不是以數(shù)學公式為核心，而是依靠思考、推理、判斷。所謂專家系統(tǒng)，是一種計算機程序，具有使計算機能夠在專家級水平上工作的知識和能力。一個好的用戶接口，將用一種直接而有效的方法導引設計人員完成復雜的設計任務。目前的圖像系統(tǒng)已非常復雜，它能根據(jù)數(shù)據(jù)庫中的信息建立彩色的三維圖形，但大部分已有的人—機接口水平是比較低的，解決問題的能力尚有限，或者說，每當一個偶然的用戶在工作站前坐下時，他們都面臨著學習和取得使用工作站的經(jīng)驗問題。五、沖模CAD／CAM系統(tǒng)的基本流程工藝性判斷模塊以自動搜索和判斷的方式分析沖壓件的工藝性，如零件不適合沖壓工藝，例如沖裁．則給出提示信息，要求修改零件圖。程序可完成單排、雙排和對頭雙排等各種不同的排樣方案。程序先按照一定的設計準則自動確定工藝方案和模具設計等各種資料，例如設計計算公式、方法及設計中應用到的曲線、數(shù)據(jù)、表格等，預先存放在計算機中，供設計時調(diào)用，然后用戶再根據(jù)實際情況自己查詢、調(diào)用、比較以至最后確定合適的工藝方案。簡單模和級進模為一個分支，復合模的設計為另一個分支。模具設計完成后，繪圖模塊可根據(jù)設計結果自動生成模具零件圖，將圖形依次顯示在屏幕上，可由操作者用交互方式對圖形進行局部補充和修改，然后由繪圖機輸出。數(shù)控線切割自動編程模塊可選擇穿絲孔的位置和直徑，確定起始割點，計算出金屬絲的運動軌跡，按照數(shù)控線切割機床控制程序的格式完成自動編程。六、沖模CAD／CAM系統(tǒng)的模具結構設計該模塊分為三個子模塊，即系統(tǒng)初始化模塊、模具總裝及零件設計模塊、圖樣生成模塊。對系統(tǒng)參數(shù)進行初始化，顯示系統(tǒng)的用戶菜單?；窘Y構設計子模塊可根據(jù)用戶要求，完成模具標準結構的選擇或非標準結構的設計。板件設計與編輯子模塊完成板件的設計、插入和刪除。其它子模塊分別完成模架、卸料裝置、緊固裝置和輔助裝置的設計。這種方法效率低，且需配備大規(guī)模的子圖形庫及基本圖形運算程序庫，對于復雜的零件和結構更顯得繁瑣，影響CAD系統(tǒng)的效果。二是程序自動處理法。但采用這種方法，不能包羅所有可能的結構形式，存在著一定的局限性。 下面對各個設計環(huán)節(jié)進行概略的介紹：（1）模具總體結構初步設計在系統(tǒng)設計時，應預先確定若干種沖壓模如沖裁模的基本結構形式和典型組合，如詳細地規(guī)定每種結構由哪幾個主要零件組成及其裝配次序和裝配關系。另外，按照一定的數(shù)據(jù)和形式，預先將各種標準模架的圖形文件貯存于圖形庫中，程序讀人工藝設計的結果，自動選定模具總體結構，或由設計者自由選擇。（2）模具零件設計分析 沖裁模零件1)完全標準件。2)半標準件。這類零件的外形及其固定用孔，包括螺紋孔、銷釘孔等，均已預先規(guī)定，而其內(nèi)形隨沖裁件的變化而變化。這類零件大多為板類零件。3)非標準件。這類零件無標準形式．需按不同工件需要進行設計。這里，模具設計分析程序的任務是給出非標準件的完整的實體描述文件。二維半物體的造型方法可以用平移拉伸法 (Translate tonal sweeping)。 二維半物體物體頂面節(jié)點的x、y坐標與底面對應節(jié)點的坐標相同，只是z坐標相差一個高度值h。沖裁模零件與零件之問的裝配關系，不外乎以下幾種：1)板塊與板塊之間的疊合(如凹模與下模座之間)。3)空心的板塊或空心的軸、柱類零件內(nèi)安放另一個零件(如導套與導柱之間，上模座與打板打桿之間)。沖裁模裝配圖的主體可以看成是若干按一定次序排列的模板的集合，而各模板上的內(nèi)孔(圖形內(nèi)環(huán))中又分別相應插入一些零件，這些零件中的空心件內(nèi)還可以再安放其它零件。 b)裝入零件 c)消隱處理解決此問題的根本途徑是將CAD與CAM有機地結合起來()，提高模具設計與制造水平，縮短生產(chǎn)周期，提高經(jīng)濟效益。沖裁模中凸模、凹模、固定板和卸料板等基本上都是二維半零件，一般采用數(shù)控線切割加工，所以對于沖裁模CAD/CAM系統(tǒng)，CAM主要考慮工作零件的線切割自動編程及其工藝問題。模、凹模、卸料板、凸模固定板等零件的輪廓尺寸都是在基準件的基礎上加間隙值得到的。這里的主要問題是確定各切割零件與基準件的間隙。線切割系統(tǒng)利用沖裁件圖形輸入模塊建立的沖裁件幾何模型，. CAM過程件實行等距縮放，為各模塊程序編制提供幾何信息與拓撲關系。(2)偏移量與間隙值的確定縮／放是通過縮／放值的符號決定的，正值表示放大，負值表示收縮。f與c的符號由基準件和被加工件決定，例如，落料模的凹模為基準件，加工凸模時鉬絲軌跡應在凸模輪廓以外，因此，f值為正，而凸凹模間隙c應取負值，基準件(凹模)輪廓生成凸模輪廓的縮／放值為f與c的代數(shù)和。二維沖裁模線切割加工的工藝審核應解決定位、裝夾、穿絲孔位置及起始割點的確定等工藝問題。對于裝夾位置、起割點及切割路線應綜合考慮，保證在整個切割過程中都有較好的剛性。例如， 所示的起始割點和路線(A—a—b—c—d—e—f—g—h—a— A)切割加工，當?shù)诙莱绦蚯懈钔旰?，余下的金屬板與夾持部位僅通過一條狹長的邊相連，顯然剛性差，易變形，影響工件的質(zhì)量。如果將起始割點故在B點( b)，則無論選擇哪種路線和走向，其切割精度都會受到材料變形的影響。 裝夾位置及切割方向的選取(2)起始割點的選取起始割點是指一個封閉輪廓中首先被切割的節(jié)點。在圖形輪廓切割即將封閉時，中心材料已與本體分離，容易形成一條接縫。確定起始割點有兩種方法：一種方法是由計算機進行搜索，找出符合條件的節(jié)點作為起始割點。另一種方法是通過人機交互作用確定起始割點。(3)穿絲孔位置的確定有較大孔徑的穿絲孔，主要是為了方便穿絲和保證鉬絲有足夠的調(diào)整范圍，以便保證一定的定位精度。因此，各個輪廓之間的相對位置精度是由編程保證的．但若穿絲孔孔徑過小，則要求每一輪廓穿絲孔的位置精度都很高，否則就可能產(chǎn)生干涉。穿絲孔位置的選擇方法與起始割點的選擇方法相似。因計算凸凹模尺寸時已慮鉬絲直徑和放電間隙，所以，切割時鉬絲中心沿著輪廓行進即可。外輪廓選取3為起始割點c、為穿絲孔。 穿絲孔位置的確定3．數(shù)控線切割自動編程編程時,首先輸入圖形信息。接著,程序自動選擇合理的穿絲孔位置、孔徑和起始割點。首先將穿絲孔中心與起始割段元素的起點連接起來，作為切割的第一元素，并按切割順序將幾何元素進行重新編排。為了充分發(fā)揮自動編程的優(yōu)越性，考慮到線切割加工過程中有可能發(fā)生斷絲的情況，在程序設計時可編入一段幾何元素反向編排變換程序，這樣，可以得到與原切割方向相反，參數(shù)完全一樣的數(shù)控程序紙帶。這樣，不但提高了生產(chǎn)率,而且避免了由于二次放電加工造成的工件表面粗糙度提高和尺寸精度的降低。其主要內(nèi)容包括有限元法（FEM）網(wǎng)格自動生成和沖壓成形的數(shù)值模擬。從力學的角度，涉及大位移，大應變、大轉動、彈塑性材料及磨擦接觸，是一個典型的強非線性問題，因而也成為計算力學中最富有挑戰(zhàn)性的課題之一。（2）根據(jù)工作中應力應變分布，預測可能的破裂、起皺區(qū)域，并通過修改沖壓工藝或模具參數(shù)予以消除。（4）根據(jù)對沖壓件破裂與起皺等預測，確定出最佳的確壓邊力。（6）較好地確定坯料展開尺寸及拉深筋的布置方式與位置。對于制造企業(yè)而言，雖然各單元的計算機輔助技術已經(jīng)日益成熟，但都自成體系，彼此之間缺少有效的信息共享和利用，形成所謂的“信息孤島”。產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(Product Data Management 簡稱PDM)正是在這一背景下運行而生的一項新的管理思想和技術。PDM明確定位為面向制造企業(yè)，以產(chǎn)品為管理的核心，以數(shù)據(jù)、過程和資源為管理信息的三大要素。PDM是當今計算機應用領域的重要技術之一。PDM的應用給企業(yè)帶來了非凡的成就。我國也有一些企業(yè)實施了PDM。其核心在于能夠使所有與項目相關的人在整個信息生命周期中自由共享與產(chǎn)品相關的異構