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浅论我国模具信息化技术的现状与发展

2009-05-12来源:压铸网
核心摘要:    全球经济一体化的发展浪潮,使世界的产业布局进入了一个大的调整期。其中,全球制造业正以垂直整合的模式向亚
    全球经济一体化的发展浪潮,使世界的产业布局进入了一个大的调整期。其中,全球制造业正以垂直整合的模式向亚太及中国转移,中国正日益成为世界产品的制造基地。据预测,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、石化和建筑等支柱行业尤为突出[1]。模具工业,作为制造业发展的基础,将直接影响新产品的开发和产品的品质。出于对模具工业的重要地位的认识,1997年以来,国家相继把模具及其加工技术和设备列入了《当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录》和《鼓励外商投资产业目录》。国家对部分重点专业模具厂实行的税收优惠政策,对扶植模具工业的发展发挥了积极作用[2]。从目前来看,我国生产的模具有些已接近或达到国际水平,但总体来说还远不能适应国民经济发展的需要,大型、精密、复杂、长寿命等高档模具有很大一部分依靠进口。以2002年为例,我国模具产值约40亿美元,而进口模具达12.72亿美元,这还不包括随进口设备和生产线附带进来的模具[2]。为了巩固我国世界工厂的地位,并向全球市场及时提供物美价廉、有创新性的产品,我国的模具工业除了要提高精密、高效、自动化程度高的机床的应用比例外,更应在产品设计、企业决策、市场拓展和内部管理等方面探索新的生产管理模式。随着计算机的迅速普及和网络应用的飞速发展,信息化技术为我国模具企业提高核心竞争力提供了重要手段。
  1. 模具CAD /CAM/CAE
  CAD技术起步于20世纪50年代末。1963年,美国麻省工学院的I.E.萨瑟兰德率先提出了SKETCHPAD系统,为交互式图形生成和显示技术的发展奠定了基础。60年代中后期以后,欧美的一些大公司开始重视并投入到CAD/CAM技术的研究和开发中,极大地推动了CAD/CAM技术的发展。随着模具工业的飞速发展,CAD/CAM技术逐渐被引入模具工业,并日益受到企业的倚重。日立、日电、富士通和松下电器等公司早在70年代中期就成功地将CAD技术应用于冲压模具的设计和制造,使设计时间缩短了1/2 以上[3]。但是,大多数优秀的CAD/CAM系统都是面向机械行业的通用型系统,对模具企业而言,专业性还不够强,设计生产效率还不够高。针对市场的这一需求,国际厂商纷纷加大投入,针对各类模具的特点,推出了功能完善、操作方便的专用CAD/CAM系统。例如美国UGS公司,针对多工位级进模和注塑模分别推出了多工位级进模设计向导CAD系统(Progressive Die Wizard)和注塑模设计向导CAD系统(Mold Wizard)。两系统均无缝地集成于该公司的三维机械CAD/CAM系统UG中,为用户提供了级进模和注塑模设计环境与工具,封装了模具设计的专家知识,提供了丰富的标准化的模架库、零件库和镶件库。又如以色列Cimatron公司推出的Quick系列产品能在统一的系列环境下,使用统一的数据生成三维实体模型,完成产品设计,生成三维实体模型,并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,进而对凸、凹模进行自动数控加工。
  面对模具CAD/CAM的发展浪潮,国内的不少研究单位和公司也开发出了一些面向模具行业的CAD /CAM系统,具有较高的实用价值。在国内,华中科技大学最先开始了冲压工艺设计专家系统的研究,于1986年完成了冲裁模CAD/CAM系统HPC的开发。该系统注重于人机交互界面的设计,可完成落料与冲孔的单冲模、复合模和级进模的设计。图形输入采用编码方法,能在两三分钟内做出数千个排样方案(包括单排、双排和调头双排),并从中选出材料利用率最高的方案。上海交通大学模具CAD国家工程研究中心与瑞士Feintool公司合作开发了精冲模工艺设计KBE(Knowledge-Based Engineering,基于知识的工程)系统,与青岛海尔模具公司合作开发了注塑模模架选择KBE系统,与日本山中合金株式会社合作开发了冷锻模设计KBE系统等,使其具备了在数字化制造、系统集成、反向工程、快速原型制造及计算机辅助应用技术等方面提供解决方案的能力[4]。北航海尔软件有限公司推出的CAXA品牌系列CAD/CAM软件也能够为用户提供有关模具工程的解决方案。
  与其他工业相比,模具工业有其自身的特点。模具的设计制造是个由产品模型到生产装备的逆向过程,一副模具制造好后,还要经过多次反复的试模、修模的过程,以达到成形工艺的要求、提高产品的精确性和成品率。但是,试模、修模的次数直接影响着模具的生产成本和生产周期,如何及早发现设计方案的不合理处,减少试模、修模的次数,以满足市场对模具质量和交货期日益苛刻的要求,成为一个非常突出问题。数值分析技术CAE的出现为解决这个问题提高了有力的技术支持。CAE软件诞生于70年代初,到80年代中期逐步形成了商品化的通用和专用CAE软件,最典型的是FEA(有限元)分析软件和运动学、动力学仿真软件,能对结构的静力和动力问题进行分析,还能进行振动模态分析、热分析、电磁场分析、流体分析和多场耦合分析等。世界著名的FEA软件有MSC/NASTRAN,ANSYS,DEFORM,DYNAFORM,PAM-STAMP和AUTOFORM等。
 
(责任编辑:种振燕 )
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