[摘要]介绍了模具CAD技术发展概况，模具CAD软件特点及其优越性及目前我国国内应用的主要自主软件，分析了模具行业采用模具CAD技术的原因，阐述了模具CAD应用情况和开发现状，指出了我国模具CAD软件应用与开发中存在的主要不足，探讨了今后的发展趋势。随着模具CAD技术向着更高方向的发展，必将提高产品的设计和制造效率。企业应看清应用CAD技术带来的进步性，并以自身为基础，借鉴同行各企业应用推广的经验，灵活应用CAD技术，加快企业的设计制造一体化发展。
[关键词]标准件库 存在的问题 集成化 并行工程 先进制造技术
[Abstract]Describes the mold CAD technology development overview and mold CAD software features ,advantages of analysis using die mold industry CAD technology and the current application in our country a major independent software, the reasons to explain the mold CAD application and development of the status quo, concluded that China's Die CAD software application and development of the main shortcomings that exist to explore the future trends. With the mold CAD technology, the direction toward a higher development, will improve product design and manufacturing efficiency. An enterprise should see the application of CAD technology has brought advances in the disease and the basis of its own, drawing on peer-to promote the enterprise application experience, flexible application of CAD technology, accelerate the design and manufacture of integrated development of enterprises.
[Keywords] Standard Parts Library a problem integration concurrent engineering advanced
1 引言
模具工业是国民经济的重要基础工业之一。模具是工业生产中的基础工艺设备，是一种高附加值的高精密集型产品，也是高新技术产业化的重要领域，其技术水平的高低已经成为衡量一个国家制造业水平的重要标志。模具CAD技术是在模具CAD发展的基础上发展起来的，它是计算机技术在模具生产中综合应用的一个新的飞跃。模具CAD是改造传统模具生产方式的关键技术，是一项高科技、高效益的系统工种。它以计算机软件的形式，为用户提供一种有效的辅助工具，使技术人员能借助于计算机对产品、模具结构、成形工艺、数控加工及成本等进行设计和优化。模具CAD技术的迅猛发展，软件，硬件水平的进一步完善，为模具工业提供了强有力的技术支持，为企业的产品设计，制造和生产水平的发展带来了质的飞跃，已经成为现代企业信息化，集成化、网络化的最优选择。 2 模具CAD的现状
2.1 CAD技术与传统加工方法比较具有的先进性
开发CAD软件的目的是应用CAD技术，应用CAD技术的目的是提高企业的设计和制造水平，增强企业在国际市场的竞争能力。根据传统做法，一个新产品的开发过程总是分为设计与制造两大部分。模具生产也不例外，模具属单件生产，设计与制造往往是一一对应的，所以模具设计的工作特别繁重。传统的模具设计采用手工设计方法，工作繁琐，模具设计所占工时约为模具总工时的20％左右，模具设计工作量大、周期长、任务急。
引入模具CAD技术后，模具设计可借助计算机完成传统手工设计中各个环节的设计工作，并自动绘制模具装配图和零件图。最初的模具CAD技术，尽管使用计算机代替了大量的繁重手工劳动，取得很大成绩，但是从整个模具生产过程看，却没有什么本质的变化。整个模具生产与传统模具生产类似，设计与制造环节间有着严格的分界，二个环节间传递信息的最重要手段只靠图样。
模具CAD技术的主要特点是设计与制造过程的紧密联系----设计制造一体化，其实质是设计和制造的综合计算机化。在模具CAD系统中，产品的几何模型（有些综合系统还要求附加工艺和组织管理方面信息）是关于产品的最基本核心数据，并作为设计、计算、分析中最原始的依据。通过模具CAD系统的计算、分析和设计而得到的大量信息，可运用数据库和网络技术将其存储并直接传送到生产制造环节的各个方面，从而实现设计制造一体化。采用了CAD技术以后，图样的作用大大减弱，大部分设计和制造信息由系统直接传送，图样不再是设计与制造环节的分界线，也不再是制造、生产过程中的唯一依据，它将被逐步简化，甚至最终消失。
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2.2模具CAD的现状
由于对模具要求的越来越高，传统的制模方法已经不能满足需要，这就促使了CAD技术在模具业中的应用。发达国家从20世纪50年代就开始模具CAD的研究。到20世纪80年代，模具CAD技术已经广泛应用于冷冲模具、锻造模具、注射模具、压铸模具的设计与制造。
我国的计算机技术起步较晚，模具CAD的开发始于20世纪70年代末，但发展也相当迅速。到目前为止，我国CAD的研究应用与工业发达国家相比还有较大差距，主要表现在： （1）CAD的应用集成化程度较低，很多企业的应用仍停留在绘图、NC编程等单项技术的应用上。
（2）CAD系统的软、硬件均依靠进口，自主版权的软件较。
（3）缺少设备和技术力量，有些企业尽管引进CAD系统，但其功能没能充分发挥。近年来模具CAD技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度，特别是微机的普及应用，更为广大模具企业普及模具CAD技术创造了良好的条件。随着微机软件的发展和进步，技术培训工作也日趋简化。在普及推广模具CAD技术的过程中，应抓住机遇，重点扶持国产模具软件的开发和应用，加大技术培训和技术服务的力度，应进一步扩大CAD技术的应用范围。
3 模具CAD的发展趋势
3.1 模具CAD正向集成化、网络化、智能化、并行化 (1)集成化
集成化是CAD技术发展的一个最为显着的趋势。它是指把CAD等各种功能不同的软件有机地结合起来，用统一的执行控制程序来组织各种信息的提取、交换、共享和处理，保证系统内部信息流的畅通并协调各个系统有效地运行。因此，人们着手将CAD等系统有机地、统一地集成在一起，从而消除\"自动化孤岛\"，取得最佳的效益
[14]
[4]
。它适应多种、小批量市场需
求，可有效地缩短生产周期，强化人、生产和经营管理的联系，压缩流动资金，提高企业的整体效益。
(2)网络化
21世纪网络将全球化，制造业也将全球化，从获取需求信息，到产品分析设计、选购原辅材料和零部件、进行加工制造，直至营销，整个生产过程也将全球化。CAD系统的网络化能使设计人员对产品方案在费用、流动时间和功能上并行处理的并行化产品设计应用系统；能提供产品、进程和整个企业性能仿真、建模和分析技术的拟实制造系统；能开发自动化系统，产生和优化工作计划和车间级控制，支持灵敏制造的制造计划和控制应用系统；对生产
过程中物流，能进行治理的物料治理应用系统等
(3)智能化
[16]
。
人工智能在CAD中的应用主要集中在知识工程的引入，发展专家CAD系统。专家系统具有逻辑推理和决策判定能力。它将许多实例和有关专业范围内的经验、准则结合在一起, 给设计者更全面，更可靠的指导。应用这些实例和启发准则，根据设计的目标不断缩小探索的范围，使问题得到解决。 3.2 基于知识设计技术的提出
模具设计和制造在很大程度上仍然依靠着模具工作者的经验，仅凭计算机的数值计算功能去完成诸如模具设计方案的选择、工艺参数与模具结构的优化、成型缺陷的诊断以及模具成形性能的评价是不现实的。新一代模具CAD系统正在利用KBE（基于知识的工程）技术进行脱胎换骨的改造。知识集成的主要目的是将分散的知识按照一定的逻辑规则有机的结合起来，使知识有序化、层次化，从而高效地利用知识资源，有利于知识创新。网络等信息技术的发展为知识集成发展提供了很好的外部条件，而模块化的工程设计方法为知识集成的实现提供了必要的内部条件。 3.3 与先进制造技术的结合
采用高速加工技术，得到的产品质量好，生产效率高。高速加工过程中，机床主轴以极高的转速运转，激振频率远远离开了“机床—刀具—工件”系统的固有频率范围，零件加工过程平稳无冲击，因此加工精度高，表面质量好，经过高速铣削得型腔表面可以到达磨削的水平，省了很多精加工
[21]
。用高速铣加工中心加工零件，可以在一次装夹中完成型腔的粗精
加工和模具零件其他部位的机械加工，并且不需要做电极，不需要手工研磨和抛光。
虚拟产品设计和制造。虚拟现实技术集成了计算机图形学、多媒体、人工智能、网络、多传感器、并行处理等技术。模具虚拟产品设计技术是虚拟现实技术在模具产品制造中的应用或实现，是模具现实设计环境和制造环境的计算机内部映射，是虚拟制造的重要内容；虚拟制造是以仿真技术、虚拟现实技术等为支撑，对模具设计、加工、装配、维护经过统一建模形成虚拟的环境、虚拟的过程和虚拟的产品
[22]
。虚拟技术使得产品的设计和制造更加直观
化，并且有利于发现问题，即使修正，避免了在真正设计制造中出现问题引发的资源损耗。 3.4 模具标准件选择向智能化发展
由于人工智能、知识和知识表示的引入，使得模具标准件选择智能化，减少了人工操作量，提高了模具设计的效率，同时减少了设计中错误纰漏的发生。国内的许多专家对此提出了先进的理论，比如：卜昆提出设计一个参数化的尺寸驱动的三维建库工具
[23]
；莫蓉分析了
面向转配的标准件库的信息结构，提出和实现了满足装配建模的一种标准件建库方法和建库工具。这些理论对模具标准件选择向智能化发展都有深远的影响。 4 结论
近年来， 随着我国正式加入WTO，经济全球化和信息化使我国制造企业的竞争环境、发展模式和活动空间等发生了深刻变化，这些变化对我国制造企业提出了严峻的挑战，如何提高自身的核心竞争力已成为制造企业关注的焦点。在模具CAD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技术已经被广泛应用于我国企业。在模具CAD人才方面，在政府的大力支持下，高校和企业培养了一大批模具CAD软件开发及应用人才。CAD技术的进步始终与工程实际相结合，它在我国的应用和发展必将对制造企业产生深远的影响，对提高我国制造企业核心竞争力起到举足轻重的作用。
随着市场竞争的日益激烈，用户对产品的质量、成本、上市时间提出了越来越高的要求。CAD技术是加快产品更新换代，增强企业竞争能力的最有效手段。企业应看清应用CAD技术带来的进步性，并以自身为基础，借鉴同行各企业应用推广的经验，灵活应用CAD技术，加快企业的设计制造一体化发展。
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