我国模具CADCAECAMPDM发展现状及发展建议Word下载.docx

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PDM技术取得了长足的进步,具体表现在以下几个

方面:

（1）开发出具有自主知识产权的系列CAD/

CAM/CAE品牌软件

华天软件,中创软件与日本最大的CAD/CAM

收稿日期:

2009～12—10

作者简介:

李德群,男,1945年生,华中科技大学材料学院教授,中

国模协技术委员会副主任兼cAD/cAM技术部主任.

软件公司UEL合作,结合El本工业界最佳实践,采

取引进,消化,吸收,再创新的方式,开发完成具有中

国自主知识产权的三维CAD/CAM软件SINOVA—

T10NV1.0.这标志着我国在三维CAD/CAM软

件研发领域实现了重大突破.SINOVATlON软件

是三维CAD/CAM一体化的应用软件系统,该软件

具有最先进的混合型建模,参数化设计,丰富的特征

造型功能.提供了经过业界验证的具有国际先进水

平的CAM加工,冲压模具,注塑模具等应用技术.

特别适合汽车,汽车零部件,机床,通用机械,模具及

工艺装备等行业的设计及加工应用.SINOVA—

TION冲压模具设计解决方案为专业设计人员提供

了一套经过业界验证的CAD解决方案组合,包括高

效的冲压工艺设计,精确的冲压回弹补偿和专业的

冲压模具结构设计等功能.SINOVATION注塑模

设计与加工解决方案是根据注塑模具设计,制造经

验,将产品成形工艺与工程分析软件相结合,开发的

适用于注塑模具设计专用的软件包.方案以三维参

数化建模CAD软件为基础,涵盖了从零件设计,分

析,自动分模创建模具,电极设计,工程图创建等整

个过程,体现出高品质,灵活,高效的设计理念,为注

塑模具设计工作提供了专业的技术应用平台.

CAXA系列化软件在开发自主知识产权的知名

品牌的道路上不断取得新成果,如新一代集成软件

CAxAV5PLM首次将成熟的2D,3D,CAPP,MPM

和DDM技术在统一的数据模型基础上进行整合,

覆盖了从概念设计,详细设计,工艺流程到生产制造

管理的各个环节,并通过数字化仿真帮助企业优化

产品设计和生产制造的整个过程.

上海模具CAD国家工程研究中心在国内较早

地开始了基于知识的工程技术（KBE）研究,在塑性

成形和模具设计知识的获取与表示,知识的推理机

制,知识的集成与管理以及知识的发现等KBE关键

--———

41?

———

《电加工与模具）2010年增刊专稿

技术上进行了行之有效的研究,形成了适用于不同

行业,不同类型KBE系统的一整套开发思路及相关

的KBE应用软件.

华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实

验室开发的注塑成形模拟软件"

华塑CAE"

铸造成

形模拟软件"

华铸CAE"

和板料成形模拟软件"

FAS—

TAMP"

又有新发展.目前研究的重点是微宏观分

析相结合,数值计算和人工智能相结合,目标是将模

拟软件由传统的被动式计算工具提升为主动式优化

系统.随着应用的不断深入和广泛,系列化模拟软

件华塑CAE,华铸CAE和FASTAMP已成为我国

模具行业具有自主知识产权的主导技术和知名

品牌.

湖南大学以先进冲压CAE技术为突破口,开发

出一套包括冲压工艺设计和汽车覆盖件模具设计和

制造的系列化软件.其冲压仿真CAE自动建模系

统CADEM一工能利用模具表面数控轨迹数据作为

网格生成的几何数据源,使建模效率成倍提高,对于

汽车覆盖件成形,在同样精度下可使仿真模型网格

单元减少近20%～40%.冲压仿真CAE系统

CADEM—II采用先进的理论和算法,在保证冲压件

大变形计算精度的前提下显着地提高了分析速度.

冲压工艺分析与设计系统CADEM一Ⅲ采用壳体失

稳理论预测覆盖件成形中的起皱趋势,采用基于仿

真的毛坯反算技术,实现了复杂零件的毛坯形状和

尺寸的迭代反求.

（2）广泛采用了CAD/CAE/CAM技术并在应

用中取得了显着效益

其中最大的技术进步无疑是三维CAD方面的

重大突破.一汽模具,天汽模,东风模具,福田潍坊

模具等企业的三维CAD普及率达到100%.其他

骨干企业正在加快进行二维CAD到三维CAD的过

渡.国外的有些知名企业至今也尚未做到100%的

三维CAD.由于采用三维CAD技术,使过去分散

在各个信息孤岛的CAD,CAE,CAM连成一片,实

现了一体化,为模具全程数字化制造提供了技术基

础.少数企业的整个流程已完全实现了数字化加工

和无图化生产,正在为将来的自动化加工和柔性生

产积极创造条件.

一

些先进企业在模具结构设计完成后,采用截

面检查,干涉检查,静态运动干涉检查,运动模拟等

分析手段,真实反映模具的实际工作状态,保证了实

体设计的可靠性.

42一

CAE分析普及率明显提高,少数企业已达到

100%,CAE不再是高不可攀的技术,更不是束之高

阁的摆设,而是一个必不可少的工具,它帮助设计者

在设计阶段"

先知先觉"

对模具调试时可能出现的

问题进行处理,做到"

防患于未然"

.

在参数化设计方面也取得了长足的进步.国内

些骨干企业已建立了模具基础结构图库,还建立

了标准件图库.利用参数化手段,根据模具结构特

点,选择基础构架,设计者只需要控制几个基本的特.

征参数,系统将会根据事先输入到计算机中的结构

规则,自动提供合理的结构方案,设计者只需做少许

调整和装配即可完成设计.设计规则的引入,使三

维实体模具结构设计达到了一个更高的层次.

（3）PDM技术不断发展

目前,国外的公司已开发出一些产品功能齐全,

开放性好,思想新颖,技术先进的PDM产品.如

UGS公司的IMAN,IBM公司的ProductManager,

SDRC公司的Metaphase,PTC公司的Windchill等,

这些产品在波音,IBM,福特汽车,通用汽车等公司

得到推广应用,取得了成功.国内的一些企业,如春

兰,海尔,长虹和康佳等采用IMAN系统,西安飞机

设计所采用IBM的PM系统,也取得了一定的成

功.与此同时,国内的软件厂商也纷纷推出了自己

的PDM产品,如武汉天喻公司的IntePDM,武汉开

目技术集成公司的KMPDM,清华同方软件公司的

TFPDMS等.国产的PDM系统,无论是在功能上,

技术上,思想上还是稳定性方面与国外的产品都有

较大的差距,但在价格和定制程度方面有一定优势,

因此在国内的一些企业中也得到应用,如天喻公司

的IntePDM系统,同方公司的TFPDM系统,大恒

公司的DHPDM系统等.

2我国模具CAD/CAE/CAM/PDM与国际

先进水平的主要差距

与国外发达国家相比,我国模具CAD/CAE/

CAM/PDM技术发展水平还很低,差距很大.主要

表现在以下方面:

（1）软件开发进度和水平低

目前三维CAD/cAM软件的核心技术目前仍掌

握在欧美日等发达国家手中,占主流地位的模具

CAD软件主要有Pm/E,I—DEAS,UG等,中国的三

维CAD/CAM市场几乎被国外产品完全垄断.每年

中国制造企业采购三维CAD/CAM软件的金额高达

专稿《电加工与模具）2olo年增刊

几十亿元,而且还在以每年20%的速度递增.这种

尴尬局面不仅使得制造企业承受了高昂的成本压

力,而且支撑产品创新的核心工具受制于人,存在重

大的信息和知识产权安全隐患.而我国CAD/cAE/

CAM/PDM技术研究开发未能很好地有组织,有计

划,有重点地进行,造成低水平重复劳动,影响了

软件开发的进度和水平的提高,无论是在功能上,技

术上,思想上还是稳定性方面与国外的产品都有较

大的差距.

（2）CAD/CAM应用水平差距明显

在国内的模具生产中,CAD/CAM技术已得到

广泛的应用.但对于国内一些大型模具企业,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,在其上进行的二次开发

较少,资源利用率低;

国内一些中小型模具企业

CAD/CAM应用很少,有些仅停留在以计算机代替

画板绘图.

（3）CAE没有得到广泛应用

CAE在我国模具行业的应用还刚刚起步,只是

在经济实力雄厚的企业,例如一汽,东风,海尔等单

位,才购买了少量的商品化软件,开始尝试应用.

（4）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/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

没有一个在国内市场上成熟的PDM系统.因此,

这类基础性软件也被国外的系统占领了市场.

（5）CAD/CAE/CAM缺乏知识的集成

由于缺乏对设计知识的集成,模具设计方案的

选择,工艺参数与模具结构的优化,成形性能的评价

等依然依赖着模具设计者的经验.设计知识是企业

最有价值的智力资产,是企业竞争力的保障.在目

前的注射模设计行业,这些知识主要以经验的形式

由资深设计工程师所掌握,随着他们的退休与流失

必将造成企业核心技术的流失,将直接导致企业竞

争力下降.在国外已广泛应用知识型CAD/CAM系

统,如美国UGS公司的多工位级进模设计向导

CAD系统（ProgressiveDieWizard）和注塑模设计向

导CAD系统（MoldWizard）,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.

造成上述差距的原因很多,除了历史上长期以

来未将模具作为产品得到应有的重视之外,还有下

列几个主要原因:

（1）科研开发及技术攻关投入太少.由于模具

企业效益欠佳及对科研开发和技术攻关不够重视,

投入太少,科研单位和大专院校又将主要精力放在

创收上,致使模具行业科技进步的步伐不大,进展缓

慢.

（2）人才严重不足.模具行业是技术密集,资

金密集,劳动密集的产业,随着时代的进步和技术的

发展,掌握和运用新技术的人才异常短缺,技术素质

较高的模具设计,制造工艺技术人员,技术工人及企

业管理人才也非常紧缺.尤其缺乏知识面宽,知识

结构层次高的复合型人才.

（3）缺少先进的技术设备力量.我国大部分模

具厂,车间的模具加工设备陈旧,在役期长,精度差,

效率低.近年来也引进了不少先进的模具加工设

备,但过于分散,或不配套,利用率一般仅有25%左

右,设备的一些先进功能也未能得到充分发挥.

（4）管理落后更甚于技术落后.技术落后往往

容易看到,管理落后有时却难以意识到.国内外模

具企业管理上的差距十分明显,管理的差距所带来

的问题往往比技术上的差距更为严重.

3我国模具CD/CAE/CAM/PDM发展目

标和主要任务

十二五"

期间,我国模具行业的主要目标是全

面推广cAD/CAE/CAM/PDM/PDM技术,主要任务

是:

（1）开发拥有自主知识产权,适合于我国国情,

具有较高水平的模具设计,加工及模具企业管理软

件,不断提高软件的智能化,集成化程度,并推广应

用.

（2）研究模具的分类学及模具结构的参数规

范,实现模具零部件的标准化,参数化,并形成模具

CAD/CAM系统软件的支持软件;

（3）实现3D一体化设计.目前的模具设计主

要采用3D设计和2D设计相结合的方法,在开发中

存在易出错,效率低,质量不易控制等问题,因此需

要实现设计过程的全三维化.通过数据共享技术实

现各阶段各种应用软件的有效集成,达到模具设计

的一体化.

43—

《电加工与模具}2010年增刊专稿

（4）深入研究模具的整体优化技术,包括模具

成本估算,模具的可装配性,模具的成形性及可靠

性,集成到模具行业普遍采用的通用造型设计系统

上,完成面向制造的模具CAD/CAE/CAM系统的

开发.

（5）研究模具设计,制造参数,通用,标准,参数

化构件及由经验构成的专家系统,并使之形成模具

CAD/CAE/CAM数据库.

（6）加快PDM技术的发展,由单一的计算机信

息管理扩展到"

管理所有与产品相关的信息和所有

与产品相关的过程的技术"

实现产品数据的高度集

成和共享.

（7）促进我国模具骨干企业全面采用模具

CAD/CAM/cAE/PDM生产技术.

4产品和技术等方面的发展重点和重大课题

4.1发展重点

（1）三维CAD/CAM技术的研发.开发具有自

主知识产权的模具CAD/CAE软件,达到国际先进

水平.

（2）国产模具CAE软件的功能升级,形成国际

知名的自主品牌.

（3）国产PDM系统的研发.完善功能,提高性

能稳定性,加强推广应用.

（4）模具数字化设计制造系统的研发.

（5）模具CAD/CAE/cAM一体化技术推广应

（6）逆向工程,并行工程,敏捷制造技术的研发

及推广应用.

（7）模具的集成,柔性及自动加工技术和网络

虚拟技术的研发与推广应用.

4.2重大课题

（1）关键产品模具数字化设计制造系统研发,

如冲压工艺设计系统,模具型面设计系统,成形分析

系统,模具结构设计系统,模具CAM系统和冲压专

家咨询系统的车身模具数字化设计制造系统.

（2）适应于超级并行计算机和机群的高性能模

具CAE求解技术.

（3）模具CAE分析结果的数据挖掘及智能评

估.

（4）模具CAE与模具cAD/CAM的无缝集成.

（5）面向模具制造的PDM系统研发与应用.

（6）PDM与模具CAD/CAM/cAE的集成.

44一

（7）基于网络环境CAD/CAE/CAM技术的模

具异地协同设计与分析.

（8）模具设计知识库系统研发.

5我国模具CAD/CAE/CAM/PDM的发展

建议

（1）建议政府有关部门建立模具发展基金,用

于模具行业共性技术的开发,研究和创新项目,并对

龙头企业"

作重点支持.要在国家有关部门大力支

持下,加强产学研合作,推进模具行业科技开发和技

术攻关工作,组织行业内产学研重点单位分工合作,

联合工作,争取早出成果,多出成果,共同享受成果,

并使成果产业化,以迅速提高行业的技术水平.用

电子信息工程等高新技术和先进适用技术来改造企

业传统的生产模式,将先进技术转化为生产力.

（2）建立服务体系,使中小企业广泛受益.模

具行业除个别企业外都是中小企业,力量有限,特别

是信息和技术开发方面更显力不从心,他们难以完

全依靠自己的力量去独闯市场.如能建立针对广大

中小企业的行业服务体系,特别是信息和技术服务

体系,使广大中小企业从中受益,必将有利于行业的

振兴与发展.

（3）以企业为主体,发挥院校和科研单位作用,

搞好产学研结合,尽快使成果产业化,并大力提高模

具生产技术水平.

（4）自主开发和引进.所谓引进,主要是引进

已商品化了的CAD/CAE/CAM软件和设备,并对引

进的软件加强二次开发工作.引进软件和设备的同

时,相应的人员培训相当重要.

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