CAD/CAE/CAM技术在模具工业中的应用

　　李德群，男，华中科技大学教授、博士生导师，国务院学位委员会材料学科评议组成员，中国模具工业协会技术委员会副主任。李德群教授多年从事塑料注射过程计算机模拟和模具CAD／CAE／CAM的教学和科研工作。1986年至1987年在美国康乃尔大学从事塑料注射模CAE研究。国际模协秘书长罗百辉就模具CAD/CAE/CAM技术在模具工业中的应用情况及发展趋势采访了李德群教授。

　　罗百辉：李教授，我国模具工业近10年来连续保持着每年15%以上的增速，中国模具大国的地位己得到了世界公认。请您谈谈模具CAD/CAE/CAM技术在模具工业快速发展中所起的作用。

　　李德群教授：模具CAD/CAM的重点在于制品的几何造型、模具结构的三维设计、绘图和数控加工数据及指令的生成，而CAE则将工程试验、分析、文件生成乃至制造贯穿于制品研制过程的每一个环节之中，用于指导和预测制品在构思、设计和制造阶段的行为。模具CAD/CAE/CAM的集成化技术从根本上改变了传统的模具设计与制造方式，它采用几何造型技术，制品一般不必进行原型试验，其形状就能逼真地显示出来，并借助有限元分析软件对制品的力学性能进行预测。当必需实际样品时，可采用快速原型制造技术直接由保存在计算机中的制品几何模型自动而迅速地将样品制造出来。当需由样品设计模具时，可采用反求工程技术，由三坐标测量仪获得制品表面测量点的数据，再据此生成所测制品的几何模型。借助于模具CAD软件的自动检索、交互绘图和快速计算的能力，设计者能从繁冗的手工绘图和计算中解放出来，集中精力从事诸如方案构思和结构优化等创造性的工作。在模具制造前，CAE软件可预测成形工艺及模具结构等有关方案和参数的正确与否，从而有效地保证模具设计的可靠性和制品的成形质量。借助于CAM软件，能高质量、高效率地采用数控机床加工模具复杂的型芯和型腔。在实际加工之前还可采用数控加工仿真软件对刀具切削过程进行检验，以避免误切。由此可见，模具CAD/CAE/CAM是改造传统模具生产方式的关键技术，是一项高科技、高效益的系统工程。它以计算机软件的形式，为企业提供一种有效的辅助工具，使工程技术人员借助于计算机对制品性能、模具结构、成形工艺、数控加工及生产管理进行设计和优化。模具CAD/CAE/CAM技术能显著缩短模具设计与制造周期， 降低生产成本和提高制品质量已成为模具界的共识。

　　罗百辉：李教授，您长期致力于塑料注射过程计算机模拟和模具CAD/CAE/CAM技术的教学和科研工作，请您展望一下模具CAD/CAE/CAM技术的发展趋势。

　　李德群教授：21世纪的科学技术正处于日新月异的创新与发展之中，通过与计算机技术的紧密结合，人工智能技术、并行工程、面向装配、参数化特征建模以及关联设计等一系列与模具工业相关的技术发展之快、学科交叉之广前所未见。今后10年新一代模具CAD/CAE/CAM系统必然是当今最好的设计理念、最新的成形理论和最高水平的制造方法相结合的产物，其特点将反映在专业化、网络化、集成化和智能化4个方面。随着模具工业的快速发展，近几年来世界各国的软件开发商投入了巨大的人力和物力，针对各类模具的特点，将通用的CAD/CAM系统改造为模具行业专用的系统，取得了较大成效。目前，国外一些软件开发商已能按实际生产过程中的功能划分产品系列，在网络系统下实现CAD/CAE/CAM的集成化，解决传统混合型CAD/CAM系统无法满足实际生产过程分工协作的要求。如英国DELCAM公司在原有软件DUCT5的基础上，为适应最新软件发展及工业生产实际推出了CAD/CAM集成化系统Delcam's Power Solution，该系统覆盖了几何建模、逆向工程、工业设计、工程制图、仿真分析、快速原型、数据编程、测量分析等各个领域。系统的每个功能模块既可独立运行，又可通过数据接口与其他系统相兼容，并能按使用要求进行组合，以便形成专业化的CAD/CAE/CAM系统，做到开放性、兼容性和专业化的统一。