三维CAD在福田模具设计中的深化应用

　　企业简介：

　　福田公司潍坊模具厂坐落在美丽的风筝之乡潍坊市坊子区凤凰山开发区，是北汽福田汽车股份有限公司设在潍坊厂区的核心层企业之一，已有建厂五十年的历史，前身是山东省机械厅定点的专业生产厂。一九八四年潍坊市工委规划该厂为工艺专业化模具制造中心，机械部模具专业化生产定点企业，在新的市场形势下，为了提高竞争优势，实行强强联合，九六年八月份并入北汽集团，成为北汽福田汽车股份有限公司汽车模具开发的事业部。开发软件采用先进的NX软件开展CAD/CAE/CAM技术，企业生产管理实现计算机信息化手段，在模具设计制造上采用了三维实体设计、三维编程、三维实体加工、PDM与CAPP技术，生产组织实现计算机ERP管理，为模具设计制造提供了一个先进的信息化管理平台。

　　1.请介绍下贵公司产品的设计特点，在该产品设计过程中，对三维CAD设计的核心需求是什么?

　　我公司主要是从事汽车模具的开发。作为一种特定结构的机械产品，模具产品进行模块化设计时，既与传统模块化机械产品设计有许多共同之处，又具有自身的特殊性。在模块化设计中，模块的正确划分是模板制作的关键，要兼顾两个方面：一是模具的结构，二是是否有利于实现参数化。针对模板中使用的标准件(模柄、螺栓、螺钉、导校导套等)，最好建立标准件库，这样在由模板生成具体模具时，当标准件的规格需要变换时，能够直接从标准件库中提出，方便省时。因此，要求三维CAD软件能够提供专业的模具设计模块，能够进行三维实体模具设计、三维DL图-模具工艺构件图(冲压工艺)设计;并且易学易用，同时能够达到设计模型数据量小、对硬件资源需求量小的要求。

　　2.请总结下贵公司目前三维CAD的应用情况。在推进三维CAD应用的过程中，遇到了哪些问题，企业是如何解决的?

　　目前，公司全部采用三维CAD进行产品设计，所有的设计数据均在PDM数据库中存档，全公司设计数据来源只有PDM数据库，三维实体模具设计采用标准零部件全装配形式。公司建立了全三维设备参数库，模具针对不同的项目、不同的使用厂家分别建立全三维机床参数，包含工作台大小、顶出杆位置及最大顶出高度、工作台面距离地面高度、上滑块大小、打杆位置、油盒位置、工作台移动方向、机床气源位置等，全三维机床参数可以直观验证模具安装是否可行，提前预防模具安装缺陷;建立了全系列三维标准件库，实现标准件批量“再生”;采用全标准模板和局部标准模板相结合，拉延模、修冲模、翻边模等标准模板与标准端头、标准吊耳等模板相结合，统一了模具外观、提高了设计效率、减少了设计失误。

　　图1 全三维机床参数

　　但是，也存在着一些问题，相对来说，产品的设计周期较长;产品数据信息量大、对计算机硬件要求高;对三维实体编撰件库需求量大;以及新技术研究与推广等这些都是目前面临的问题。

　　3.和之前相比，三维CAD应用的优势主要体现在哪些方面?

　　三维实体设计是整个模具开发工作的源头，通过对产品进行三维实体设计，设计者或其他人员可以很直观地看到设计结果，为后续工作提供非常直观的三维数据;三维设计结果易于评审，对决策者识图能力要求不高;同时，设计质量易于控制，尤其是标准件、标准结构(如标准吊耳)、非标零部件全部采用装配式设计可以有效提高设计效率、减少设计失误、可以更方便数据管理、便于图纸审查和查询、便于开展各种设计验证(动态和静态干涉检查)、可以做到全公司数据的无交接传递。

　　公司在PDM平台内，建立了全系列三维标准件库、各种产品数据库，产品零部件分类管理库,模具设计检查用机床刀具库，提高了设计效率，规范了设计过程，为下游的CAPP、ERP、MES提供数据基础，保证数据的一致性。

　　4.结合贵公司的应用经验谈谈企业要深化三维CAD应用，可以分为哪几个阶段，每个阶段需要解决些什么问题?

　　福田模具数据库的平台不但有完整的全三维标准件库，各种设计规范，每个项目的技术协议、产品数据、开发计划、设计数据、质量信息、模具的调试记录、模具的交付信息、CAM数据、设备参数等，而且还有经过整理的典型冲压件的工艺方案，CAE分析等。目前，我公司已实现 “全装配三维实体设计技术”、“全系列模具运动仿真技术”、“FMC全型面泡塑加工技术”、“车门窗口内外同时压合技术”、“NC全程序化加工技术”、“螺孔同步制造技术”、“逆向工程技术”、“精加工技术”、“汽车模具检具技术” “无人自动化加工”等先进技术的应用。结合公司的应用经验，我认为，企业要深化CAD的三维应用可以分为以下几个阶段：

　　首先，三维设计软件的调研与选型阶段。要使三维CAD的应用取得实效，达到一定的应用深度，选择合适企业的软件很重要。企业应该结合所处行业的特点，选择有行业成功应用经验的软件，并考虑到与公司其它系统的集成情况。

　　其次，在三维应用初期，企业应充分发挥积极能动作用，大力推广三维CAD的应用，组织相应地学习和培训，让工程师尽快地熟悉并接受三维，可以组织企业内部三维设计大赛，调动工程师用三维设计的积极性。在这个阶段，公司应该制定相应的三维设计标准、技术规范，建立一些企业内部常用的三维标准件库等工作。

　　再次，公司应该培养一批三维应用的技术骨干，或者可以与软件供应商进行合作，在需要的时候以便能及时地提供技术支持，并解决突发问题。在此基础上，不断地完善相应的标准、规范，及时补充三维标准件库。

　　最后，三维只是手段而不是目的，应用三维手段进行产品的设计最终是要支撑企业后续的生产以及制造环节，实现企业从设计到制造这个过程中的各个环节的信息流的有效传递和集成，有效支撑产品的研发，最终提高产品的质量和市场竞争力。

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