试析云制造的模具协同设计与制造模式

2015-07-12张峰

科学中国人 2015年23期

关键词：实体模型模具建模

张峰

江苏大丰海港控股集团有限公司

试析云制造的模具协同设计与制造模式

张峰

江苏大丰海港控股集团有限公司

随着我国工业化进程的不断深入，促进了模具制造领域的发展，尤其是在当前这个信息化时代中，各类先进信息技术更是为现代模具制造带来了巨大便利，同时也提出了一种全新的制造理念，即云制造。本文就基于云制造对现代模具协同设计与制造模式进行分析探讨，以期为作为制造业加速器的模具工业发展做出一些贡献。

云制造；模具；协同设计与制造；架构模式

引言

模具作为现代工业生产中一种重要工艺装备，是工业生产和新品研发中不能缺少的一个重要组成部门，它已经被广泛应用于各领域的生产中，包括国防、仪器仪表和汽车等。而且其高效、大批量生产以及降低成本、节约能源等优势，使其更适应于当前社会工业化发展，同时也更有助于国家制造业国际竞争力的增强，因此有必要加强对其模具协同设计和制造模式的研究和分析。

一、模具云制造模式的概述

（1）云制造模式

云制造是一种新提出的基于知识的面向服务且高效节能的网络化智能制造模式，它是对云计算的一种延伸，在云计算思想的基础上，有机结合了物联网、高性能计算、信息化制造等多种现代技术，再通过发展改革、创新现有的网络化制造和服务技术，实现智能化、共赢的共享和协同，并利用网络向模具制造全过程提供安全可靠的有针对性服务。当前我国的模具制造虽然在快速发展，其专业化程度也在逐渐增高，但是因其生产规模属于单件小批量模式，使得企业间缺乏连续紧密的合作关系，而基于云计算的模具设计和制造模式，则是将模具设计和制造过程所需的各方资源加以整合，形成一个完整、全面的资源池，同时通过互联网，构建了协同共享的“云制造”服务平台，集合了分散在不同区域的模具企业，促进了模具设计和制造模式的转变，也能够及时掌握市场变化和需求，为供需双方提供高效的优质服务。

（2）云制造特点

云制造模具协同设计与制造模式是面向多用户一种网络模具制造模式，它能够根据用户实际所需及时为用户提供优质的服务，它不同于现有强调集中使用分散资源的制造网格模式，其主要强调和体现共享分散资源和分散调配资源的理念，并且其服务模式也与已有的模具制造模式不同，它不仅能够实现多对一的服务，还能实现多对多的服务，也就是通过该服务平台集中管理整个分散型的制造资源，同时进行多用户的设计与制造服务。此外，该模式还具备全局的服务平台，在该模具制造平台中，整合了企业生产模具所涉及的各类资源，包括所需的各类应用软件和相应的制造设备。并且能够接收模具设计和制造全过程的业务请求，包括产品设计、零部件加工制造、试模装配等，然后根据用户的实际所需，将平台中所集中的各类设计和制造资源共享给用户。

二、云制造的模具协同设计与制造的结构模式分析

（1）CAD层

在该模式下，主要是以客户提供的产品图纸为主，也就是说，设计人员首先要参照客户所提供的产品零件图，通过对CAD软件中建模模块的利用来开展产品造型设计，以构建出一个恰当的产品数字实体建模，然后向CAD软件中模具设计板块导入数字实体建模，通过模具结构设计获得相对应的数字模型，同时利用基于分层离散-连续平面薄层堆积原理的RE技术来对数字实体模型进行快速制作，以得到对应的模具成品。而如果是产品实物，那么则利用测量或者扫描的方式对其进行接触或非接触的检测，通过进行获取数据的曲面重构，得到产品的数字模型，然后同产品零件图的处理方式一样，通过CAD软件中具有的模具设计板块完成模具结构的设计。而模具零部件具有短小精复的要求和特点，则需要基于RE技术构建出对应零部件的数字模型，然后更待进行深入的分析和制造。

（2）CAE/CAM层

通过CAD软件进行模具三维数字建模，并向CAE分析软件中导入所获得的三位数字建模进行仿真和模拟分析，接着在对其模具中存在的不恰当设计进行修改和完善，使得模具结构更为优化，进而达到降低试模、修模次数，提高模具制造效率、节省模具制造周期的目的。

对于一些要求极高的模具零部件设计来说，则需要基于CAD软件，将其所获得的数据资料导入到STEP和IGES等软件中继续进行设计和制造，通常利用数据程序模拟出刀具加工的运动轨迹，然后在基于信息技术向相关计算机中传输所得到的模拟数据，接着在此数据的基础上进行模具零部件的加工。当完成零部件的加工工作后，还需要结合其对应的使用标准在模具钳工处进行各项外部构件的配备，当模具的装配和试模均成功后，则证明模具制造合格。例如在对某鼠标上盖型芯的模具设计和制造来说，首先结合其零部件图纸及其加工要求，利用CATIA软件进行零部件CAD模型的设计，获得与零部件相对应的三维实体模型，然后保存该三维实体模型，在保存的时候要将其格式定义为IGES或者STEP格式，在基于PowerMILL和CATIA接口技术向PowerMILL中导入三维实体模型，进而进行产品CAM的加工编程。当鼠标上盖型芯加工完成后，将其模具零件及其外购标准件一同送往模具钳工处完成装配和试模，以此顺利完成产品的生产。