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1、并行工程在冲模CAD系统设计中的应用研究1前言模具技术是本世纪下半叶制造业中进展最快的技术之一，从理论上说, 它是CAD技术最能发挥其优越性的领域。由于模具的设计和制造是一 个超级复杂的进程，而且是一个不断反复的进程，其中包括依照试模 结果对实际模具的反复修改。为了使产品质量高、本钱低、周期短， 正确的模具设计与制造方式应该是并行工程的方式1 o目前，采纳具有三维参数化特点造型功能的CAD支撑软件，在模具设 计中应用并行工程原理，实现模具治理、工艺分析与设计及模具结构 设计的一体化是一种较有代表性也很有应用前景的模具CAD系统开 发方式。2并行工程的概念并行工程(Concurrent Engi
2、neering )或并行设计(Concurrent Design )实际是一种系统工程的方式，实行动态优化地处置问题 。传统的产品开发多采纳串行方式，各个时期都具有较强的独立性，这 种工程方式由于在产品的设计时期不能有效地评判产品的可制造性、 可装配性、可保护性和产品质量等诸多因素，造成在产品的制造时期 或实际组装时期才有可能发觉问题，形成产品开发进程制造到设计的 大反馈，改动面广，改动量大，促使产品开发周期增加，木钱提高， 质量得不到保证。并行工程以CIMS信息集成技术为基础，通过组成多学科产品开发队 伍，改良产品开发流程，利用各类DFX工具等手腕，把重点放在产品 开发的初期一一设计时期，使
3、产品开发的初期时期就能够及早考虑到 其后时期的各类因素，达到缩短产品开发周期、提高产品质量、降低 产品本钱的目标3。面向制造的设计方式(Design For Manufacturabi 1 ity )与面向装 配的设计方式(Design For Assembly )是并行工程思想表现的重要 方式。3冲模CAD系统设计中应用并行工程原理冲模设计的大体流程冲模设计的大体流程要紧包括以下内容4：(1)输入工件图及原始设计数据。(2)分析制件的冲压工艺性。(3)确信合理的冲压工艺方案。要紧包括设计毛坯图、排样图和中间 工序图等。(4)进行力的计算。计算冲压力、顶件力、压边力等，以选用压力机。(5)模具
4、结构设计。结构设计包括选择模具典型结构，选择相应的模 具标准零部件，设计非标准件等。冲压模具设计CAD系统的大体流程是模拟手工设计模具的大体流程 成立的。冲模设计进程中的并行冲模的并行设计包括两个方面的含义:一是冲模设计进程本身的并行, 指的是冲模设计各时期任务之间的并行；二是指冲模设计与制造之间 的并行，指的是在冲模设计进行到某一时期，就开始进行工装预备，包括采购原材料和标准件、零件加工所需刀具、夹具和量具的装备等。设计进程本身的并行冲模设计进程分为工艺分析计算和冲模结构设计二大时期。冲模设计 进程可分为7个并行任务组，如图1所示。图1冲模设计进程中的并行任务模型在第一个并行任务组中，冲压件
5、设计事实上是产品设计部门所做的工 作，而工艺性分析虽是冲模设计部门的工作，可是工艺性分析关于产 品设计来讲，它属于DFM ,事实上是产品设计部门在设计该冲压件时 要考虑的内容。因此从系统集成的角度来看，工艺性分析应作为一个 DFM工具，供产品设计部门分析用。设计与制造的并行冲模设计的最终结果是生产出整套冲模，冲模设计终止后，企业还要 组织生产，包括原材料采购，生产打算制订，加工工艺方案设计，刀 具、夹具、量具的预备，标准件的采购等一系列进程。传统地，在冲 模所有零件图、装配图绘制和技术文档编制等工作全数完成后，与冲 模生产有关的工作才开始，如此不仅延长了冲模设计周期，而且一旦 在制造中发觉设计
6、中存在的问题，需要修改冲模零件图或装配图，即 回到设计部门进行从头设计。为了缩短冲模设计制造全进程的周期和 提高冲模生产的成功率，一方面要在冲模零件或装配设计时进行DFX 分析，通过对可制造性、可装配性、本钱、质量等因素的考虑，来减 少设计中存在的问题；另一方面当某些零件大体确信下来后，就能够 够开始进行与制造有关的部份工作，如零件原材料、标准件、刀具、 夹具、量具等的预备，以当冲模设计全数完成后，就能够够当即组织 生产。并行设计的模型冲模设计进程可分为几个时期，各个时期的任务之间存在着彼此关联; 同时，有些任务的执行需要通过与其它部门的协作才能完成，咱们将 冲模设计各任务之间的关联称为冲模C
7、AD软件内的并行，而与其它部 门之间的协作称为软件间的并行。冲模CAD系统通过冲模设计各时期 任务的软件内协作来完成冲模的设计，在运算机网络的基础上通过与 制造、装配等部门的软件间协作来实现设计、制造、装配等进程的集 成。部门之间的并行通过以上对冲模设计进程的分析，能够成立以下并行任务模型:冲模设计进程中的许多时期需要与企业其它部门的协作才能一起完 成，如零件设计时，需要制造部门对该零件可制造性进行分析，若是 零件的制造性较差，那么要修改零件的设计；冲模装配设计需要与装 配部门对冲模的可装配性进行分析；标准件选用需要考虑仓库中是不 是有该标准件的库存。由于随着运算机在企业中应用的普及，许多日
8、常治理、分析计算等工作都可由运算机来实现，并开发了一些软件， 因此冲模CAD系统可通过企业内部网络，与这些软件进行协作，一起 完成冲模设计任务，以达到“一次成功”的目标。冲模设计进程中需要与其它部门进行并行的时期及其并行内容，图2 所示。图2冲模设计中与其它部门之间的并行模型软件内的并行冲模设计进程前面的分析计算时期的各任务之间是相对独立的，其协 作性不强；而结构设计时期，由于各零件要装配成整套冲模，各零件 的设计之间必然存在着紧密的彼此关系，如凸模与凸模固定板，凸模 固定板与上模座，凹模与凹模固定板，凹模固定板与下模座等设计之 间需要彼此协作，才能设计出维持装配关系的零件。因此冲模设计进 程
9、内的并行要紧体此刻冲模零件的设计中，由于冲模的结构不同，冲 模各零件之间的协作关系也将不同。4应用实例作者在开发杭州市科委“中厚板冲压模CAD系统”项目中充分应用本 文的思想，采纳微机与工作站构建运算机网络。设计模具时，工作站 完成零件的三维参数化特点造型及装配图形处置工作，而微机通过网 络发送、接收消息，实时提供DFX分析、库存查询、产品数据治理等 数据反馈。该系统可有效地将冲模设计与治理信息系统、工艺分析系 统、运算机辅助制造系统融合起来，提高模具质量，提高设计效率。5终止语并行工程是一种专门好的思想，把它应用到冲压模具设计中能够有效 地改善模具设计中面向装配和面向制造方面的不足，提高冲模CAD系 统设计的靠得住性和智能化程度。参考文献1周雄辉等.并行工程环境下的模具制造.模具工业.1996 ,(4) ： 711.
