試析云制造的模具協同設計與制造模式

張峰

江蘇大豐海港控股集團有限公司

試析云制造的模具協同設計與制造模式

張峰

江蘇大豐海港控股集團有限公司

隨著我國工業化進程的不斷深入，促進了模具制造領域的發展，尤其是在當前這個信息化時代中，各類先進信息技術更是為現代模具制造帶來了巨大便利，同時也提出了一種全新的制造理念，即云制造。本文就基于云制造對現代模具協同設計與制造模式進行分析探討，以期為作為制造業加速器的模具工業發展做出一些貢獻。

云制造；模具；協同設計與制造；架構模式

引言

模具作為現代工業生產中一種重要工藝裝備，是工業生產和新品研發中不能缺少的一個重要組成部門，它已經被廣泛應用于各領域的生產中，包括國防、儀器儀表和汽車等。而且其高效、大批量生產以及降低成本、節約能源等優勢，使其更適應于當前社會工業化發展，同時也更有助于國家制造業國際競爭力的增強，因此有必要加強對其模具協同設計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

云制造是一種新提出的基于知識的面向服務且高效節能的網絡化智能制造模式，它是對云計算的一種延伸，在云計算思想的基礎上，有機結合了物聯網、高性能計算、信息化制造等多種現代技術，再通過發展改革、創新現有的網絡化制造和服務技術，實現智能化、共贏的共享和協同，并利用網絡向模具制造全過程提供安全可靠的有針對性服務。當前我國的模具制造雖然在快速發展，其專業化程度也在逐漸增高，但是因其生產規模屬于單件小批量模式，使得企業間缺乏連續緊密的合作關系，而基于云計算的模具設計和制造模式，則是將模具設計和制造過程所需的各方資源加以整合，形成一個完整、全面的資源池，同時通過互聯網，構建了協同共享的“云制造”服務平臺，集合了分散在不同區域的模具企業，促進了模具設計和制造模式的轉變，也能夠及時掌握市場變化和需求，為供需雙方提供高效的優質服務。

（2）云制造特點

云制造模具協同設計與制造模式是面向多用戶一種網絡模具制造模式，它能夠根據用戶實際所需及時為用戶提供優質的服務，它不同于現有強調集中使用分散資源的制造網格模式，其主要強調和體現共享分散資源和分散調配資源的理念，并且其服務模式也與已有的模具制造模式不同，它不僅能夠實現多對一的服務，還能實現多對多的服務，也就是通過該服務平臺集中管理整個分散型的制造資源，同時進行多用戶的設計與制造服務。此外，該模式還具備全局的服務平臺，在該模具制造平臺中，整合了企業生產模具所涉及的各類資源，包括所需的各類應用軟件和相應的制造設備。并且能夠接收模具設計和制造全過程的業務請求，包括產品設計、零部件加工制造、試模裝配等，然后根據用戶的實際所需，將平臺中所集中的各類設計和制造資源共享給用戶。

二、云制造的模具協同設計與制造的結構模式分析

（1）CAD層

在該模式下，主要是以客戶提供的產品圖紙為主，也就是說，設計人員首先要參照客戶所提供的產品零件圖，通過對CAD軟件中建模模塊的利用來開展產品造型設計，以構建出一個恰當的產品數字實體建模，然后向CAD軟件中模具設計板塊導入數字實體建模，通過模具結構設計獲得相對應的數字模型，同時利用基于分層離散-連續平面薄層堆積原理的RE技術來對數字實體模型進行快速制作，以得到對應的模具成品。而如果是產品實物，那么則利用測量或者掃描的方式對其進行接觸或非接觸的檢測，通過進行獲取數據的曲面重構，得到產品的數字模型，然后同產品零件圖的處理方式一樣，通過CAD軟件中具有的模具設計板塊完成模具結構的設計。而模具零部件具有短小精復的要求和特點，則需要基于RE技術構建出對應零部件的數字模型，然后更待進行深入的分析和制造。

（2）CAE/CAM層

通過CAD軟件進行模具三維數字建模，并向CAE分析軟件中導入所獲得的三位數字建模進行仿真和模擬分析，接著在對其模具中存在的不恰當設計進行修改和完善，使得模具結構更為優化，進而達到降低試模、修模次數，提高模具制造效率、節省模具制造周期的目的。

對于一些要求極高的模具零部件設計來說，則需要基于CAD軟件，將其所獲得的數據資料導入到STEP和IGES等軟件中繼續進行設計和制造，通常利用數據程序模擬出刀具加工的運動軌跡，然后在基于信息技術向相關計算機中傳輸所得到的模擬數據，接著在此數據的基礎上進行模具零部件的加工。當完成零部件的加工工作后，還需要結合其對應的使用標準在模具鉗工處進行各項外部構件的配備，當模具的裝配和試模均成功后，則證明模具制造合格。例如在對某鼠標上蓋型芯的模具設計和制造來說，首先結合其零部件圖紙及其加工要求，利用CATIA軟件進行零部件CAD模型的設計，獲得與零部件相對應的三維實體模型，然后保存該三維實體模型，在保存的時候要將其格式定義為IGES或者STEP格式，在基于PowerMILL和CATIA接口技術向PowerMILL中導入三維實體模型，進而進行產品CAM的加工編程。當鼠標上蓋型芯加工完成后，將其模具零件及其外購標準件一同送往模具鉗工處完成裝配和試模，以此順利完成產品的生產。

結束語

總而言之，云制造對模具協同設計和制造作出了極大的貢獻，它不僅能夠讓模具的設計與制造效率和質量得到有效提高，還能讓資源利用率也能得到有效提高，降低了模具設計和制造周期，有效解決了傳統模具設計和制造中存在的困境和弊端，而且在不斷的實踐中，云制造也得到了不斷完善和發展，進一步促進了模具制造業的長足發展。

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