試析云制造的模具協(xié)同設(shè)計(jì)與制造模式

張峰

江蘇大豐海港控股集團(tuán)有限公司

試析云制造的模具協(xié)同設(shè)計(jì)與制造模式

張峰

江蘇大豐海港控股集團(tuán)有限公司

隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的不斷深入，促進(jìn)了模具制造領(lǐng)域的發(fā)展，尤其是在當(dāng)前這個(gè)信息化時(shí)代中，各類先進(jìn)信息技術(shù)更是為現(xiàn)代模具制造帶來(lái)了巨大便利，同時(shí)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(duì)現(xiàn)代模具協(xié)同設(shè)計(jì)與制造模式進(jìn)行分析探討，以期為作為制造業(yè)加速器的模具工業(yè)發(fā)展做出一些貢獻(xiàn)。

云制造；模具；協(xié)同設(shè)計(jì)與制造；架構(gòu)模式

引言

模具作為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中一種重要工藝裝備，是工業(yè)生產(chǎn)和新品研發(fā)中不能缺少的一個(gè)重要組成部門，它已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域的生產(chǎn)中，包括國(guó)防、儀器儀表和汽車等。而且其高效、大批量生產(chǎn)以及降低成本、節(jié)約能源等優(yōu)勢(shì)，使其更適應(yīng)于當(dāng)前社會(huì)工業(yè)化發(fā)展，同時(shí)也更有助于國(guó)家制造業(yè)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的增強(qiáng)，因此有必要加強(qiáng)對(duì)其模具協(xié)同設(shè)計(jì)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(shí)的面向服務(wù)且高效節(jié)能的網(wǎng)絡(luò)化智能制造模式，它是對(duì)云計(jì)算的一種延伸，在云計(jì)算思想的基礎(chǔ)上，有機(jī)結(jié)合了物聯(lián)網(wǎng)、高性能計(jì)算、信息化制造等多種現(xiàn)代技術(shù)，再通過(guò)發(fā)展改革、創(chuàng)新現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)化制造和服務(wù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)智能化、共贏的共享和協(xié)同，并利用網(wǎng)絡(luò)向模具制造全過(guò)程提供安全可靠的有針對(duì)性服務(wù)。當(dāng)前我國(guó)的模具制造雖然在快速發(fā)展，其專業(yè)化程度也在逐漸增高，但是因其生產(chǎn)規(guī)模屬于單件小批量模式，使得企業(yè)間缺乏連續(xù)緊密的合作關(guān)系，而基于云計(jì)算的模具設(shè)計(jì)和制造模式，則是將模具設(shè)計(jì)和制造過(guò)程所需的各方資源加以整合，形成一個(gè)完整、全面的資源池，同時(shí)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)，構(gòu)建了協(xié)同共享的“云制造”服務(wù)平臺(tái)，集合了分散在不同區(qū)域的模具企業(yè)，促進(jìn)了模具設(shè)計(jì)和制造模式的轉(zhuǎn)變，也能夠及時(shí)掌握市場(chǎng)變化和需求，為供需雙方提供高效的優(yōu)質(zhì)服務(wù)。

（2）云制造特點(diǎn)

云制造模具協(xié)同設(shè)計(jì)與制造模式是面向多用戶一種網(wǎng)絡(luò)模具制造模式，它能夠根據(jù)用戶實(shí)際所需及時(shí)為用戶提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，它不同于現(xiàn)有強(qiáng)調(diào)集中使用分散資源的制造網(wǎng)格模式，其主要強(qiáng)調(diào)和體現(xiàn)共享分散資源和分散調(diào)配資源的理念，并且其服務(wù)模式也與已有的模具制造模式不同，它不僅能夠?qū)崿F(xiàn)多對(duì)一的服務(wù)，還能實(shí)現(xiàn)多對(duì)多的服務(wù)，也就是通過(guò)該服務(wù)平臺(tái)集中管理整個(gè)分散型的制造資源，同時(shí)進(jìn)行多用戶的設(shè)計(jì)與制造服務(wù)。此外，該模式還具備全局的服務(wù)平臺(tái)，在該模具制造平臺(tái)中，整合了企業(yè)生產(chǎn)模具所涉及的各類資源，包括所需的各類應(yīng)用軟件和相應(yīng)的制造設(shè)備。并且能夠接收模具設(shè)計(jì)和制造全過(guò)程的業(yè)務(wù)請(qǐng)求，包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)、零部件加工制造、試模裝配等，然后根據(jù)用戶的實(shí)際所需，將平臺(tái)中所集中的各類設(shè)計(jì)和制造資源共享給用戶。

二、云制造的模具協(xié)同設(shè)計(jì)與制造的結(jié)構(gòu)模式分析

（1）CAD層

在該模式下，主要是以客戶提供的產(chǎn)品圖紙為主，也就是說(shuō)，設(shè)計(jì)人員首先要參照客戶所提供的產(chǎn)品零件圖，通過(guò)對(duì)CAD軟件中建模模塊的利用來(lái)開展產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)，以構(gòu)建出一個(gè)恰當(dāng)?shù)漠a(chǎn)品數(shù)字實(shí)體建模，然后向CAD軟件中模具設(shè)計(jì)板塊導(dǎo)入數(shù)字實(shí)體建模，通過(guò)模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)獲得相對(duì)應(yīng)的數(shù)字模型，同時(shí)利用基于分層離散-連續(xù)平面薄層堆積原理的RE技術(shù)來(lái)對(duì)數(shù)字實(shí)體模型進(jìn)行快速制作，以得到對(duì)應(yīng)的模具成品。而如果是產(chǎn)品實(shí)物，那么則利用測(cè)量或者掃描的方式對(duì)其進(jìn)行接觸或非接觸的檢測(cè)，通過(guò)進(jìn)行獲取數(shù)據(jù)的曲面重構(gòu)，得到產(chǎn)品的數(shù)字模型，然后同產(chǎn)品零件圖的處理方式一樣，通過(guò)CAD軟件中具有的模具設(shè)計(jì)板塊完成模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。而模具零部件具有短小精復(fù)的要求和特點(diǎn)，則需要基于RE技術(shù)構(gòu)建出對(duì)應(yīng)零部件的數(shù)字模型，然后更待進(jìn)行深入的分析和制造。

（2）CAE/CAM層

通過(guò)CAD軟件進(jìn)行模具三維數(shù)字建模，并向CAE分析軟件中導(dǎo)入所獲得的三位數(shù)字建模進(jìn)行仿真和模擬分析，接著在對(duì)其模具中存在的不恰當(dāng)設(shè)計(jì)進(jìn)行修改和完善，使得模具結(jié)構(gòu)更為優(yōu)化，進(jìn)而達(dá)到降低試模、修模次數(shù)，提高模具制造效率、節(jié)省模具制造周期的目的。

對(duì)于一些要求極高的模具零部件設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，則需要基于CAD軟件，將其所獲得的數(shù)據(jù)資料導(dǎo)入到STEP和IGES等軟件中繼續(xù)進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造，通常利用數(shù)據(jù)程序模擬出刀具加工的運(yùn)動(dòng)軌跡，然后在基于信息技術(shù)向相關(guān)計(jì)算機(jī)中傳輸所得到的模擬數(shù)據(jù)，接著在此數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行模具零部件的加工。當(dāng)完成零部件的加工工作后，還需要結(jié)合其對(duì)應(yīng)的使用標(biāo)準(zhǔn)在模具鉗工處進(jìn)行各項(xiàng)外部構(gòu)件的配備，當(dāng)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(duì)某鼠標(biāo)上蓋型芯的模具設(shè)計(jì)和制造來(lái)說(shuō)，首先結(jié)合其零部件圖紙及其加工要求，利用CATIA軟件進(jìn)行零部件CAD模型的設(shè)計(jì)，獲得與零部件相對(duì)應(yīng)的三維實(shí)體模型，然后保存該三維實(shí)體模型，在保存的時(shí)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(shù)向PowerMILL中導(dǎo)入三維實(shí)體模型，進(jìn)而進(jìn)行產(chǎn)品CAM的加工編程。當(dāng)鼠標(biāo)上蓋型芯加工完成后，將其模具零件及其外購(gòu)標(biāo)準(zhǔn)件一同送往模具鉗工處完成裝配和試模，以此順利完成產(chǎn)品的生產(chǎn)。

結(jié)束語(yǔ)

總而言之，云制造對(duì)模具協(xié)同設(shè)計(jì)和制造作出了極大的貢獻(xiàn)，它不僅能夠讓模具的設(shè)計(jì)與制造效率和質(zhì)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(shè)計(jì)和制造周期，有效解決了傳統(tǒng)模具設(shè)計(jì)和制造中存在的困境和弊端，而且在不斷的實(shí)踐中，云制造也得到了不斷完善和發(fā)展，進(jìn)一步促進(jìn)了模具制造業(yè)的長(zhǎng)足發(fā)展。

[1]徐巖,李強(qiáng),秦巖,秦波,包柏峰.基于云制造的模具協(xié)同設(shè)計(jì)與制造模式探析[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造,2012,02:247-249.

[2]李強(qiáng),秦波,包柏峰.基于云制造的模具協(xié)同制造模式探討[J].鍛壓技術(shù),2011,03:140-143.

[3]張倩,齊德昱.面向服務(wù)的云制造協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)[J].華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2011,12:75-81.

[4]高橋金.基于云制造觀念的模具協(xié)同設(shè)計(jì)與制造模式探討[J].湖南農(nóng)機(jī),2013,01:78+80.

[5]李穎新,姜浩.云制造環(huán)境下設(shè)計(jì)理性模型驅(qū)動(dòng)的協(xié)同設(shè)計(jì)[J].制造業(yè)自動(dòng)化,2014,05:152-156.