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[摘 要]文章介绍了模具CAD／CAM技术产生的背景，国内外的发展概况，技术关键以及发展趋势。
[关键词]模具CAD／CAM；发展概况；发展趋势；集成化
1.模具CAD／CAM技术产生的背景及意义
模具工业是国民经济的重要基础工业之一。模具是工业生产中的基础工艺装备，是一种高附加值的高精密型产品，也是高新技术产业化的重要领域，其技术水平的高低已经成为衡量一个国家制造业水平的重要标志。随着工业的发展，特别是CAD／CAM／CAE技术的飞速发展，极大地推动了模具的发展。模具CAD(计算机辅助设计CAD-Computer Aided Designl／CAM f计算机辅助制造computer Aided Manufacturing)可以显著缩短从设计到制造的周期，节省时间，提高生产效率并大幅度降低成本，将技术人员从繁冗的计算、绘图和NC编者编程工作解放出来，使其可以从事更多创造劳动。同时模具CAD／CAM技术为模具工业提供了强有力的技术支持，满足了目前用户提出的“短交货期”、“高精度”、“低成本”的迫切要求。为企业的产品设计、制造和生产水平的发展带来了质的飞跃。
2.国内外模具CAD／CAM技术发展概况
2.1国外模具CAD／CAM技术的发展概况
国外发达国家模具CAD／CAM技术的研究始于20世纪50年代末，60-7 0年代，出现了面向中小企业的CAD／CAM的商品软件，80年代，CAD／CAM系统开始出现，进入90年代后，国外CAD／CAM技术向着更高的阶梯迈进。
2.2国内模具CAD／CAM技术的发展概况
我国模具CAD／CAM的研究与开发始于20世纪70年代末，但发展也相当迅速。到目前为止，通过国家有关部门鉴定的有普通冲裁模、辊锻模、锤模和注塑模等CAD／CAM系统，它们在生产中发挥着重要的示范作用并产生巨大的经济效益。80年代中、后期，我国的冲模CAD研制工作进入了全面发展阶段，不少企业、科研院所大专院校都开发了面向中国制造的CAD软件，强调软件产品的专业化和本地化。近年来，相关的科研机构采用不同的方法相继开发了行业内适用的标准件系统，减轻了重复劳动，提高了工作效率。
3.模具CAD／CAM技术关键
3.1设计过程的“规范化”
在此，“规范化”应理解为软件的适应性、排错及查错能力。
人工进行模具设计时，虽然也按照一定的流程进行，例如先分析工件，再作工艺设计，最后进行模具结构(总装及零件)设计，但具体进行时灵活性很大。CAD则要求必须按照一定的步骤进行，以保证内部“数据流”的连续性。在每个步骤内部要求更为严格。在编制软件前，必须考虑到所有可能遇到的问题，并提出解决的方案，否则，软件运行遇到“意外”问题时就会出错，中断运行。但要事先把一切问题都考虑到也是难以做到的，因此这就是造成CAD软件实用性和适应性差的主要原因。如何解决好这一问题也是模具CAD／CAM的研究方向之一。
3.2设计过程的“规范化”
在计算机科学里，算法指用计算机解题的精确描述。
3.2.1如何将每个设计问题抽象为数学模型，如何将设计准则以及数表、线图转化为计算机能够处理的表达形式，即如何设计出这些算法是模具CAD／CAM的技术关键之一。
3.2.2由于计算机完全没有“形象思维”的能力，因此无法进行图形处理。为了使其具备这一能力，必须把图形处理数模化，即如何将工件或模具零件用数学方式加以描述，如何对工件或模具零件进行显示、投影、剖切、移动、旋转、绘制等，图形处理是模具CAD／CAM中难度最大、工作量最多的一部分。
3.2.3在模具设计过程中会遇到各种方案、结构、参数等的逻辑决策问题，一般情况下它们大多是由经验决定的。这些都将影响到软件的可靠性。
3.3数据结构
软件的基本组成可认为是算法和数据结构两大部分。在模具CAD／CAM中从初始的加工工件到最后的模具零件，所有的对象和问题都是用数据来表示和传递的，整个CAD／CAM过程也就是数据的流动和加工过程。因此，如何把数据很好地组织起来，以确切、方便、精练的方式表示出各个对象和问题是至关重要的。
4.模具CAD／CAM技术的发展趋势
随着电子、信息等高新技术的迅猛发展，模具CAD／CAM技术的发展趋势主要表现在以下几个方面：
4.1模具CAD／CAM系统专用化程度不断提高
随着模具工业的飞速发展以及CAD／CAM技术的重要性被模具界广泛认可，近几年来CAD／CAM开发商投入了很大的人力和物力，将通用CAD／CAM系统改造为模具行业专用的CAD／CAM系统，针对各类模具的特点，推出了宜人化、集成化和智能化的专用系统，受到了广大模具工作者的好评。
4.2模具CAD／CAM正向集成化、三维化、智能化和网络化发展
随着模具工业的科技进步和国际竞争的日益激烈，模具界对CAD／CAM系统的要求也从单纯的建模工具变为要求支持从设计、分析、管理和加工全过程的产品信息管理集成化系统。模具设计、分析、制造的三维化、无纸化要求新一代模具软件以立体的、直观的感觉来设计模具，所采用的三维数字化模型能方便地用于产品结构的CAE分析、模具可制造性评价和数控加工、成形过程模拟及信息的管理与共享。面向制造、基于知识的智能化功能成为衡量模具软件先进性和实用性的重要标志之一。因此，模具CAD／CAM技术的集成化、三维化、智能化和网络化是目前的一个重要发展方向。
4.3基于知识工程的设计技术
产品设计制造开发系统是以设计制造过程的建模为核心内容的，在产品零部件的设计过程中，同时要进行影响产品和零部件性能的成形过程的建模及仿真。它不仅提供产品零部件的可制造性评估，还可提供产品零部件的性能预測，注塑成形过程模拟、板料冲压成形模拟系统的应用充分说明了这一优势。
在现有的研究中，基于CAE(计算机辅助工程ComputerAided Engineering)，的成形工艺优化主要是采用数值分析的方法。但是由于成形工艺本身的特点，很难给出连续和规则的优化求解空间。并且，数值分析方法还存在计算量大、效率低、优化目标单一等缺点，这在很大程度上影响了CAE技术的普及。知识工程的方法和技术是解决数值分析固有不足的有效途径。20世纪90年代以来，知识工程的研究异常活跃，相关的方法与技术层出不穷，随着知识工程研究的深入与扩展，通过建立包括产生式规则、实例、样本等集成多知识表达方式的知识库和规则推理(RBR)、实例推理(CBR)、人工神经网络(ANN)等集成多处理方式的多智能主体，建立全面支持CAE应用过程的智能化系统，应用人工智能与专家系统技术在数值分析结果的基础上自动对成形方案进行分析和评价，并提出方案的优化建议，是当前材料科学与制造科学的前沿领域和研究热点。
模具CAD／CAM技术的发展能够提高产品的设计和制造效率，缩短生产周期，提高产品合格率，对于增强我国的科技、经济实力都起到巨大作用。我们有理由相信，随着计算机技术、网络技术等各种通用、专用技术的日益发展，模具cAD／cAM技术的应用前景会更加广阔。
[参考文献]
[1]李德群，陈兴，模具CAD／CAM系统的开发与应用(第一讲)——模具CAD／CAM[J]，系统的开发，电加工41-45.
[2]成基华，范玉青，衰国平，逢淑荣CAD／CAM开发平台及其发展趋势[J].计算机辅助设计与图形学学报.2000.12(2)：154-159.
[3]刘玲.周旭东.模具CAD／CAE／CAM的发展和展望[J].机械研究与应用.2004.
[关键词]模具CAD／CAM；发展概况；发展趋势；集成化
1.模具CAD／CAM技术产生的背景及意义
模具工业是国民经济的重要基础工业之一。模具是工业生产中的基础工艺装备，是一种高附加值的高精密型产品，也是高新技术产业化的重要领域，其技术水平的高低已经成为衡量一个国家制造业水平的重要标志。随着工业的发展，特别是CAD／CAM／CAE技术的飞速发展，极大地推动了模具的发展。模具CAD(计算机辅助设计CAD-Computer Aided Designl／CAM f计算机辅助制造computer Aided Manufacturing)可以显著缩短从设计到制造的周期，节省时间，提高生产效率并大幅度降低成本，将技术人员从繁冗的计算、绘图和NC编者编程工作解放出来，使其可以从事更多创造劳动。同时模具CAD／CAM技术为模具工业提供了强有力的技术支持，满足了目前用户提出的“短交货期”、“高精度”、“低成本”的迫切要求。为企业的产品设计、制造和生产水平的发展带来了质的飞跃。
2.国内外模具CAD／CAM技术发展概况
2.1国外模具CAD／CAM技术的发展概况
国外发达国家模具CAD／CAM技术的研究始于20世纪50年代末，60-7 0年代，出现了面向中小企业的CAD／CAM的商品软件，80年代，CAD／CAM系统开始出现，进入90年代后，国外CAD／CAM技术向着更高的阶梯迈进。
2.2国内模具CAD／CAM技术的发展概况
我国模具CAD／CAM的研究与开发始于20世纪70年代末，但发展也相当迅速。到目前为止，通过国家有关部门鉴定的有普通冲裁模、辊锻模、锤模和注塑模等CAD／CAM系统，它们在生产中发挥着重要的示范作用并产生巨大的经济效益。80年代中、后期，我国的冲模CAD研制工作进入了全面发展阶段，不少企业、科研院所大专院校都开发了面向中国制造的CAD软件，强调软件产品的专业化和本地化。近年来，相关的科研机构采用不同的方法相继开发了行业内适用的标准件系统，减轻了重复劳动，提高了工作效率。
3.模具CAD／CAM技术关键
3.1设计过程的“规范化”
在此，“规范化”应理解为软件的适应性、排错及查错能力。
人工进行模具设计时，虽然也按照一定的流程进行，例如先分析工件，再作工艺设计，最后进行模具结构(总装及零件)设计，但具体进行时灵活性很大。CAD则要求必须按照一定的步骤进行，以保证内部“数据流”的连续性。在每个步骤内部要求更为严格。在编制软件前，必须考虑到所有可能遇到的问题，并提出解决的方案，否则，软件运行遇到“意外”问题时就会出错，中断运行。但要事先把一切问题都考虑到也是难以做到的，因此这就是造成CAD软件实用性和适应性差的主要原因。如何解决好这一问题也是模具CAD／CAM的研究方向之一。
3.2设计过程的“规范化”
在计算机科学里，算法指用计算机解题的精确描述。
3.2.1如何将每个设计问题抽象为数学模型，如何将设计准则以及数表、线图转化为计算机能够处理的表达形式，即如何设计出这些算法是模具CAD／CAM的技术关键之一。
3.2.2由于计算机完全没有“形象思维”的能力，因此无法进行图形处理。为了使其具备这一能力，必须把图形处理数模化，即如何将工件或模具零件用数学方式加以描述，如何对工件或模具零件进行显示、投影、剖切、移动、旋转、绘制等，图形处理是模具CAD／CAM中难度最大、工作量最多的一部分。
3.2.3在模具设计过程中会遇到各种方案、结构、参数等的逻辑决策问题，一般情况下它们大多是由经验决定的。这些都将影响到软件的可靠性。
3.3数据结构
软件的基本组成可认为是算法和数据结构两大部分。在模具CAD／CAM中从初始的加工工件到最后的模具零件，所有的对象和问题都是用数据来表示和传递的，整个CAD／CAM过程也就是数据的流动和加工过程。因此，如何把数据很好地组织起来，以确切、方便、精练的方式表示出各个对象和问题是至关重要的。
4.模具CAD／CAM技术的发展趋势
随着电子、信息等高新技术的迅猛发展，模具CAD／CAM技术的发展趋势主要表现在以下几个方面：
4.1模具CAD／CAM系统专用化程度不断提高
随着模具工业的飞速发展以及CAD／CAM技术的重要性被模具界广泛认可，近几年来CAD／CAM开发商投入了很大的人力和物力，将通用CAD／CAM系统改造为模具行业专用的CAD／CAM系统，针对各类模具的特点，推出了宜人化、集成化和智能化的专用系统，受到了广大模具工作者的好评。
4.2模具CAD／CAM正向集成化、三维化、智能化和网络化发展
随着模具工业的科技进步和国际竞争的日益激烈，模具界对CAD／CAM系统的要求也从单纯的建模工具变为要求支持从设计、分析、管理和加工全过程的产品信息管理集成化系统。模具设计、分析、制造的三维化、无纸化要求新一代模具软件以立体的、直观的感觉来设计模具，所采用的三维数字化模型能方便地用于产品结构的CAE分析、模具可制造性评价和数控加工、成形过程模拟及信息的管理与共享。面向制造、基于知识的智能化功能成为衡量模具软件先进性和实用性的重要标志之一。因此，模具CAD／CAM技术的集成化、三维化、智能化和网络化是目前的一个重要发展方向。
4.3基于知识工程的设计技术
产品设计制造开发系统是以设计制造过程的建模为核心内容的，在产品零部件的设计过程中，同时要进行影响产品和零部件性能的成形过程的建模及仿真。它不仅提供产品零部件的可制造性评估，还可提供产品零部件的性能预測，注塑成形过程模拟、板料冲压成形模拟系统的应用充分说明了这一优势。
在现有的研究中，基于CAE(计算机辅助工程ComputerAided Engineering)，的成形工艺优化主要是采用数值分析的方法。但是由于成形工艺本身的特点，很难给出连续和规则的优化求解空间。并且，数值分析方法还存在计算量大、效率低、优化目标单一等缺点，这在很大程度上影响了CAE技术的普及。知识工程的方法和技术是解决数值分析固有不足的有效途径。20世纪90年代以来，知识工程的研究异常活跃，相关的方法与技术层出不穷，随着知识工程研究的深入与扩展，通过建立包括产生式规则、实例、样本等集成多知识表达方式的知识库和规则推理(RBR)、实例推理(CBR)、人工神经网络(ANN)等集成多处理方式的多智能主体，建立全面支持CAE应用过程的智能化系统，应用人工智能与专家系统技术在数值分析结果的基础上自动对成形方案进行分析和评价，并提出方案的优化建议，是当前材料科学与制造科学的前沿领域和研究热点。
模具CAD／CAM技术的发展能够提高产品的设计和制造效率，缩短生产周期，提高产品合格率，对于增强我国的科技、经济实力都起到巨大作用。我们有理由相信，随着计算机技术、网络技术等各种通用、专用技术的日益发展，模具cAD／cAM技术的应用前景会更加广阔。
[参考文献]
[1]李德群，陈兴，模具CAD／CAM系统的开发与应用(第一讲)——模具CAD／CAM[J]，系统的开发，电加工41-45.
[2]成基华，范玉青，衰国平，逢淑荣CAD／CAM开发平台及其发展趋势[J].计算机辅助设计与图形学学报.2000.12(2)：154-159.
[3]刘玲.周旭东.模具CAD／CAE／CAM的发展和展望[J].机械研究与应用.2004.