开目CAD是华中理工大学机械学院开发的具有自主知识产权的CAD和图纸管理软件,它面向工程实际应用。开目CAD在设计思想上遵循画法几何的原理,直接模仿工程技术人员手工绘图时的思维模式和绘图方法,支持全约束、过约束、欠约束驱动的尺寸分析与驱动模块,满足用户各类需求;支持AUTOCAD具有的块、层功能,保证了与AUTOCAD的完全兼容;拥有强大、灵活的零件标注与明细栏设计功能,灵活的自定义尺寸样式、零件标注样式、上线、智能导航工具更使用得心应手。

2　目前CAD/CAM软件二次开发情况

　　如上所述,许多商品化的CAD/CAM系统在模具行业中得到了广泛应用,但由于这些CAD/CAM系统都是作为通用机械设计与制造软件来设计的,没有特别针对模具,为了提高模具设计的效率与正确率,需要对其进行二次开发。在微机平台上开发CAD/CAM软件方面我国与国外起点差不多,都是使用VisualC++或OpenGL等工具进行软件开发,国内许多高校、软件公司和企业在此基础上开发出了先进的、有自己特色的、符合中国用户习惯的CAD/CAM软件或模块,其中有一些成果已经得到了推广和使用[7]。如华中科技大学1997年推出了HSC2.0注射模CAD/CAE/CAM集成系统,该系统以AutoCAD软件包为图形支撑平台,包括模具结构设计子系统,结构及工艺参数计算校核子系统,塑料流动、冷却等子系统。合肥工业大学基于AutoCAD与MDT的三维参数化注射模系统IPMCADV4.0。另外,众多的科研单位和企业也针对具体应用开发了众多的插件和模块,如武汉汽车工业大学开发了基于SolidWorks的三维标准件库3DPARTLIB等。

3　模具CAD/CAM软件开发应遵循的原则

　　1)用户界面友好　软件开发的目的是为了应用,所以用户是否可以较为容易地掌握成为评价软件的基本标准。一个友好的用户界面应包括:使用方便,界面熟悉,有灵活的提示帮助信息,良好的交互方式,良好的出错处理。

    2)遵循软件工程方法　软件工程是指导计算机软件开发和维护的工程科学。即采用工程的概念原理、技术和方法来开发和维护软件。软件工程采用生命周期法从时间上对软件的开发和维护进行分解,把软件生存周期依次划分为几个阶段,分阶段进行开发。

    3)参数化CAD　对于系列化、通用化和标准化程度高的产品,产品设计所采用的数学模型及产品结构都是固定的。不同的仅是结构尺寸的差异,这是由于相同数目及类型的已知条件在不同规格的产品设计中取不同值而造成的。对于这类产品,可以将已知条件及其他的随着产品规格而变化的基本参数用相应的变量代替,然后根据这些已知条件和基本参数,由计算机自动查询图形数据库,或由相应的软件计算出绘图所需的全部数据,由专门的绘图生成软件在屏幕上自动地设计出图形来,这种方法称为参数化CAD。
 
    4)成组CAD　许多企业的产品结构尽管不一样,但比较相似,可以根据产品结构和工艺性的相似性,利用成组技术将零件划分成有限数目的零件库,根据同一零件族中各零件的结构特点编制相应的CAD通用软件,用于该族所有零件的设计,这就是“成组CAD”。

    5)智能化CAD　工程设计中有一部分工作是非计算性的,需要推理和判断,其中包括设计过程内容的过程决策和具体设计的技术决策。因此,设计效率和质量在较大程度上取决于设计师的实践经验、创造性思维和工作的责任心。采用专家系统可以指导设计师下一步该做什么,当前存在问题,建议问题的解决途径和推荐解决方案,或者模拟人的智慧,根据出现的问题提出合理的解决方案。采用专家系统可以提高设计质量和效率。智能化CAD就是将专家系统与CAD技术融为一体而建立起来的系统。
   
4　模具CAD/CAM技术发展趋势

　　21世纪模具制造行业的基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和网络化,追求的目标是提高产品质量及生产效率,缩短设计周期及制造周期,降低生产成本,最大限度地提高模具制造业的应变能力,满足用户需求。具体表现出以下几个特征。

　　1)标准化　CAD/CAM系统可建立标准零件数据库,非标准零件数据库和模具参数数据库。标准零件库中的零件在CAD设计中可以随时调用,并采用GT(成组技术)生产。非标准零件库中存放的零件,虽然与设计所需结构不尽相同,但利用系统自身的建模技术可以方便地进行修改,从而加快设计过程,典型模具结构库是在参数化设计的基础上实现的,按用户要求对相似模具结构进行修改,即可生成所需要的结构。

　　2)集成化技术　现代模具设计制造系统不仅应强调信息的集成,更应该强调技术、人和管理的集成。在开发模具制造系统时强调“多集成”的概念,即信息集成、智能集成、串并行工作机制集成及人员集成,这更适合未来制造系统的需求。　　

　　3)智能化技术　应用人工智能技术实现产品生命周期(包括产品设计、制造、使用)各个环节的智能化,实现生产过程(包括组织、管理、计划、调度、控制等)各个环节的智能化,以及模具设备的智能化,也要实现人与系统的融合及人在其中智能的充分发挥。

　　4)网络技术的应用　网络技术包括硬件与软件的集成实现,各种通讯协议及制造自动化协议,信息通讯接口,系统操作控制策略等,是实现各种制造系统自动化的基础。目前早已出现了通过Internet实现跨国界模具设计的成功例子。

　　5)多学科多功能综合产品设计技术　未来产品的开发设计不仅用到机械科学的理论与知识,而且还用到电磁学、光学、控制理论等知识。产品的开发要进行多目标全性能的优化设计,以追求模具产品动静态特性、效率、精度、使用寿命、可靠性、制造成本与制造周期的最佳组合。

　　6)逆向工程技术的应用　在许多情况下,一些产品并非来自设计概念,而是起源于另外一些产品或实物,要在只有产品原型或实物模型,而没有产品图样的条件下进行模具的设计和制造以便制造出产品。此时需要通过实物的测量,然后利用测量数据进行实物的CAD几何模型的重新构造,这种过程就是逆向工程RE(ReverseEngineering)。逆向工程能够缩短从设计到制造的周期,是帮助设计者实现并行工程等现代设计概念的一种强有力的工具,目前在工程上正得到越来越广泛的应用。