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近年来，随着国内汽车、电子等行业的迅速发展，冲压模具行业也得到突飞猛进的发展。尤其是汽车覆盖件等大型冲压模具以及多功能、多工位的级进模中高精度、高寿命模具更是未来发展的重点。市场竞争的日益加剧，交付周期短、精度高、成本（价格）低是模具制造者关注的重点。客观上要求大力推广和采用CAD/CAE/CAM技术，采用高速加工技术，提高模具的标准化程度等。本文通过对典型接插件多工位级进模具设计过程的描述，为大家展现CimatronE软件提供的高效的级进模设计解决方案。
Die Design Solution是以色列Cimatron公司为满足广大冲压模具制造者的需求研制开发的一款高效、实用的模具设计软件，是Cimatron公司通过考察大量的模具制造企业，做了大量调研工作，充分掌握模具设计者的现实需求，组织多名模具设计专家开发研制的结果。涵盖了从模具报价（Die Quoting），工位设计（Forming），排样设计（Nesting），料带设计（Strip），模具装配，通用或专业的标准模架库，自动出模具图。设计思路是2D和3D交互操作模式，同时考虑设计的高效性和产品的复杂性。系统中内置了丰富的钣金材料数据库，用于钣料展开时参与展开计算，而且具体客户可以根据需求更新、定制材料库，提高模具设计的效率和准确性。图1为CimatronE的五金级进模设计制造流程。 （图片）
图1 流程图 模具评估（Die Quoting）
冲压模报价系统用于帮助模具制造者快速、准确生成报价信息。通过CimatronE 冲模设计模块生成的数据，诸如：展开面积、条料尺寸、冲头数量及复杂程度、零件图片等信息，并结合冲压行业知识，合并产生报价列表，可适用于级进模及传送模的报价。报价系统基于数据库资料，可提供大量的可参考数据。用户可管理客户信息、材料、冲压操作等报价信息，提供自动化的工具来计算项目的相关费用。
准确的报价，是模具制造者获得订单并取得有效利润的重要因素之一。报价过高，会失去订单；报价过低，会因此给企业带来亏损。CimatronE的报价系统是被客户实践证实了的准确、高效的模具项目报价工具。（图片）
图2 零件 下面介绍如图2所示的电子设备上的接插件的模具具体的设计流程，从中会看到CimatronE解决方案的优势所在。该零件涉及到落料、冲孔、折弯、翻边等工艺。
通过级进模具设计向导（Die Design Winzard），直接读入3D零件模型，定义展开坐标系。使用中性层提取（Die Skin）功能，快速得到中性层面，开始进行工位设计。
CimatronE提供了丰富的钣金设计功能：
1、 钣金展开（Unbend）：对于通过弯曲变形，具有光滑拼接面的成形进行展开，参与计算的元素有材料属性，中性层（K）系数，料后等，并辅助以有限元分析。
2、 展平（Unfold）：针对特殊的结构零件，一键的到展开结果，包括轮廓线框和直平面。
3、 复杂曲面的辅助展开（Blank On Binder）：对于复杂的不可展区面，CimatronE专门提供了通过添加辅助的方法进行展开，从而使得能够完成任何类型的曲面展开。
此外还提供了毛料展开（Blank），局部展开（Local Blank）等策略，可以根据零件的变形特点，复杂程度，精度要求采用不同的钣金设计功能。展开过程中可以随时访问并应用高级曲面下的通用设计功能，专用工具和通用工具灵活使用，体现了软件专业化和柔性化相结合的理念，满足了钣金模具设计理论和实践高度结合的要求。在钣金展开过程中可以利用分析功能对成形工艺进行安全性分析。如图3所示，根据不同的工艺条件，材料属性，自动分析结果，并通过不同色带显示结果，如从红色到蓝色连续标记变薄危险区域，安全区域和变厚起皱区域，给工位设计中钣金展开以参考。（图片）
图3 工艺分析 根据得到的工位通过排样（Nesting）、料带设计（Strip）得到合理的料带（图4）。在排样设计过程中，可以时时动态显示排样结果和材料利用率。料带设计中支持自由设计轮廓、从外部文件读入轮廓两种方式来设计冲头结构、牵料结构。支持自动生成两相接冲头轮廓间的过切结构（搭边值），如图5所示。参数化的工位数量设计，可以根据设计变更随时添加、删除工位，提高设计变更效率。 （图片）
图4 工位和料带设计 （图片）
图5 冲头过切结构 Cimatron提供丰富的模具标准件和标准模架库，用于模具装配时直接调用，提高设计效率。模架领部件之间尺寸权相关，可以自由修改。模具整体结构尺寸和料带尺寸保持权相关，料带尺寸发生变化，模具结构尺寸自动更新，提高设计变更的效率。标准件库包括Misumi、Punch、LKM、Futaba等国内客户广泛采用的标准。涵盖了顶出系统、紧固系统、导向系统、定位系统。支持根据客户企业内部标准化来定制标准件库，提高企业的标准化程度，提高模具设计效率，减少出错率。Cimatron中国公司强大的技术支持能力，可以提供模架库的定制、开发。
通过调用合时的模架库，完成基本的模具装配工作，通过冲头设计、刃口设计来完成细节设计。图6为模具的上下子装配。装配功能支持零件间和各子装配间的干涉检查、动态剖切，透明显示，3D爆炸图等辅助工具方便设计检查，确保在设计阶段尽量减少非技术工艺错误。基于3D模架环境，根据料带阶段的冲头轮廓添加冲孔冲头和落料冲头。系统中提供成形冲头单元，自动调用、自动定位于相应的模具装配中，根据料带中工位成形面自动或半自动裁切出成形冲头。冲头根据预定义的模板属性、功能自动裁切各个模板。提供多种刃口和漏料结构，如图7所示。从标准件库中添加定位件、导向件、紧固件、斜料系统零部件等，完成3D模具装配。（图片）
图6 模具上下子装配 （图片）
图7 刃口和落料结构 根据3D装配图一键式、自动生成装配图、零部件图（批量出图技术），满足大型、复杂模具高效快速出图的需求。零部件图纸环境支持国际标准的形位工差、精度工差。可以客制化技术要求等文字注解，方便快速调用，提高出图效率，自动生成BOM表。
综上所述，基于3D产品数学模型，通过工位设计、排样、料带设计、模具结构设计、出图，一套完整的级进模即设计完成。据统计，通标CImatronE的标准的3D模具设计解决方案，比成熟的2D设计软件效率上提高20%。可见3D设计效率远高于2D设计，如果考虑加工制造过程，仍有提高效率的空间，因为3D设计手段的模型可以继承于数控编程阶段，避免通过2D手段而重新造型过程，而且支持设计变更。
5/19/2010
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