1. 引言
多年來，國內工模具行業里不少企業已習慣了用二維圖紙作為主要溝通工具的工作模式，不少技術人員也習慣了用二維視圖處理幾乎所有問題，公司還為此制定了完整的廠內規范，形成了完善的作圖標準。然而近年來，隨著模具工業的迅速發展，復雜的模具僅靠二維視圖已不能清晰地表達和處理。而計算機數據處理能力的不斷提升，使得不少CAD/CAM軟件先后開發或集成了較為成熟的三維模具設計模塊。于是很多企業采用了多種CAD/CAM軟件共同使用的工作模式，即用一款三維軟件創建成型零件的3D造型，用另一款二維軟件繪制表達模具結構，并將此作為和模具現場制造環節的溝通手段，另外再用第三款編程軟件做零部件的NC編程。這樣的工作模式盡管在國內工模具行業中已形成套路，而且很多技術人員也已熟練掌握，但它的一些無法根治的缺點也時常給企業帶來不小的損失，令管理者也深感頭痛。
這種模式的缺點在于：
1）分散管理者精力。使用多款軟件，使得管理者需要頻繁地應對每款軟件的更新、升級和維護等事宜。
2）浪費崗位之間的溝通時間。每位技術人員因為只會本崗位的軟件，當需要和其它崗位的人員交流溝通時，就比較費時。我們經常會發現，比如制圖人員需要和3D人員確認一個造型細節，光讓3D旋轉擺正到一個特定的角度這一過程就需要半分鐘左右的時間。
3）文檔之間不具有關聯性。通常不同軟件通過通用接口傳輸數據后，源數據在設計過程中被賦予的屬性就會丟失。而當源數據發生設計變更時，就只能完全依靠人員的明確溝通和細心檢查才能保證工作的正確性，這給項目的進行帶來了很多不可控性。
4）增加了員工培訓的工作量和難度。顯然在這種模式下，人員的招聘、培訓和使用都需要花費較多的精力和時間。
5）增加了管理人員順利、準確地審核項目的難度。很多技術主管盡管是從基層做起，有著豐富的經驗，但很少有人能熟悉部門內的所有軟件。所以當審核模具方案時，很難從全局的角度，全方位地考量整個項目。因此，所謂的審核通常顯得比較無奈。
基于但不僅基于上述原因，一些優秀的CAD/CAM軟件的一體化解決方案開始被越來越多的業內企業關注。CimatronE的CAD/CAM一體化解決方案涵蓋了工模具制造的全過程——從報價計劃到模具設計，到工程變更，到數控編程到放電加工，確保用戶以較短的生產周期，較低的成本來交付高質量的模具。
以下以型腔模具設計模塊為主，介紹CimatronE的CAD/CAM一體化解決方案在巨騰國際集團下屬模具部的實際應用。該集團是一家專業3C產品機械制造商，其客戶包含國內外許多知名品牌，如Acer、Asus、Apple、Dell、HP、Lenovo、Sony和Toshiba等等。巨騰集團在2011年年初，為其下屬的各個模具事業處裝備了超過300套的CimatronE軟件，使各模具事業處從此實現數據轉換、快速拆模、模具結構設計、電極設計、NC編程的模具設計制造全3D化流程。徹底替換了原有的幾款專業軟件，擺脫了以往如前文所述的那種工作模式的困擾。通過CimatronE一體化解決方案的實際運用，該集團模具事業處的設計效率提升了20%，加快了產品的開發速度，提高了企業的市場競爭力。
2. 以選用客制化模架作為模具項目的初始化
圖1是巨騰集團下屬某模具廠（以下簡稱H廠）設計部用CimatronE自定義的一套模架。CimatronE本身是能提供標準模架的，這一點同其它一些適合模具設計的CAD/CAM專業軟件類似，而且CimatronE能提供包括Hassco、Futba、LKM等在內的20多種標準模架。但是軟件自帶的3D模架庫因為考慮其通用性，所以造型結構相對簡單。盡管在調用標準模架時已提供了相當多的參數來定義模架的型號、系列、規格，以及一些固有標準件的尺寸，如定位環、導柱導套、限位釘、回針等等，但是對于如H廠這樣的企業的實際運用中，從這樣的標準模架到真正的最終模架3D，還需要對整個模架裝配體做大量的建模工作。
不僅是功能上，在流程上CimatronE也為H廠提供了解決方案。以往模具設計的是由分模開始的，生成公母模仁后再選用模架。而現在這套模架3D是在模具項目一開始就啟用的。確切地說，是打開一套客制化模架的裝配檔，在該文檔中進行后續全部的模具設計工作。那么這樣的流程就要求這套模架能通過調整，適應后續載入的各種產品制件的尺寸。
圖1中左側的模架設定對話框是點擊“設定”指令后彈出的，其中包含了H廠設計部制定的調整這套模架所需的所有參數及其數值。這些參數包括各塊板件的長寬高三向尺寸、導柱回針等柱形零件的直徑及其位置尺寸、某些板件間的間隙等共計31項。這些參數都分別與這套3D模架各個零部件的對應建模特征相關聯，即當修改對話框中的這些參數時，能直接驅動該參數所代表的模具尺寸的調整。這樣，H廠就能快速創建出適合不同產品的模架，而且能保證與實體模架完全一致。通過實際應用測試，CimatronE為設計部門得到如此結果的模架確實節省了大量的時間，而且比二維制圖達到同樣的模架效果還要快。
需要指出的是，上文所述參數化驅動模架的工作至少是在產品載入以后啟動的，并非模具設計初始化的內容。初始化僅僅是打開一套模架、添加模穴布局并將產品加載到每個布局坐標系上的這不超過2分鐘的三步操作。
3. 分模與模架設計的協同工作
在接下來的工作中，尤其對于大件，H廠設計部安排2位工程師共同完成整套模具的設計。如圖2，工程師A負責模具結構部分的工作，工程師B負責成型面、分型面的設計，即以往使用二維軟件做模架設計的工作現在由工程師A在CimatronE中以3D形式完成，而且兩者同時進行，但互不干涉，這是由CimatronE的協調工作功能保證的。而兩者的分工內容則是參照了以往3D/2D多款軟件共用的模式中的分工，當然，也可以按照動定模來分工。
4. 并行工程
協同工作使H廠設計部能同時進行一個產品的分模和模架設計，提高了該部門的工作效率，縮短了制模周期。并行工程則更進一步提升了這一效果。如圖2，并行工程是指，當設計部門在進行模具設計時，到了一定階段，電極設計、線割、NC、工程圖等部門或崗位就可以開始工作，而并不需要等設計部門的工作完全完成后才開始。前文所述的提前備料就體現了這一效果。
線割圖紙生成后，待工程師B的造型部分工作基本完成后，A再將斜頂、鑲件利用成型面和分型面切割得到最終3D結果。
除了線割，其它現場生產崗位所需的資料、圖紙都能提前得到。經實際工作測試，70%以上的電極可以在模具設計完全完成之前的1~2天開始設計并完成。這就大大提前了現場生產的進程，也保證了模具最終能提前交付使用。
5．數控編程
CimatronE提供了從2.5-5軸的數控編程解決方案，模仁、電極由設計部門直接共享到編程部門，不存在任何因數據轉換而帶來的數據丟失、幾何變形問題，提高了模具制造效率和質量。
6． 結束語
經過H廠近一年時間的實際應用及各部門之間的配合，CimatronE軟件在整個巨騰集團下屬其它模具事業處也都陸續使用起來。圖5就是其中一套模具的最終3D，包括數據轉換、分模、預設計、模具設計、出工程圖、數控編程及電極設計加工完全由CimatronE一體化完成。
多年來，國內工模具行業里不少企業已習慣了用二維圖紙作為主要溝通工具的工作模式，不少技術人員也習慣了用二維視圖處理幾乎所有問題，公司還為此制定了完整的廠內規范，形成了完善的作圖標準。然而近年來，隨著模具工業的迅速發展，復雜的模具僅靠二維視圖已不能清晰地表達和處理。而計算機數據處理能力的不斷提升，使得不少CAD/CAM軟件先后開發或集成了較為成熟的三維模具設計模塊。于是很多企業采用了多種CAD/CAM軟件共同使用的工作模式，即用一款三維軟件創建成型零件的3D造型，用另一款二維軟件繪制表達模具結構，并將此作為和模具現場制造環節的溝通手段，另外再用第三款編程軟件做零部件的NC編程。這樣的工作模式盡管在國內工模具行業中已形成套路，而且很多技術人員也已熟練掌握，但它的一些無法根治的缺點也時常給企業帶來不小的損失，令管理者也深感頭痛。
這種模式的缺點在于：
1）分散管理者精力。使用多款軟件，使得管理者需要頻繁地應對每款軟件的更新、升級和維護等事宜。
2）浪費崗位之間的溝通時間。每位技術人員因為只會本崗位的軟件，當需要和其它崗位的人員交流溝通時，就比較費時。我們經常會發現，比如制圖人員需要和3D人員確認一個造型細節，光讓3D旋轉擺正到一個特定的角度這一過程就需要半分鐘左右的時間。
3）文檔之間不具有關聯性。通常不同軟件通過通用接口傳輸數據后，源數據在設計過程中被賦予的屬性就會丟失。而當源數據發生設計變更時，就只能完全依靠人員的明確溝通和細心檢查才能保證工作的正確性，這給項目的進行帶來了很多不可控性。
4）增加了員工培訓的工作量和難度。顯然在這種模式下，人員的招聘、培訓和使用都需要花費較多的精力和時間。
5）增加了管理人員順利、準確地審核項目的難度。很多技術主管盡管是從基層做起，有著豐富的經驗，但很少有人能熟悉部門內的所有軟件。所以當審核模具方案時，很難從全局的角度，全方位地考量整個項目。因此，所謂的審核通常顯得比較無奈。
基于但不僅基于上述原因，一些優秀的CAD/CAM軟件的一體化解決方案開始被越來越多的業內企業關注。CimatronE的CAD/CAM一體化解決方案涵蓋了工模具制造的全過程——從報價計劃到模具設計，到工程變更，到數控編程到放電加工，確保用戶以較短的生產周期，較低的成本來交付高質量的模具。
以下以型腔模具設計模塊為主，介紹CimatronE的CAD/CAM一體化解決方案在巨騰國際集團下屬模具部的實際應用。該集團是一家專業3C產品機械制造商，其客戶包含國內外許多知名品牌，如Acer、Asus、Apple、Dell、HP、Lenovo、Sony和Toshiba等等。巨騰集團在2011年年初，為其下屬的各個模具事業處裝備了超過300套的CimatronE軟件，使各模具事業處從此實現數據轉換、快速拆模、模具結構設計、電極設計、NC編程的模具設計制造全3D化流程。徹底替換了原有的幾款專業軟件，擺脫了以往如前文所述的那種工作模式的困擾。通過CimatronE一體化解決方案的實際運用，該集團模具事業處的設計效率提升了20%，加快了產品的開發速度，提高了企業的市場競爭力。
2. 以選用客制化模架作為模具項目的初始化
圖1是巨騰集團下屬某模具廠（以下簡稱H廠）設計部用CimatronE自定義的一套模架。CimatronE本身是能提供標準模架的，這一點同其它一些適合模具設計的CAD/CAM專業軟件類似，而且CimatronE能提供包括Hassco、Futba、LKM等在內的20多種標準模架。但是軟件自帶的3D模架庫因為考慮其通用性，所以造型結構相對簡單。盡管在調用標準模架時已提供了相當多的參數來定義模架的型號、系列、規格，以及一些固有標準件的尺寸，如定位環、導柱導套、限位釘、回針等等，但是對于如H廠這樣的企業的實際運用中，從這樣的標準模架到真正的最終模架3D，還需要對整個模架裝配體做大量的建模工作。
圖1 客制化模架及其參數驅動
不僅是功能上，在流程上CimatronE也為H廠提供了解決方案。以往模具設計的是由分模開始的，生成公母模仁后再選用模架。而現在這套模架3D是在模具項目一開始就啟用的。確切地說，是打開一套客制化模架的裝配檔，在該文檔中進行后續全部的模具設計工作。那么這樣的流程就要求這套模架能通過調整，適應后續載入的各種產品制件的尺寸。
圖1中左側的模架設定對話框是點擊“設定”指令后彈出的，其中包含了H廠設計部制定的調整這套模架所需的所有參數及其數值。這些參數包括各塊板件的長寬高三向尺寸、導柱回針等柱形零件的直徑及其位置尺寸、某些板件間的間隙等共計31項。這些參數都分別與這套3D模架各個零部件的對應建模特征相關聯，即當修改對話框中的這些參數時，能直接驅動該參數所代表的模具尺寸的調整。這樣，H廠就能快速創建出適合不同產品的模架，而且能保證與實體模架完全一致。通過實際應用測試，CimatronE為設計部門得到如此結果的模架確實節省了大量的時間，而且比二維制圖達到同樣的模架效果還要快。
需要指出的是，上文所述參數化驅動模架的工作至少是在產品載入以后啟動的，并非模具設計初始化的內容。初始化僅僅是打開一套模架、添加模穴布局并將產品加載到每個布局坐標系上的這不超過2分鐘的三步操作。
3. 分模與模架設計的協同工作
在接下來的工作中，尤其對于大件，H廠設計部安排2位工程師共同完成整套模具的設計。如圖2，工程師A負責模具結構部分的工作，工程師B負責成型面、分型面的設計，即以往使用二維軟件做模架設計的工作現在由工程師A在CimatronE中以3D形式完成，而且兩者同時進行，但互不干涉，這是由CimatronE的協調工作功能保證的。而兩者的分工內容則是參照了以往3D/2D多款軟件共用的模式中的分工，當然，也可以按照動定模來分工。
圖2 CimatronE一體化模具設計流程圖
圖3 協同工作完成水路設計
4. 并行工程
協同工作使H廠設計部能同時進行一個產品的分模和模架設計，提高了該部門的工作效率，縮短了制模周期。并行工程則更進一步提升了這一效果。如圖2，并行工程是指，當設計部門在進行模具設計時，到了一定階段，電極設計、線割、NC、工程圖等部門或崗位就可以開始工作，而并不需要等設計部門的工作完全完成后才開始。前文所述的提前備料就體現了這一效果。
圖4 實現線割并行工程的模仁3D圖檔
線割圖紙生成后，待工程師B的造型部分工作基本完成后，A再將斜頂、鑲件利用成型面和分型面切割得到最終3D結果。
除了線割，其它現場生產崗位所需的資料、圖紙都能提前得到。經實際工作測試，70%以上的電極可以在模具設計完全完成之前的1~2天開始設計并完成。這就大大提前了現場生產的進程，也保證了模具最終能提前交付使用。
5．數控編程
CimatronE提供了從2.5-5軸的數控編程解決方案，模仁、電極由設計部門直接共享到編程部門，不存在任何因數據轉換而帶來的數據丟失、幾何變形問題，提高了模具制造效率和質量。
6． 結束語
經過H廠近一年時間的實際應用及各部門之間的配合，CimatronE軟件在整個巨騰集團下屬其它模具事業處也都陸續使用起來。圖5就是其中一套模具的最終3D，包括數據轉換、分模、預設計、模具設計、出工程圖、數控編程及電極設計加工完全由CimatronE一體化完成。
圖5 最終模具3D圖
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