1.前言

    制造业是关系国计民生和国家安全的重要基础产业，随着全球新技术革命和产业变革的不断深化。我国正面临着从制造大国向制造强国、从中国制造向中国智造转变的关键历史时期。近几年，伴随着以新一代信息技术与制造业深度融合为特点的“中国制造2025”战略的广泛推进，越来越多的工业软件应用于工程机械行业的研发设计及生产制造之中，其中三维软件SolidWorks不仅广泛应用于工程机械产品的研发设计、数据管理等领域，也可以应用于制造企业的模具设计过程中，大大提高模具的设计效率，缩短设计周期，为企业的产品制造提供快速、准确的技术支撑。

2.软件简介

    SolidWorks软件是达索系统（Dassault Systemes S.A）下的子公司， 专门负责研发与销售机械设计软件的视窗产品，是全球第一个基于Windows平台开发的三维CAD系统，由于其创新、活力和简明的特点符合CAD技术的发展潮流和趋势，SolidWorks所遵循的易用、稳定和创新三大原则在工程机械行业得到了全面广泛的应用与认可，使用该软件，能够大大缩短产品设计时间，为产品快速、高效地投向市场提供了可靠保障。因此SolidWorks三维机械设计软件也成为达索企业中最具竞争力的CAD产品。

3.软件特点

    软件在零件设计中，允许直接参考其他零件并保持这种参考关系。

    软件可以实现装配体的所有运动的动态查看及管理，实现对运动零部件进行动态的干涉检查和间隙检测。

    软件能够智能完成成组零件的重复设计，例如系统自动将一个标准的螺栓装入螺孔中，并且按照正确的顺序完成垫片和螺母的装配。

    软件采用智能化捕捉配合装配技术，加速装配体的总体装配。

    由三维模型自动生成二维工程图，SolidWorks工程图提供了生成完整的详细工程图的工具。

    工程图是全相关的，当你修改图纸时，三维模型、各个视图、装配体都会自动更新。

4.软件应用

    在工程机械产品的生产制造过程中，冲压件的质量、生产效率以及生产成本等要素与模具的设计和制造具有直接关系。冲压模具作为冲压零件生产必不可少的工艺装备，是具有较高技术含量的产品。因此如何优化冲压模具设计，提升模具设计效率，提高模具设计准确度，是决定企业产品能否缩短生产制造周期、适应市场不断变化需求,是制约新产品快速上市的关键因素。SolidWorks软件功能强大，组件丰富、具有易学易用和技术创新的三大特点，应用其进行模具三维设计，能够提供良好的设计方案、减少模具设计师设计过程中的错误以及提高模具质量，减少设计工作量，对每个工程师和设计者来说，操作简单方便、易学易用。

    4.1 系统支持参数化设计

    对于冲压模具来说，结构设计的工作量往往占据设计工作的大量份额。随着计算机技术的快速发展，CAD/CAE/CAM一体化技术得到了广泛应用。而冲压模具CAD技术在国内的应用，仍然停留在依靠模具设计人员的经验，在通用二维CAD软件系统上进行设计及绘图的层次上，从而不能及时发现模具设计过程中的缺陷，延长了模具的设计周期，在某种程度上也影响了模具的设计质量。图示1所示为某型叉车液压系统连接某两个部件用的法兰盘，年产量24000个，为了提高零件的生产效率，技术人员决定该零件采用冲孔-落料的工艺方式进行生产，需要为该零件设计连续模。在该零件的模具设计过程中，模具设计人员通过分析该零件的结构特点，计算并设计出模具的冲孔、落料等工步工作草图，绘制出零件排料图（图2所示），利用SolidWorks软件的参数化设计，能够方便、快捷的实现冲压模具的三维设计。

图1 某型叉车液压系统连接某两个部件用的法兰盘

图2 零件排料图

    4.2 系统支持标准零件管理

    基于SolidWorks三维设计软件系统，通过应用模具零部件的参数化模块设计能够实现冲压模具的“快捷设计”，设计人员可根据企业的冲压模具类型、结构特征以及模具通用化实际，系统进行模具的参数化模块设计，建立冲压模具标准件库以及模具零件通用模板。例如，设计人员可以在SolidWorks软件系统中，将导柱、导套、冲头、模柄等一系列的通用零部件统计建库，以便在模具设计时实现轻松调用；同时，还可以根据企业生产实际，针对不同的冲压零件结构特点，将与其相应的模具零件如上模板、下模板等通用零件结构参数化设计制作成模板，同样纳入模具结构库管理，此举既能够大大节省模具的设计实时间，又有利于企业的知识库管理。

    SolidWorks软件是基于微软的Windows系统平台进行开发的三维设计软件，因此只要熟悉Windows系统的用户，就能够轻松使用SolidWorks软件进行模具三维设计，同时SolidWorks具有视窗拖拽功能使用户在比较短的时间内能够完成复杂的模具装配设计，软件的资源管理器是与Windows资源管理器功能相同的文件资源管理器，通过SolidWorks软件系统，设计人员可以方便地管理与模具设计相关的各类文件。在使用SolidWorks进行模具设计过程中，设计人员能够在比较短的时间内完成更多的模具设计工作，保证其生产的产品能够更快、更高质量装配到整机产品之上，保障企业的产品迅速投放市场。图3所示为某零件冲压模具各零件的三维设计图。

图3 某零件冲压模具各零件的三维设计图

    4.3 系统支持零部件、装配体、工程图自动更新

    通过对比目前市场上相关的三维CAD解决方案，SolidWorks是设计过程比较简便快捷的软件之一。SolidWorks软件通过采用数字化和特征造型命令，以尺寸驱动为特征，直接生成设计人员所需要的三维零件模型，在模具零件的更改过程中，只须通过改动图形的某一部分或某几部分的尺寸，或修改已定义好的零件参数，即可自动完成图中相关部分的模型改动，甚至可以根据用户提供的信息驱动系统自动绘图，极大地改善了设计人员的修改手段，提高了设计的柔性。

图4 某型冲压模具装配体三维模型

    基于SolidWorks强大的设计功能和易学易用的操作平台，使得系统内整个产品设计是可百分之百可编辑的，零件设计、装配设计和工程图之间的是全相关的。在模具设计过程中，当你修改图纸时，三维模型、各个视图、装配体都会自动更新，零件、装配体和工程图是互相链接的文件。在装配体的设计过程中，系统会自动提取标准件库及通用件库，自动完成相关零件的智能装配。在部件的装配过程中能够在线进行部件干涉检测，及时发现设计问题，尽早改正错误。图示4所示为某型冲压模具装配体三维模型。

    在SolidWorks系统中，可以使用二维几何绘制生成模具工程图，也可以将三维的零件或装配体生成模具二维的工程图。同时系统支持零件、装配体、工程图的实时更新，在三维零件、装配体和二维工程图之间进行更新和转换，既有利于产品模具数据的项目管理，又大大提高模具设计管理工作效率。利用SolidWorks软件进行模具设计，能够提供不同的设计方案、大大提高设计人员的工作效率和设计质量，减少设计过程中的错误以及提高产品质量。可以大地节省了产品的研发时间。图示5所示为该模具装配体二维工程图。

1.上模板 2.导柱 3.下模 4.挡板 5.冲头I 6.导柱 7.冲头固定板 8.上模板 9.垫板 10.冲头II 11.大冲头 12.模柄 13.导正销

图5 模具装配体二维工程图

5.结语

    本文简要介绍了三维设计软件SolidWorks在冲压模具设计中的应用，自21世纪以来，尤其是我国政府提出“中国制造2025”、“工业4.0”的背景之下，工业软件取得了日新月异的发展，同时工业软件的技术变革带给我国制造业翻天覆地的变化，在产品制造流程的各个环节，从供应管理、产品设计、生产管理、企业管理等诸多方面，不断提升企业的生产效率，优化企业生产管理。我们坚信，随着我国信息化的快速发展，越来越多的实用型软件将被企业应用，以新一代信息技术与制造业深度融合为特点的智能制造引发新一轮工业革命，智能制造已经成为制造业转型升级的重要助手与核心动力。