1.前言
制造业作为维系国家经济民生与国防安全的核心产业，正经历着全球新技术革命与产业变革的持续深入。在这一过程中，我国正处于一个至关重要的历史阶段，即从制造大国迈向制造强国，从传统中国制造向智慧制造转型的关键时期。近年来，随着“中国制造2025”战略的深入实施，该战略以新一代信息技术与制造业的深度融合为特征，促使众多工业软件在工程机械行业的研发设计和生产制造环节中得到广泛应用。特别是三维软件SolidWorks，它在工程机械产品的研发设计、数据管理等多个领域得到广泛运用，同时，在制造企业的模具设计过程中也发挥着重要作用。这一应用显著提升了模具设计的效率，缩短了设计周期，为企业产品制造提供了迅速、精确的技术保障。
2.软件简介
达索系统（Dassault Systemes S.A）旗下子公司SolidWorks，专注于机械设计软件视窗产品的研发与销售。作为全球首个在Windows平台上开发的三维CAD系统，SolidWorks凭借其创新性、活力与简洁性，紧跟CAD技术发展的潮流与趋势。该软件遵循易用、稳定与创新三大原则，在工程机械领域得到了全面而广泛的认可与应用。借助SolidWorks，产品设计周期得以显著缩短，为产品快速、高效地进入市场提供了坚实的保障。SolidWorks这款三维机械设计软件，在达索企业中，无疑成为了最具竞争力的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。
该软件能够对装配体的各类运动进行实时动态的观察与控制，并且能够对运动中的零部件进行动态干涉的检验以及间隙的精确测量。
软件具备智能化的功能，可自动执行零件组合的重复性设计任务，比如，系统会自动将一个标准螺栓放入对应的螺孔，并且依次正确地装配垫片和螺母。
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。
通过三维模型自动转换，SolidWorks软件为用户提供了制作全面且详尽的工程图的实用工具。
工程图纸与三维模型、各个视图以及装配体保持高度一致性，一旦图纸被修改，相关模型和视图便会自动进行更新。
4.软件应用
在工程机械产品的生产制造环节中，冲压件的质量、生产效率以及生产成本等因素，均与模具的设计与制造紧密相连。冲压模具，作为冲压零件生产中不可或缺的工艺设备，其本身亦是一项技术含量较高的产品。因此，如何改进冲压模具的设计方法，增强模具设计的效率，以及提升设计的精确性，这些因素直接关系到企业能否有效缩短生产制造的周期，适应市场需求的持续变化，并且是影响新产品能否迅速投放市场的重要制约条件。SolidWorks软件功能全面，组件众多，兼具易学易用和技术创新三大优势。运用其进行模具三维设计，不仅能提供优质的设计方案，还能有效降低模具设计师在设计中犯错的概率，提升模具品质，减轻设计负担。对于每一位工程师和设计师而言，操作简便，易于上手。
4.1 系统支持参数化设计
冲压模具的结构设计在整体设计过程中占据了相当大的工作量。得益于计算机技术的迅猛进步，CAD/CAE/CAM一体化技术已被广泛采纳和应用。国内在应用冲压模具CAD技术时，依旧依赖设计者的个人经验，借助通用的二维CAD软件系统进行设计和绘制，这导致无法及时察觉模具设计中的问题，进而拉长了模具设计的时间，并在一定程度上对模具设计的整体质量产生了不利影响。图示1展示了某型号叉车的液压系统所使用的法兰盘，该产品年产量达到24000个。为了提升零件的生产效率，技术人员决定采用冲孔与落料的工艺流程来生产该零件，并且需要专门设计一个连续模具。在零件模具设计的环节中，设计人员首先对零件的结构特性进行了详尽分析，随后计算并绘制了模具的冲孔、落料等工序的草图。接着，他们制作了零件的排料图（如图2所示）。借助SolidWorks软件的参数化设计功能，他们能够轻松、迅速地完成冲压模具的三维建模。
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
依托SolidWorks三维设计软件平台，运用模具组件的参数化设计功能，可迅速完成冲压模具的设计任务。设计者能够根据企业所使用的冲压模具种类、结构特点以及模具的通用性需求，进行系统的参数化模块设计，进而构建冲压模具的标准件库和零件通用模板。在SolidWorks软件系统中，设计人员可将导柱、导套、冲头、模柄等众多通用零部件进行统计并建立库，以便于模具设计阶段便捷地调用。此外，他们还能结合企业生产的具体情况，针对不同冲压零件的结构特性，将相应的模具零件，如上模板、下模板等通用零件，进行参数化设计和制作成模板，并将这些模板纳入模具结构库进行管理。这样的做法不仅显著缩短了模具设计所需的时间，还有助于企业知识库的维护。
SolidWorks是一款依托于微软Windows系统平台开发而成的三维设计工具，因此，对于熟悉Windows系统的用户来说，运用SolidWorks进行模具的三维设计将变得异常简便。此外，SolidWorks的视窗拖拽功能大大缩短了复杂模具装配设计所需的时间。软件内置的资源管理器与Windows资源管理器功能相似，设计人员可以借助SolidWorks系统便捷地管理和操作与模具设计相关的各类文件。在SolidWorks软件辅助模具设计时，设计者能在较短周期内高效完成更多模具设计任务，确保其生产出的产品能迅速且高质量地装配到整机制造中，助力企业产品快速进入市场。图3展示了某零件冲压模具各部件的三维设计图形。
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
在对比了市场上现有的众多三维CAD解决方案之后，SolidWorks被认定为设计流程中操作简便且效率较高的软件之一。SolidWorks软件运用数字化技术与特征造型指令，以尺寸为驱动要素，直接构建出设计人员所需的三维零件模型。在模具零件修改环节，仅需调整图形中特定部分或数个部分的尺寸，亦或是对既定零件参数进行修改，便能自动实现图中相应部分的模型调整。此外，系统还可根据用户提供的资料自动绘制图形，显著提升了设计人员修改设计的能力，增强了设计的灵活性。
图4 某型冲压模具装配体三维模型
SolidWorks功能卓越，操作简便，这确保了系统内产品设计完全可编辑，零件设计、装配设计以及工程图三者之间实现全面关联。在模具设计阶段，一旦图纸被修改，三维模型、各个视图以及装配体将自动进行更新，零件、装配体与工程图之间形成相互关联的文件系统。在装配体设计阶段，系统会自动从标准件库和通用件库中提取所需部件，并自动执行零件的智能化装配任务。装配部件时，系统可实时进行干涉检测，以便迅速发现设计中的问题，并尽早进行修正。图示4展示了某型号冲压模具装配体的三维模型。
在SolidWorks软件中，用户能够通过二维几何图形绘制来创建模具的工程图纸，同时亦能将三维的零部件或装配体转换为模具的二维工程图纸。此外，系统具备对零部件、装配体以及工程图纸的实时更新功能，能够在三维模型、装配体与二维图纸之间实现信息的同步更新与转换。这一功能不仅有助于产品模具数据的项目化管理，而且显著提升了模具设计与管理工作的效率。运用SolidWorks软件执行模具设计任务，不仅能够呈现多样化的设计选项，而且显著提升了设计者的工作效率与设计成果的质量，有效降低了设计阶段出现的失误，并促进了产品质量的提升。此举在很大程度上缩短了产品的研发周期。图5展示了该模具装配体的二维工程图纸。
将模板放置，安装导柱，放置下模，设置挡板，安放冲头I，再次安装导柱，固定冲头固定板，重新放置上模板，添加垫板，安设冲头II，安装大冲头，设置模柄，最后装上导正销。
图5 模具装配体二维工程图
5.结语
本文概述了SolidWorks三维设计软件在冲压模具设计领域的应用情况。自21世纪起，尤其是在我国政府提出“中国制造2025”和“工业4.0”战略的背景下，工业软件得到了飞速发展。这种技术革新为我国制造业带来了巨大变革，从供应管理到产品设计，从生产管理到企业管理，工业软件在产品制造流程的各个阶段都发挥了重要作用，显著提高了企业的生产效率，并优化了生产管理流程。我们深信，伴随着我国信息化进程的迅猛推进，企业将广泛采纳各类实用软件。以新一代信息技术与制造业的深度融合为标志的智能制造，正引领着一场新的工业变革。此技术已成为制造业实现转型升级的关键助力和强大驱动力。
