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PRO/E模具设计制造选用的硬件平台 |
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中国已加入WTO，我国将获得一个更加稳定的国际经贸环境，大量外资企业将进入中国，各行各业将面临重大的机遇和挑战，模具行业也不例外，同时由于国内多数模具企业在技术上和质量上与国外先进水平存在较大差距，如何在最短时间内缩小这种差距，是关系到国内多数模具企业生存的关键问题。
众所周知，科学的管理系统，有条不紊的工艺流程，配合先进的设计软件和硬件设备，是完成高质量模具的坚实基础。目前多数模具企业在制造设备投入方面比较慷慨，然而在软件和硬件技术方面重视度不够，企业利用盗版软件和低端PC勉强运作的问题比比皆是。中国已入关，企业使用落后的软硬件平台将会得不偿失，对企业形象、生产效率和产品质量都会造成负面影响。
本文，就以注塑模、冲压模设计制造为主线，介绍PRO/E软件平台和相应IBM IntelliStation M Pro 6218系列个人图形工作站平台的功能特色和选配方式。
Pro/ENGINEER的集成和并行技术
模具CAD/CAE/CAM系统的集成关键是建立单一的图形数据库、在CAD、CAE、CAM，各单元之间实现数据的自动传递与转换，使CAM、CAE阶段完全吸收CAD阶段的三维图形，减少中间建模的时间和误差；借助计算机对模具性能、模具结构、加工精度、金属液体在模具中的流动情况及模具工作过程中的温度分布情况等进行反复修改和优化，将问题发现于正式生产前，大大缩短制模具时间，提高模具加工精度。在这方面，Pro/ENGINEER 软件采用面向对象的统一数据库和参数化造型技术，具备概念设计、基础设计和详细设计的功能，为模具的集成制造提供了优良的平台。
统一的软件平台对硬件平台的一致性提出了要求，首先是硬件性能的一致性，在CAD、CAE、CAM阶段统一采用三维模型，就需要这三个阶段均采用高性能的图形工作站平台。其次，是品牌服务的一致性，全部环节采用同一家厂商的产品有利于获得稳定一致的维护、维修和技术咨询服务。当然，在不同阶段也需要根据需求采用不同的配置，以IBM IntelliStation M Pro 6218系列个人图形工作站为例（配置如表1所示）。M Pro 6218系列是IBM公司基于全新Intel i955X芯片组推出的新型个人图形工作站，基于新的芯片组、处理器，用户完全可以根据需求灵活搭配处理器、内存和专业图卡。针对模具行业的需求，显卡方面，仅需要将显卡分为高端和低端选择即可，高端采用FIREGL V7100或NV 3400/3450系列的显卡，低端采用FIREGL V3100或NV 450/1300/1400系列的显卡。按内存可分为高中低三档，高档选择2GB或以上的内存，中档在1GB内存，低档选择512MB内存。从处理器上划分，M Pro 6218系列可以灵活选用LGA775接口的处理器，包括：Intel Pentium 4 630（3.0GHz）、Intel Pentium 4 640（3.2GHz）、Intel Pentium 4 650（3.4GHz）和Intel Pentium 4 670（3.8GHz），Pentium 4 940 (3.2G)双核处理器。实际上，大部分模具设计、分析和制造工作在中低端配置上就可以完成。3.0GHz以上主频的处理器、1GB内存和FIREGL V3100/ NV 1400显卡属于模具行业的主流安全配置。
工欲善其事，必先利其器，只有保证了硬件平台的一致性，才能保证软件的集成性。图形工作站是在实际生产活动中运行Pro/ENGINEER这类三维CAD软件的必须品。
此外，模具是面向定单式的生产方式，属于单性生产，制造过程复杂，要求交货时间短。如果利用CAD、CAM单元技术制造模具，制造精度低、周期长，为了解决上述难题，PRO/E将并行工程技术引入到模具制造过程中。
所谓并行工程是设计工程师在进行产品三维零件设计时就考虑模具的成型工艺、影响模具寿命的因素，并进行校对、检查，预先发现设计过程的错误。在初步确立产品的三维模型后，设计、制造及辅助分析部门的多位工程师同时进行模具结构设计、工程详图设计、模具性能辅助分析及数控机床加工指令的编程，而且每一个工程师对产品所做的修改可自动反映到其他工程师那里，大大缩短设计、数控编程的时间。
在实际生产过程中，应用Pro/ENGINEER软件，将原来模具结构设计→模具型腔、型芯二维设计→工艺准备→模具型腔、型芯设计三维造型→数控加工指令编程→数控加工的串行工艺路线改为由不同的工程师同时进行设计、工艺准备的并行路线，不但提高了模具的制造精度，而且能缩短设计、数控编程时间达40%以上。 
要实施并行工程关键要实现零件三维图形数据共享，使每个工程师使用的图形数据是绝对相同。相同的数据同样意味着性能和品牌一致的工作站平台，我们推荐统一使用IBM IntelliStation M Pro 6218系列个人图形工作站。
Pro/ENGINEER注塑模具设计专家与M Pro 6218的安全配置
注塑模具设计专家EMX是PTC在2001年11月28日首发的Pro/ENGINEER功能模块。EMX是一个基于知识库的模架装配和细化工具，它增强了现有Pro/ENGINEER模具工具的功能。专门为模具设计人员开发的这套工具，能简化模具设计过程，提高生产率。
Pro/ENGINEER EMX能大大缩短模具设计人员花费在创建、定制和细化模架部件以及注塑模具和压铸模具所需的模具组件上的时间。Pro/ENGINEER EMX提供了智能的、自动化模架和模具组件。组件就位后，系统会自动完成相邻板材和组件上的余隙切口以及钻孔和螺纹孔的操作。该过程把模具设计人员从耗时的、重复性的模具细化工作中解放出来。
EMX必须基于Pro/ENGINEER软件，同时由于自动化、智能化性能的提高，以完成复杂曲面、精密公差和模具嵌件的生成，系统对硬件的需求有所提高，EAX处于模具设计阶段，这一阶段的工作建议采用M Pro 6218的安全配置——3.0GHz以上主频的处理器、1GB内存和FIREGL V3100/ NV 1400显卡，如果模具实在比较复杂，可以相应更换更好的显卡。不过，注塑模很少有非常复杂的模具的。对于冲压模，有一些复杂形状的大型模具，可以适当提高显卡的档次。同时，由于模具设计的继承性很强，原始设计数据的保留非常重要，一块容量比较大的高速硬盘时需要的，可以选择160GB的SATA硬盘，经济实惠，性能上也有保障。
使用EMX后效果是非常明显的，以富士康电子有限公司旗下的鸿海精密元件制造公司为例，其中一个工厂实施EMX后，在仅仅两个月内，模具产量就提高了270%，而良好的硬件平台支持也功不可没。
Pro/ENGINEER塑料顾问和高端配置的M Pro 6218
塑料顾问能模拟浇铸塑料零件的铸模填充动作。高级特征提供了大量的工艺性知识，可以大大减少后期的设计更改和重新设计铸模的成本。
Pro/ENGINEER塑料顾问为塑料零件设计人员提供了能够实时方便地得到、可靠、易理解的加工反馈和建议。塑料顾问用于评估注塑工艺性的每次设计更改，而不是每个设计，所以它是与注塑设计有关的行业节省成本和时间的理想工具。设计人员可以方便地选择材料类型和提议的浇口位置，塑料模设计顾问则在屏幕上提供了填模动画、描述设计“可模塑性”的图形以及熔合线和气坑等可能出现的问题的位置。
塑料顾问属于模具设计中的模拟分析部分，虽然它不需要像MOLDFLOW的MPI、MPA那样抽取复杂的模型中性面，但是其仿真模拟过程仍然对计算机系统提出了高于CAD设计阶段的需求。要用好塑料顾问，特别是预测熔合线和气坑，必须提高处理器的主频，例如选用Intel Pentium 4 650（3.4GHz）、Intel Pentium 4 670（3.8GHz）甚至Pentium 4 940 (3.2G)双核处理器。内存则要根据模型的复杂程度和运算规模适当增加，除非进行复杂的分析计算或大量的数据逆向采集，高于2GB内存的需求在模具行业比较少见。显卡在这一阶段倒不是很重要，一块FIREGL V3100或NV 1300足矣，甚至NV 450就可以满足要求。
Pro/ENGINEER CAM加工与M Pro 6218的最低配置
模具设计和分析最终的目的是加工，Pro/ENGINEER提供了非常完善的加工功能。其高级加工模块的功能包括：3到5轴铣削、2到4轴车削、2到4轴线切割以及多轴铣削/车削。因而，NC高级加工选件除支持多轴铣削机床（4到5轴）和带活动刀具（铣/车）的多轴车床外，兼具生产加工选件和机械加工专家的功能。需要特别说明的是，成套NC加工选件允许设计人员为广泛的加工方法提供支持，同时拥有最大的柔性。
在正式加工前，Pro/ENGINEER能让用户模拟材料被切削的过程，这可以预先查出编程人员的所有可能错误，来验证离散零件的加工程序。这样就减少了用实际零件进行验证的工作，从而省掉零件报废、加工工具损耗以及工具、夹具和压板损坏所需要的费用。
IBM IntelliStation M Pro 6218
除了三维模型的现实外，这一阶段的工作不需要太高的配置，低于安全配置的M Pro 6218也能胜任，内存可以减低到512MB，显卡可以采用NV 450甚至更低，处理器采用入门的Intel Pentium 4 630（3.0GHz）即可，这能在满足需求的基础上，最大程度地降低成本。
综上所述，Pro/ENGINEER为模具行业的设计、分析和加工提供了一系列的软件工具，而这些软件工具必须依据用户需求合理搭配IBM IntelliStation M Pro 6218这样的工作站产品，才能获得最佳的运行效果。(end)
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(10/9/2006) |
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