模具技术是本世纪下半叶制造业中发展最快的技术之一，从理论上说，它是 CAD 技术最能发挥其优越性的领域。由于模具的设计和制造是一个非常复杂的过程，并且是一个不断反复的过程，其中包括根据试模结果对实际模具的反复修改。为了使产品质量高、成本低、周期短，正确的模具设计与制造方法应该是并行工程的方法 [1] 。

目前，采用具有三维参数化特征造型功能的 CAD 支撑软件，在模具设计中应用并行工程原理，实现模具管理、工艺分析与设计及模具结构设计的一体化是一种较有代表性也很有应用前景的模具 CAD 系统开发方法。

2 并行工程的概念

并行工程（ Concurrent Engineering ）或并行设计（ Concurrent Design ）实际是一种系统工程的方法，实行动态优化地处理问题 [2] 。

传统的产品开发多采用串行方法，各个阶段都具有较强的独立性，这种工程方法由于在产品的设计阶段不能有效地评价产品的可制造性、可装配性、可维护性以及产品质量等诸多因素，造成在产品的制造阶段或实际组装阶段才有可能发现问题，形成产品开发过程制造到设计的大反馈，改动面广，改动量大，促使产品开发周期增长，成本提高，质量得不到保证。

并行工程以 CIMS 信息集成技术为基础，通过组成多学科产品开发队伍，改进产品开发流程，利用各种 DFX 工具等手段，把重点放在产品开发的早期——设计阶段，使产品开发的早期阶段就能及早考虑到其后阶段的各种因素，达到缩短产品开发周期、提高产品质量、降低产品成本的目标 [3] 。

面向制造的设计方法（ Design For Manufacturability ）与面向装配的设计方法（ Design For Assembly ）是并行工程思想体现的重要方法。

3 冲模 CAD 系统设计中应用并行工程原理

3.1 冲模设计的基本流程

冲模设计的基本流程主要包括以下内容 [4] ：

(1) 输入工件图及原始设计数据。

(2) 分析制件的冲压工艺性。

(3) 确定合理的冲压工艺方案。主要包括设计毛坯图、排样图以及中间工序图等。

(4) 进行力的计算。计算冲压力、顶件力、压边力等，以选用压力机。

(5) 模具结构设计。结构设计包括选择模具典型结构，选择相应的模具标准零部件，设计非标准件等。

冲压模具设计 CAD 系统的基本流程是模拟手工设计模具的基本流程建立的。

3.2 冲模设计过程中的并行

冲模的并行设计包括两个方面的含义：一是冲模设计过程本身的并行，指的是冲模设计各阶段任务之间的并行；二是指冲模设计与制造之间的并行，指的是在冲模设计进行到某一阶段，就开始进行工装准备，包括采购原材料和标准件、零件加工所需刀具、夹具和量具的装备等。

3.2.1 设计过程本身的并行

冲模设计过程分为工艺分析计算和冲模结构设计二大阶段。冲模设计过程可分为 7 个并行任务组，如图 1 所示。


图 1 冲模设计过程中的并行任务模型

在第一个并行任务组中，冲压件设计实际上是产品设计部门所做的工作，而工艺性分析虽是冲模设计部门的工作，但是工艺性分析对于产品设计来说，它属于 DFM ，实际上是产品设计部门在设计该冲压件时要考虑的内容。因此从系统集成的角度来看，工艺性分析应作为一个 DFM 工具，供产品设计部门分析用。