Integrated CAD/CAM At Its Best 

为了实现一个集成的系统环境，提供高水平室内产品服务的公司通常会在方便性上做出妥协。使用同一款CAD系统进行产品研发和工模具制造，同样存在这个问题。然而，使用多种不同系统证明是更加划算和合理，只要是保证开关在安装过程中放到正确的位置。因此，法国的电气制造商Legrand的德国分公司，使用通用的3D CAD系统开发产品，借助Missler公司提供的端到端的CAD/CAM全面解决方案，用于工模具制造和产品研发，已经成功地大大缩短了交货期。

Legrand是一个跨国集团，雇员超过23000人，年销售额高达2.9 亿欧元(仅2004财年)。Legrand公司主要提供电气配件，这些产品广泛应用于世界各地的家庭、办公室、工厂。它们的产品包括：开关和插座、调光器、滑动器和感光开关、遥控装置系统、配电板及相关设备、配电柜、变压器和工业用电插座、及电子钟、程控系统、应急灯和报警系统。尽管产品范围广泛，Legrand只将产品销售给专卖店。

Legrand德国的分公司成立于1970年，位于Ratingen，8年后与位于Soest的WEG Westdeutschen Elektrogerätebau公司合并。现如今,Westphalia的小城镇不但是德国市场的销售中心，还是德国分公司产品研发的现代化生产工厂。在Legrand Group集团内部, Legrand GmbH 主要负责Rex定时自动开关系统和其它用于建立自控系统的组件的研发和加工。同时包括工模具和产品资源的设计和加工。

Legrand的成功，很大程度得益于最近几年渐入低谷的建筑业。为了能够在这个市场上成功立足，在这种情况下，公司必须能够提供高质量的产品和低端的价格，充分利用一切机会降低成本。所以工模具和产品资源的加工也被迫在这个过程中，扮演相应的角色。"提到复杂工模具的交货期，我们感到无比自豪，因为我们成功的把交货期从原来的20周降低为现在的12周", 在Soest负责工模具加工的Erhard Lorenz如是说。

在工模具研发部引进通用的3D CAD/CAM 解决方案，是非常重要的标准之一, 因为Legrand需要把更多精力集中到解决复杂曲面的工作上。工具设计部介绍了远在1996引进的第一款3D工作站。Legrand 集团内部包括产品设计也都在使用同一个3D工作站, 工模具设计部考虑引进同样类型的另一款工作站。这样集团内部就产生了越来越多的3D产品数据，并且流入工模具制造环节，不同的数据类型导致了数据无法理想的使用和评估。"然后，我们导出了第一个3D电极的NC程序", 铣削专家 Martin Drebber回忆说。

5年前, 出于这种想法，工模具制造人员开始寻找3D CAM 系统来取代现有的21套2D系统。法国母公司具有最终决定是否购买权利，这样在法国母公司的建议下，TopSolid’Cam作为其中的一款系统用于实验并获通过。TopSolid’Cam是Missler公司的产品，基于其设计产品TopSolid,而后者是一个集曲面/实体设计与一身的系统 。

然而, 选择法国软件系统的主要原因，不是受法国母公司的影响，而是基于Soest的工模具设计者的考虑，不是为了发展现有的CAD系统，而是用Missler公司的解决方案来取代现有的3个工作站。"财务部同意我们同时把工具和产品资源都转换为3D", 工模具设计负责人 Michael Wendel解释说。在Legrand，使用人员感受颇深的是，不仅降低了产品的成本，而且更重要的是保证了数据流程的一致连贯性，从工模具设计到最终产品成形。这种加强得益于 TopSolid’Mold 和TopSolid’Cam之间的数据无缝集成, 结果是Erhard Lorenz 和Michael Wendel 两人都非常高兴。

1998年底，Legrand的工模具设计部购买了3个TopSolid licences ,模具设计部购买了两个mold licenses 。TopSolid’Mold装在3个PC工作站的Windows NT 系统下。同时工模具制造部也购买了两个 TopSolid’Cam 工作站。工具部使用的硬件设备，包括两台康柏电脑，完成初加工绰绰有余，这两个 CAM 工作站与实际加工车间挨的很近。工具设计部使用两款SGI NT平台和一个HP平台。

Legrand 的TopSolid系统使用人员，对德国当地的分销商West GmbH的技术服务，非常满意。"复杂曲面的铣削加工，对我来说也是一个新的领域。起初的解决方法非常有用，只需把一个文件发送到 Saarbrücken，然后通过电话讨论存在的问题，找出正确的参数和策略已获得优化的加工结果 ," Martin Drebber解释说。德国的分销商,WeSt GmbH,CAM经验非常丰富，不但为 Legrand的机床写后置处理,而且把后置进行优化已达到用户的要求。这些优化包括，特定功能的实现如用于冷却的压缩空气的转换问题。

工模具设计部里最初的3D license，仍然需要把从产品设计部来的CAD模型转换为IGES文件格式，然后进行编程加工，数据交换问题当然存在。正如Wendel所说，95%的情况下，转换到TopSolid中的数据都是很完整的，对于一些曲面之间的缝隙，只需修改一下缝合精度即可。

然后，用TopSolid或TopSolid’Mold作工具模型设计。但是在设计之前，设计员和工具制造工艺人员必须先交流一下，确认以下细节：通用的工模具制造工艺如何，在模具中的定位，分模线，顶杆的定位和顶出零件的定位，顶针和滑块装配体的定位，切口槽要保证顶杆能够把零件从模具中顶出。产品设计员有时需要提出，如何通过修改待加工的组件来简化工模具设计和制造工艺。在工模具设计过程中，设计员必须考虑加工用的机床和工艺问题。 "很明显，我使用铣削或电火花腐蚀加工，所用的机床当然会有区别", Erhard Lorenz解释说。

TopSolid’Mold提供了众多自动化的功能，使得工模具设计变得不再复杂。软件本身可以解决如下问题：计算模型的收缩比，优化在模具中的定位，计算分模线和顶杆避开的区域。例如滑块机构和索摩机构等移动组件的设计，借助于顶杆不同零件之间的参数关系，很容易就得到了简化。软件本身还可以检查模具组件和零件之间的碰撞干涉问题，冷却系统设计功能更是让设计者信心倍增。

在 Legrand, 这些自动化的功能要么不用，要么就是根据经验有选择的使用。 "你很容易就可以知道一个塑料零件在某一特殊温度时的变化情况，以此就可以定出相应的收缩比",  Michael Wendel解释说。他还特别指出，TopSolid软件在提供标准而规格化的标准件方面，是明显优于其它系统的。To this end TopSolid’Mold 提供了广泛的3D标准件库，包括多种标准：Hasco, Strack 和其它全球著名厂家的产品。对于企业标准也都借助这款参数化的 CAD 系统，通过IGES文件很容易地集成到新的系统中了。

与后续工作关系紧密的参数，在工模具设计阶段也以所谓的特征形式予以定制完成，接下来TopSolid’Cam就可以直接识别、读取。"如配合公差为10H7的孔，就可以被完全识别。这也就是说，软件系统能够识别出在孔中心定位，钻0.2mm的定位孔，然后完成最终的孔加工。我就不需要亲自逐个定义加工步骤了",  Martin Drebber解释说。系统还能自动识别开槽加工程序。当钻孔和切削操作改变时，这些功能对于工模具的后续加工操作而言，就变得非常有用。

自从 Legrand 不再生产工模具的样品或试制品后，这样每一个工模具实际上就变成了原型件。这就意味着，无须更改最终工模具产品，因为这个零件第一次不用于模具生产或不具备最终质量要求。例如，为了改善圆角加工程序，组件壁厚或半径就很可能要增加。参考工模具的几何模型，TopSolid’Cam就能立即识别修改部位，并马上更新，然后重新计算刀具轨迹。

TopSolid'CAM以程序的方式把相关复杂的加工步骤保存下来，需要时可以随时调用。"例如，我写过一个程序，告诉系统什么时候用直径为10mm的钻加工深度为20 mm的孔, 到时孔就会自动完成。加工完20mm的孔后，系统自动转向另外的操作，切除材料完成相应加工",  Drebber解释说。 "我还可以定义过滤器，告诉系统按照需要选择正确的刀具，加工准确的工件或材料。" Drebber 还成功的把特殊的刀具加工程序参数，保存到系统的刀具库中，这些参数包括：切削深度，切削速度，进给速度。

真要感谢TopSolid系统的自动功能，Drebber 估计用这款3D系统实际铣削加工的时间，较原有系统将加快80%。只需现有钻孔加工时间的一半，就可以完成孔的加工。"正式加工前，你也可以节省大量时间，因为借助3D 模型，你可以很容易的看到要加工零件的特征，而之前你就需要花很多时间考虑如何在二维图纸中表示这些特征。" 按照 Wendel的说法,工模具设计的速度优势主要体现在，实际工作中的2D绘图可以瞬间完成，至少对于铣削加工件是这样，无须再指定烦多的尺寸。

尽管还不知道实际加工到底会快多少，但是借助TopSolidCAD/CAM系统后，从工模具设计到第一个样品加工出来，确实大大的缩短了交货期。结果，工模具制造人员又购买了一个TopSolid licence，来优化设计效率，同时还购进了一款更高转速的机床，以获取更高的加工速度"在一定程度上，这是一个权宜之计，因为我们不可能最大限度的发挥高速铣削机床的所有潜力", Erhard Lorenz说。 "我们将努力并且确信，在将来任何硬质材料都可以铣削加工到需要的精度。"

采用TopSolid'Cam系统后，可以保证在合理的时间内加工出用于测试的具有某种功能的样品。 "在过去，一个样品制造专家，要需要150个小时才能才能搭建完成一个复杂的塑料房屋。使用2 1/2D加工系统后，仍然需要3天才能完成铣削编程。如果我们使用3D系统，只需2个小时就可以完成编程，但是加工仍要5个小时。", Erhard Lorenz说。然而，现在的做法是越来越减少加工样品的耗时，因为在多数情况下，3维数据模型就已经提供了足够的信息。
　

在产品资源部使用新的TopSolid CAD/CAM系统是显而易见的，因为要使用存储的产品信息，反过来，产品资源部的需求又加速了设计部的工作，因为你可以重新使用创建的数据模型。Reinhard Fastnacht, 负责Legrand公司的产品资源设计，他说过去无法与现在相比，并解释说："复杂的单个零件，如分度盘工作站，过去从不在2D中完全表示，但是现在被单个零件代替，然后在相应的车间完成。现在装配人员只需把需要的零部件，按照要求放到一起即可。"这样做不但缩短了一半的装配时间，而且可以确保接下来的装配工作结构保持一致 。

TopSolid 解决方案给Legrand 公司带来了多方受益，远远超过了由不同系统带来的优势加和。TopSolid不同解决方案的管理易于控制，因为它们具有相同的操作环境，即使在产品设计和工模具设计之间需要数据转换，也都可以保证最低限度的数据错误。

Michael Wendenburg, Sevilla报道
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