谈CAD技术在汽车工程设计中的重要应用.doc

论文

题目：论CAD技术在汽车工程中的应用

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学 号：110
学院：机械工程学院
专业班级： ***
指导教师：***

2012年 月 日

论CAD技术在汽车工程中的应用

【摘要】随着计算机技术的飞速发展，CAD 已广泛应用于各个社会生产领域，特别是对于生产复杂产品，如飞机、汽
车、家电等制造业尤为重要。汽车是一件复杂的产品，其开发流程涉及极大的工作量，借助于先进的CAD技术，能降低开发
人员的工作量并提高产品质量。现根据覆盖件模具设计、车身设计、底盘布置设计、汽车轻量化等方面来阐述CAD技术的应
用状况及其发展前景。
【关键词】CAD技术覆盖件模具车身 底盘
ABSTRACT：With the rapid development of computer technology, CAD has been widely used in every field of social production, especially for production complex products, such as aircraft and steamCar, home appliances and other manufacturing industries is particularly important. Car is a complicated product, its development process involves great workload, with the help of advanced CAD technology, can reduce the workload of development personnel and improve the quality of products. According to cover parts die design, body design, chassis layout design, automotive lightweighting etc aspects elaborated CAD technologyapplication situation and development prospect.
KEYWORDS：CAD Technology Panel Die Body
underpan

【中图分类号】TP399 【文献标识码】A 【文章编号】1674—4810(201l】16—0048—02
一，前言
CAD即计算机辅助设计(Computer Aided Design)，是利用计算机强大的图形处理能力和数值计算能力，辅助丁程技术人员进行工程或产品的设计与分析，达到理想的目的，并取得创新成果的一种技术。自1950年计算机辅助设计(CAD)技术诞生以来，已广泛地应用于机械、电子、建筑、化工、航空航天以及能源、交通等领域，产品的设计效率飞速提高。汽车行业是CAD技术最先应用的领域之一，尉外一些著名的汽车公司很早就自行开发CAD软件。至今，CAD技术几乎被所有汽车公司所采用，可以说CAD技术的应用水平已成为评价一个国家汽车工业水平的重要指标。在我国，汽车企业一直都作为国家和地方的利税大户，同时也是CAD技术应用的先锋。CAD技术在企业中的成功应用，不仅带来了企业技术上的创新，同时也带动了企业经营、管理模式的变革。因此，它对我国传统产业的改造、新技术的兴起，以及汽车工业提高国际竞争力等方面，起到了巨大的推动作用。
二，汽车模具CAD的应用
模具是能生产 具有一定形状和尺寸要求的零件的一种生产丁具，也就是人们常说的模子。模具生产具有高效、节材、成本低、保证质量等一系列优点。
早在20世纪60年代初期，同外一些汽车制造公司就开始了模具CAD的研究。这一研究始于汽车车身的设计，各大汽车公司都先后建立了自己的CAD／CAM 系统，并将其应用于模具设计与制造。目前，我国已有许多企业采用模具CAD技术，并在计算机自动编程技术上取得了丰富的经验和技巧，使模具精度和生产率大大提高。其模具CAD工作的相当部分也只是用计算机画图(ComputerAided Draft)和进行二维设计，只有极个别企业的汽车模具设计和制造能力接近国际先进水平。此外，国内也出现了一些拥有自主版权的软件，如北京航空航天大学华正模具研究所开发的CAD／CAM系统CAXA等，解决了生产巾的一些问题，但还未得到很好的推广和使用。
我国对于新车型的设计远远落后于一些发达国家，其根本就在于覆盖件模具的设计效率低。国内的汽车设计技术水平与国际不能接轨，而引进国外先进技术的投资过于庞大并且即使引进了技术熟练掌握并能了解原理有需要耗费很多时间和精力，完全的照搬国外最终只能导致行业的沦陷。所以为了不影响驱车更新换代的进程，我们必须研究开发属于我们自己的CAD应用技术，在国外技术的基础上创新出我们自己的技术，更是标新立异，能为我国汽车车身行业的发展提供帮助。
二维设计和三维设计是覆盖件模具设计的两种方式，两种方法各有其优、缺点。计算机二维设计实际上就是传统手工图板设计，只是区别在于计算机的二维设计使用了计算机作为图纸设计的辅助设备，同样属于平面绘图，这种方式的结构设计优点是设计速度快，对计算机硬件配置要求不高，是一种投资小且见效快的方法，它的缺点也是很大的，就是设计缺陷或错误不易发现，没有办法对设计的结构进行模拟化的分析和加工。模具结构的三维设计是根据设计要求采用，对产品实现参数化、基于特征、全相关等具体设置，使得产品在设计阶段易于修改，并对设计进行模拟化测试变为可能，同时也使并行的其它工程程序同步进行成为可能。在现在的汽车工程设计中已实现直接利用三维实体模型进行数控编程加工。结构面编程结合实体结构为参考，以设计虚拟实体模型为加工依据、型面编程以加工数模为依据，这更好的把握了精准度并节约了数控工时。在我们的实体设计中可以使用已经建立的模具标准件库、设备库、结构库使设计资源得以共用和重用并可对其设计进行数据标准化设计。利用先进的数字化分析手段，对模具进行各种模拟和分析，使模具加工、制造、装配问题提前暴露，在设计阶段就有效地避免了错误的发生。现拉延模、压合模知识模板己成熟应用，大大缩短了模具设计周期，提高了模具设计质量。同样三维模具设计目前也存在一些问题，例如：计算机运算速度问题、软件占有硬盘和内存空间大、模具结构投影线条过多、设计速度慢等。这对设计时的硬件要求较高。

三，汽车车身CAD设计技术
车身作为汽车重要的组成部分，对于整部车的价值有着不可或缺的作用。车身占整部车的40%~60%的造价与质量，其美观程度对于车的性能和销售有着重要作用。也是吸引消费者的重要参数之一，更是对驾驶者与乘坐者安全的重要保障。良好的车身设计也能起到节能的作用。
车身CAD技术以三维造型为基础。在传统的没计中，由于缺乏有效的辅助工具，开发人员常常以二维为基础进行构思，然后扩张到三维。CAD技术在车身开发中的应用，使原来的旧模式有了彻底的改观。设计人员通过与CAD系统的交互，将自己脑中的概念模式转化为清晰的视觉模式一几何实体，其易于优化和改进，提高了工作效率和设计质量。车身CAD技术而向制造和装配，能熟练使用CAD进行产品设汁的开发人员，主要集中于产品的数学建模，缺乏对制造技术的了解，而未考虑设计产生的数据对后续加工的影响。为了精确加工产品，CAD系统提供的数据应该面向制造，保证其完整性和一致性，直接作为数控机床的输入数据。
对于车身的制造和装配方面，很多设计人员能熟练使用CAD技术进行产品的数学建模, 而缺乏对汽车车身制造技术的了解,所以这对后续设计出来的产品生产工艺会产生影响。针对车身生产，在车身设计时使用的CAD 系统提供的数据应该从制造环节的实际操作验总结而来，这样能保证设计与制造的完整性和同一性，并且设计时的数据可以直接作为数控机床的输入数据。多个车型设计或多个部件要交替进行设计,可能产生或使用到多种设计数据，这是在汽车车身设计时常遇到的情况,所以据此引入产品数据管理技术,建立一个统一的CAD工程数据库,这样就能消除车身开发中各部分设计与制造过程所需要的数据之间矛盾或数据冗余, 保证车身部件的生产。
四，汽车底盘CAD技术
汽车底盘总布置是汽车设计中重要的一环, 对汽车产品质量起决定性的作用。采用部件模块化设计并且各模块之间互相协调联系,并能进交换数据配合这是传统设计所做不到的。
在进行底盘总布置设计时, 设计人员现在都是利用CAD技术在三维空间内进行，建立统一的整车坐标系并以此做为确定各零部件位置。在已建立的坐标系中建立汽车的数学模型, 用坐标点的方法完成总称装配，并对其作位置干涉检查和运动干涉检查。而这对汽车动力性、操纵稳定性、制动性都是性能分析的重要工作。CAD技术让汽车模型进行仿真化，是其在汽车设计和制造的最大优点。
五，总结
CAD技术广泛运用于汽车领域，带来了汽车设计、生产方式的新变革，但是和国外先进水平相比仍然存在较大差距。随着科技的飞速发展，CAD技术正走向集成化、网络化、智能化、标准化、可视化等方向发展，在新旧技术交替的时期，只有抓住时机，跟上世界科技发展的步伐，中国CAD技术的应用才能更上一层楼。