三维CAD核心模块应用分析.doc

研究开发目的，意义：
三维扫描在减振器逆向工程中的应用：
其主要目的是为了改善减振器技术水平，提高生产率，增强经济竞争力。更好年辅助我公司消化，吸收国外减振器先进技术的一系列分析方法和应用技术的组合。
世界各国在经济技术发展中，应用反求工程消化吸收先进技术经验，给人们有益的启示。据统计，各国百分之七十以上的技术源于国外，反求工程作为掌握技术的一种手段，可使产品研制周期缩短百分之四十以上，极大提高了生产率。因此研究反求工程技术，对我国国民经济的发展和科学技术水平的提高，具有重大的意义。
CAE（有限元分析）在减振器结构分析工程中的应用：
日益激烈的市场竟争已使工业产品的设计与生产减振器厂家越来越清楚地意识到：能比别人更快地推出优秀的新产品，就能占领更多的市场。为此，CAE方法作为能缩短减振器产品开发周期的得力工具，被越来越频繁地引入了减振器产品的设计与生产的各个环节，以提高产品的竞争力。 从对已设计减振器产品性能的简单校核，逐步发展到对产品性能的准确预测，再到产品工作过程的精确模拟。而，提高产品竞争力不但需要提高产品的性能与质量，而且要降低减振器产品的成本，因此需要找到最合理和最经济的设计方案。
在保证产品达到某些性能目标并满足一定约束条件的前提下，通过改变某些允许改变的设计变量，使产品的指标或性能达到最期望的目标，就是优化方法。例如，在保证减振器结构刚强度满足要求的前提下，通过改变某些设计变量，使结构的重量最轻，这不但使得结构耗材上得到了节省，在运输安装方面也提供了方便，降低运输成本。

关键技术内容，技术特点和创新点：
三维扫描在减振器逆向工程中的应用技术内容，技术特点和创新点：
　 　　反求工程（逆向工程）的应用领域大致可分为以下几种情况：
在没有减振器设计图纸或者减振器设计图纸不完整以及没有CAD模型的情况下，在对零件原形进行测量的基础上形成零件的设计图纸或CAD模型，并以此为依据利用快速成型技术复制出一个相同的零件原型。
当要设计需要通过实验测试才能定型的工件模型时，通常采用反求工程的方法。比如减振器设计领域，为了满足产品对使用要求首先要求在初始设计模型的基础上经过各种性能测试（如耐久验等）建立符合要求的产品模型，这类零件一般具有复杂的自由曲面外型，最终的实验模型将成为设计这类零件及反求其模具的依据。
　　美学设计特别重要的领域，例如汽车减振器外型设计广泛采用真实比例的木制或泥塑模型来评估设计的美学效果，而不采用在计算机屏幕上缩小比例的物体投视图的方法，此时需用反求工程的设计方法。
　　修复破损的减振器或缺乏供应的损坏零件等，此时不需要对整个零件原型进行复制，而是借助反求工程技术抽取零件原形的设计思想，指导新的设计。这是由实物逆向推理出设计思想的一种渐近过程。

CAE（有限元分析）在减振器结构分析工程中的应用技术内容，技术特点和创新点：
   CAE软件ANSYS提供了多种单元类型，可解线性、非线性年静力和动力等问题，能较真实年反映实际情况。它较完善的前后处理功能，可方便的显示结构的应力集中的部位。通过对减振器阀片，连杆强度、刚度分析及流体速度变化的计算，为进一步改进设计提供更多理论依据。
1、优化减振器结构设计方案；
2、在减振器设计阶段发现潜在的问题；
3、增加减振器设计和工艺的可靠性；
4、降低减振器原材料成本，提高开发进度；
5、模拟试验方案，减少试验次数；
6、对减振器强度故障件进行有效的分析。

国内外相关行业现状，发展趋势，市场需求
不清楚

研究方法，技术路线（工艺，流程）
三维扫描在减振器逆向工程中的应用技术路线（工艺，流程）：
　　第一步: 减振器零件原形的数字化
　　采用三维扫描仪等测量装置来获取零件原形表面点的三维坐标值。
　　第二部: 从测量数据中提取减振器零件原形的几何特征
　　按测量数据的几何属性对其进行分割，采用几何特征匹配与识别的方法来获取零件原形所具有的设计与加工特征。
　　第三部: 减振器零件原形CAD模型的重建
　　将分割后的三维数据在CAD系统中分别做表面模型的拟合，并通过各表面片的求交与拼接获取零件原形表面的CAD模型。
　　第四部: 重建减振器CAD模型的检验与修正
　　采用根据获得的CAD模型重新测量和加工出样品的方法来检验重建的CAD模型是否满足精度或其他试验性能指标的要，对不满足要求者重复以上过程，直至达到零件的逆向工程设计要求。
三维扫描仪（照相式）
点云数据（三维扫描数据）
NURBS曲面数据
三维实体数据
STL数据
逆向工程软件或其他CAD软件
CAM加工
进一步设计修改
快速成型

CAE（有限元分析）在减振器结构分析工程中的应用技术路线（工艺，流程）：
一、了解减振器工作原理,进行先对纯阀片结构减振器内部阀系的有限元分析;
1.撑握ANSYS结构分析方法，先选择有代表的减振器产品（如：纯阀片结构的ＭＹ-80）对其进建立模，并进行结构上的受力分析。
2.进一步了ANSYS流体分析方法，先选择有代表的减振器产品（如：纯阀片结构的ＭＹ-80）对其进建立模，通过分析流体，了解在流体在减振器工作时对阀片产生的影响。
3.应用ANSYS耦合场分析。考虑了两个或多个工程物理场之间相互作用的分析。如：流体-结构耦合分析。
此问题将演示如何使非线性大变形阀片结构分析与减振器油液动力学分析进行相互耦合分析。
先选择有代表的减振器产品（如：纯阀片结构的ＭＹ-80）对其进建立模，耦合场分析。
5.做物理实验确定阀片材料的S-N疲劳曲线，以便在ANSYS分析中确定阀片材料的疲劳参数。
4.对分析结果组织论证，与实验结果进行比对，确定分析方案是否合理正确。如分析方案确实可进续继下一步，如不下确反回加深学习并实践验证。
二、了解减振器工作原理,进行先对迈福逊结构减振器内部阀系的有限元分析;
1.借荐纯阀片结构的分析模式和方法对迈福逊结构进行分析。以上海通用ＳＧＭ-308减振器为代表进行分析。（步骤同上纯阀片结构类似，这里不在复述）

三、确定纯阀片和迈福逊结构系列的系统分析模式。
1.通过对ＭＹ-80，ＳＧＭ-308结构分析，总结纯阀片和迈福逊结构的分析方法。
2.撑握ANSYS的设计优化模块。对纯阀片和迈福逊结构进行结构优化。

项目实施已具备的基础及条件
三维扫描在减振器逆向工程中的应用方面：
公司以购买三维扫描设备，以邀请专业逆向工程培训公司来培训设计人员。
CAE（有限元分析）在减振器结构分析工程中的应用方面
以邀请知名学俯专业CAE（有限元分析）教授来培训设计人员。
项目实施投入，产出及财务分析
不清楚
项目实施风险分析
三维扫描在减振器逆向工程中的应用方面：
1.公差无法逆向。公差链的分析要我们从头来做。
2.工艺无法逆向。不同的生产工艺，会产生不同的制造质量。
3.平台思想无法逆向。
4.造型的改动是不可避免的。由于没有正向设计能力或思维，改进产品后仍需大量设计验证和物理实验。
CAE（有限元分析）在减振器结构分析工程中的应用方面：
 　　　首先，所研究问题的深度及综合程度都在逐步提高，研究的目光已从单一场分析转向了多场耦合分析，以追求更为真实的模拟结果。CAE软件的优化技术的适应范围也必然随之扩展，不但要求它能解决各种单场问题，而且应该能处理多场耦合过程的优化。减振器设计过程中常会考虑优化其外形使更有利于在汽车在高速行驶时减少振荡阻力，而同时必需虑外形的变更是否有损于设备的其它如力学和热学方面的性能。可见单纯的流体动力学优化只能解决一方面问题，而只有将其内部设备的力学或热学问题耦合分析，才能真正完整的解决问题。
 　  其次，一个优化迭代过程通常是从前处理开始，经过建模、分网、加载、求解和后处理，而优化问题通常需要较多的迭代才能收敛。因此，软件具有统一的数据库是高效的CAE优化过程的前题，这种统一指的是前后处理数据与求解所用的数据应该在同一个数据库中，而不是通过数据文件来传递，这势必降低优化过程的效率。另外，多数通过文件来传递数据的软件的前处理与求解器之间并不完全支持，前处理的数据文件往往在投入求解器之前需要手工修改。这与优化过程的自动性是相抵触的。这种情况一但发生而且不可回避时，要么放弃，要么再为数据文件编制自动修改程序。
     第三，优化过程实际上是一个不断自动修正设计参数的过程，所以要想保证优化过程的流畅，CAE软件必须具有完备高效的参数流程控制技术。流程控制过程中，不但要求将要优化的设计数据可以参数化，而且要求这种流程控制具有判断分支与循环的能力以使软件可以自动应付大型问题在优化过程中出现的各种复杂情况。
       第四，现代的CAE软件通常具备也应当具备非线性处理能力，而非线性问题的收敛控制是多数ＣＡＥ软件的难题。这种技术通常被用来求解高速变形和高度非线性问题，与常用于求解静态或慢速动力学问题的隐式求解技术互补优缺，相得益彰。多数的问题我们可以只选择合适的一种来求解，但并不是所有的问题都可以这样截然分开，比如冲压及回弹过程模拟，通常采用显式方式模拟减振器冲压过程，采用隐式方式模拟回弹过程，那么在这里就必然有一个显式到隐式的切换过程。

项目预期目标
其主要目的是为了改善减振器技术水平，提高生产率，增强经济竞争力。更好年辅助我公司消化，吸收国外减振器先进技术的一系列分析方法和应用技术的组合，缩短新产品研发周期。
CAE（有限元分析）在减振器结构分析工程中的应用预期目标：
1、优化减振器结构设计方案；
2、在减振器设计阶段发现潜在的问题；
3、增加减振器设计和工艺的可靠性；
4、降低减振器原材料成本，提高开发进度；
5、模拟试验方案，减少试验次数；
6、对减振器强度故障件进行有效的分析。

技术指标
1.调研查阅知料 ，确定智能化研发平台的整体思路，
2.软硬件到位调试人员培训，整合初步建立智能化研发平台。
3. 将智能化研发平台运用到产品实际开发。
5. 完善智能化研发平台。