引言

　　CAD/CAE/CAM技術(shù)已廣泛應(yīng)用于汽車避晾、航空航天纬朝、機(jī)械个绍、電子和建筑等諸多領(lǐng)域，特別是在汽車行業(yè)写穴，CAD/CAE/CAM技術(shù)的應(yīng)用更為普及惰拱。在發(fā)達(dá)國家，CAD/CAE/CAM技術(shù)的應(yīng)用已有30多年的歷史星肤。通用汽車公司利用此技術(shù)每28天出一款新車型搜栽，波音777飛機(jī)從設(shè)計到加工的全過程無需一張圖紙。我國在汽車行業(yè)中的骨干企業(yè)及一些企業(yè)的部分車間已較為普遍地引進(jìn)了CAD/ CAE/ CAM技術(shù)用于實(shí)際產(chǎn)品的開發(fā)溢牡，如零部件贱供、覆蓋件的設(shè)計，整車性能的分析粉怯、自動生成數(shù)控加工程序等犁鹤。

　　1 CAD/CAE/CAM系統(tǒng)的軟硬件組成與流程

　　(1)系統(tǒng)工作站 可以運(yùn)行于UNIX和NT兩種平臺之上，如目前流行的工作站硬件平臺SGI,HP,SUN,DEC,IBM等;

　　(2)工作站和數(shù)控機(jī)床之間的傳輸系統(tǒng) 可建立以太網(wǎng)或客戶/服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)险朴，實(shí)現(xiàn)了工作站和微機(jī)終端舞轧、數(shù)控機(jī)床、三坐標(biāo)測量儀的聯(lián)網(wǎng)使用;

　　(3)數(shù)控加工設(shè)備 企業(yè)應(yīng)根據(jù)自身的產(chǎn)品復(fù)雜程度、加工難度羞菊、資金狀況等因素購買合適的加工設(shè)備;

　　(4)測量及檢測設(shè)備 包括三坐標(biāo)測量儀在內(nèi)的各種測量設(shè)備是獲取設(shè)計數(shù)據(jù)的重要來源贫巴，對一些具有復(fù)雜表面形狀的產(chǎn)品而言，利用三坐標(biāo)測量儀取得表面若干點(diǎn)的空間位置隐户，然后利用CAD/ CAM系統(tǒng)的曲面功能可以方便地生成零件實(shí)體模型以進(jìn)行后續(xù)工作炕婶，利用三坐標(biāo)測量儀在對實(shí)車測量的基礎(chǔ)上，再適當(dāng)修改莱预，則可形成新的汽車造型;

　　(5)系統(tǒng)軟件 CAD/ CAE/ CAM軟件系統(tǒng)有UG,EUCLID,CATIA,STRIM一100 ,IDEAS,CI MATRON ,CV等柠掂，企業(yè)應(yīng)根據(jù)自身情況選用不同軟件的不同模塊以滿足自身需求。

　　2 實(shí)施CAD/ CAE/ CAM項(xiàng)目的全過程

　　以下以某汽車廠為例锁施，論述CAD/ CAE/ CAM項(xiàng)目從需求分析、方案設(shè)計及方案實(shí)施的全過程杖们。

　　2.1項(xiàng)目需求分析

　　根據(jù)對企業(yè)的技術(shù)要求和現(xiàn)狀分析悉抵，確定出企業(yè)的基本需求為:

　　·輕型卡車零部件的三維實(shí)體結(jié)構(gòu)設(shè)計，參數(shù)化特征化結(jié)構(gòu)設(shè)計;

　　·各類整車產(chǎn)品(包括前橋摘完、車架姥饰、傳動系、動力總成等)的裝配設(shè)計(能完成包括自頂向下及自底向上兩種工作模式)孝治、干涉檢查列粪、自動生成裝配明細(xì)表;

　　·產(chǎn)品的二維工程圖繪制(符合國家尺寸標(biāo)準(zhǔn)、公差與配合谈飒、漢字標(biāo)注等);

　　·產(chǎn)品的機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析岂座、動力學(xué)分析;

　　·產(chǎn)品的有限元分析、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析隅昌、運(yùn)動仿真模擬分析拉诲、系統(tǒng)動態(tài)分析和動態(tài)干涉檢查;

　　·軟件網(wǎng)絡(luò)浮動，并支持漢字用戶界面;

　　·提供國家標(biāo)準(zhǔn)漢字字庫等琼护。

　　2.2 針對企業(yè)的集成化解決方案

　　(1)總體方案設(shè)計的指導(dǎo)思想經(jīng)過與企業(yè)技術(shù)人員威卑、專家及領(lǐng)導(dǎo)的討論，認(rèn)為整個系統(tǒng)的設(shè)計和長期規(guī)劃應(yīng)遵循以下幾大原則:

　　·集成系統(tǒng)方案具有先進(jìn)性菌熬，考慮全面您凸，在全國的汽車行業(yè)具有代表性;

　　·集成系統(tǒng)方案具有實(shí)用性、可擴(kuò)展性炊撕，系統(tǒng)建設(shè)完畢后宠宗，短期可以見效，長期可以逐步發(fā)展秦物、升級;

　　·集成系統(tǒng)應(yīng)便于將來并入CI MS規(guī)劃瞒谱，易于與PDM.MRPII等集成;

　　·對于新興的欠成熟技術(shù)須反復(fù)討論、慎重處理，以免影響整個系統(tǒng)的實(shí)施萤榔。

　　(2)軟件模塊的選配

　　·入口通道主要功能為:視圖管理鸯乃、質(zhì)量特性、打印機(jī)及繪圖機(jī)驅(qū)動跋涣、網(wǎng)絡(luò)支持缨睡、數(shù)據(jù)庫管理、工程電子表格陈辱，設(shè)計優(yōu)化迭代;

　　·二維繪圖主要功能為:與實(shí)體相關(guān)的二維工程圖生成奖年，自動剖視圖生成，自動視圖布置及尺寸標(biāo)注沛贪，參數(shù)化草圖功能陋守，工程圖以實(shí)體造型為基礎(chǔ)，避免了視圖的尺寸錯誤利赋∷溃可生成汽車各零部件和裝配的二維工程圖，自動生成裝配圖的零件明細(xì)表;

　　·特征造型和實(shí)體造型主要功能為:提供基于約束的參數(shù)化特征建模媚送，與傳統(tǒng)的非參數(shù)化線框中燥，曲面，實(shí)體造型有機(jī)地結(jié)合在一起塘偎，汽車各部件的實(shí)體造型疗涉，可用于設(shè)計汽車的各類結(jié)構(gòu)件;

　　·用戶自定義特征主要功能為:可借助用戶自定義特征建立參數(shù)化標(biāo)準(zhǔn)件庫;

　　·模型裝配主要功能為:可方便地根據(jù)約束配合關(guān)系進(jìn)行裝配，并可進(jìn)行參數(shù)化裝配定位战凿，裝配過程可加進(jìn)約束條件图漓，對無限個部件組成的裝配可進(jìn)行隱藏線消除、干涉分析媒龟、計算干涉的體積码杆，可用于汽車整車、車架以及各部件的裝配;

　　·有限元前后處理及分析主要功能為:可完成汽車各零件的強(qiáng)度分析揖们、應(yīng)力/應(yīng)變分析磁应、整車的動力學(xué)振動模態(tài)分析及發(fā)動機(jī)的線性穩(wěn)態(tài)分析、熱力學(xué)分析;

　　·機(jī)構(gòu)分析主要功能為:可完成整車的各機(jī)構(gòu)運(yùn)動部件的分析和仿真捣潭，并可完成發(fā)動機(jī)汽缸內(nèi)的活塞運(yùn)動分析和仿真部糠、變速器內(nèi)各部件的運(yùn)動分析和仿真。

　　(3)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計方案原則

　　本網(wǎng)絡(luò)方案的設(shè)計是基于下列原則:

　　·采用業(yè)界最高性能的交換引擎军霸，以線速進(jìn)行包的轉(zhuǎn)發(fā)與交換;

　　·所有上連快速以太網(wǎng)交換端口均具有全雙工(Full Duplex)功能;

　　·模塊化設(shè)計的硬件;

　　·分布式的交換架構(gòu);

　　·分布式的網(wǎng)絡(luò)管理架構(gòu);

　　·統(tǒng)一的管理平臺;

　　·提供圖形用戶界面(GUI)提甚，方便管理;

　　·所有交換機(jī)端口的RMON支持;

　　·良好的擴(kuò)展性。

　　根據(jù)上述原則可采用如下方案(見圖2):一臺美國Cisc幻彪。公司的Catalyst 1900桌面型以太網(wǎng)交換機(jī)褪储，利用此交換機(jī)的背板高速總線(可高達(dá)320 Mbps)為整個網(wǎng)絡(luò)的主干卵渴，并為各科室用戶提供交換式的lOM師、的以太網(wǎng)端口以滿足用戶的需求鲤竹。同時浪读，提供100 Mbps的快速以太網(wǎng)接口，以連接網(wǎng)絡(luò)中心的服務(wù)器辛藻，為服務(wù)器提供充足的連接帶寬碘橘。這個方案的優(yōu)點(diǎn)是具有最佳的性能價格比，Catalyst 1900桌面型交換機(jī)可提供一個易于管理的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)吱肌，同時可滿足用戶訪問所需的交換性能痘拆。

　　2.3方案實(shí)施

　　(1)在確立汽車行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和產(chǎn)品編碼的基礎(chǔ)上氮墨，逐步建立汽車行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)(設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)纺蛆、工藝標(biāo)準(zhǔn)、計算標(biāo)準(zhǔn)……)及標(biāo)準(zhǔn)件庫规揪、通用件桥氏、常用件和互換件庫，建立汽車常用材料庫畴垃，建立汽車產(chǎn)品的歷史數(shù)據(jù)庫栈站，為行業(yè)內(nèi)的企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)提供實(shí)用疟弹、可靠的共性基礎(chǔ)庫;

　　(2)指導(dǎo)幫助企業(yè)建立基于行業(yè)內(nèi)的編碼規(guī)范(指產(chǎn)品鲫畸、零件、材料福晋、圖檔…);

　　(3)通過幫助企業(yè)實(shí)際產(chǎn)品的開發(fā)霜宙，使其盡快掌握汽車的零部件、覆蓋件逼税、車架堕武、傳動系統(tǒng)、發(fā)動機(jī)的設(shè)計惜选、裝配技術(shù)等;

　　(4)在掌握利用軟件進(jìn)行零部件設(shè)計建模的基礎(chǔ)上夫泛，掌握總體方案設(shè)計(自上而下的裝配設(shè)計)和整車的概念設(shè)計;

　　(5)指導(dǎo)幫助企業(yè)盡快掌握并行工程技術(shù)，其中包括:a)用三坐標(biāo)測量仿型對象的正確方法和技巧;b)三坐標(biāo)測得的空間點(diǎn)數(shù)據(jù)集準(zhǔn)確地進(jìn)入軟件環(huán)境中的方法;c)這些點(diǎn)數(shù)據(jù)集在軟件環(huán)境中處理成曲面形體的重建方法和評估檢查方法;d)以此曲面構(gòu)造設(shè)計對象模型(數(shù)字模型)的方法且仔。

　　(6)通過一實(shí)例使企業(yè)掌握產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析的方法伸畅，對汽車的主要結(jié)構(gòu)件(車架、發(fā)動機(jī)凹蜂、動力系統(tǒng)馍驯、傳動剎車系統(tǒng))進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度玛痊、受力的分析汰瘫，并能對車架狂打、發(fā)動機(jī)中的運(yùn)動件進(jìn)行運(yùn)動學(xué)分析，得到運(yùn)動特性的數(shù)據(jù)混弥。

　　3 提高應(yīng)用水平是關(guān)鍵

　　在設(shè)計趴乡、實(shí)施一個完整的CAD/ CAE/ CAM工程時，應(yīng)從單純的軟硬件安裝調(diào)試中超出剑逃，

　　將大量的精力用于幫助使用者提高應(yīng)用水平浙宜。在計算機(jī)軟硬件高度發(fā)達(dá)的今天，如何提高使用者的實(shí)際應(yīng)用水平蛹磺，使其真正從中獲益粟瞬，是推廣普及高新技術(shù)手段的關(guān)鍵。

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