CAD/CAE技術(shù)在汽車模具中的應(yīng)用進(jìn)展

劉峰

摘要：隨著模具技術(shù)的不斷進(jìn)步，CAD/CAE技術(shù)已經(jīng)越來(lái)越廣泛地應(yīng)用到模具的設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)于模具質(zhì)量的提高發(fā)揮著重要的作用。

關(guān)鍵詞：CAD技術(shù)；覆蓋件模具；汽車車身；汽車底盤

中圖分類號(hào)：RT64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-3178（2018）20-0365-01

前言：

20世紀(jì)60年代初，CAD技術(shù)首先被應(yīng)用于機(jī)器制造行業(yè)，如飛機(jī)制造、汽車制造、船舶制造等。到20世紀(jì)70年代后期，微型計(jì)算機(jī)、大容量存儲(chǔ)技術(shù)和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的飛速發(fā)展，使CAD技術(shù)在工程上的應(yīng)用從單獨(dú)的分析計(jì)算變成大量信息存儲(chǔ)、檢索、繪圖、計(jì)算融為一體的獨(dú)立系統(tǒng)，CAD技術(shù)貫穿到設(shè)計(jì)、制造、管理的全過(guò)程中。

1 模具CAD/CAM技術(shù)產(chǎn)生的背景及意義

模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)工業(yè)之一。模具是工業(yè)生產(chǎn)中的基礎(chǔ)工藝裝備，是一種高附加值的高精密型產(chǎn)品，也是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要領(lǐng)域，其技術(shù)水平的高低已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平的重要標(biāo)志。隨著工業(yè)的發(fā)展，特別是CAD/CAM/CAE技術(shù)的飛速發(fā)展，極大地推動(dòng)了模具的發(fā)展。模具CAD（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD-Computer Aided Designl/CAM f計(jì)算機(jī)輔助制造computer Aided Manufacturing）可以顯著縮短從設(shè)計(jì)到制造的周期，節(jié)省時(shí)間，提高生產(chǎn)效率并大幅度降低成本，將技術(shù)人員從繁冗的計(jì)算、繪圖和NC編者編程工作解放出來(lái)，使其可以從事更多創(chuàng)造勞動(dòng)。同時(shí)模具CAD/CAM技術(shù)為模具工業(yè)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持，滿足了目前用戶提出的“短交貨期”、“高精度”、“低成本”的迫切要求。為企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造和生產(chǎn)水平的發(fā)展帶來(lái)了質(zhì)的飛躍。

2 CAD/CAM技術(shù)在汽車中的應(yīng)用特點(diǎn)

2.1 技術(shù)先進(jìn)

采用CAD軟件可提供優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)圖形輸入、優(yōu)化排樣、工藝分析和計(jì)算、對(duì)尺寸和公差的處理以及尺寸自動(dòng)標(biāo)注等。

2.2 高效、節(jié)約和自動(dòng)化程度高

提供快捷的汽車設(shè)計(jì)方法，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)過(guò)程，縮短設(shè)計(jì)周期。對(duì)毛坯排樣優(yōu)化可提高材料利用率，提高工效，可避免出現(xiàn)差錯(cuò)，這是設(shè)計(jì)者手工設(shè)計(jì)根本無(wú)法比擬的。

2.3 加工質(zhì)量高

把設(shè)計(jì)和加工過(guò)程聯(lián)系起來(lái)，采用先進(jìn)加工技術(shù)，可消除加工中的人為誤差，保證加工質(zhì)量。

CAD、CAM是實(shí)現(xiàn)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效益的不可分割的兩個(gè)組成部分。如只完成CAD技術(shù)的開發(fā)，而不實(shí)現(xiàn)CAM的應(yīng)用，不形成CAD/CAM一體化，CAD技術(shù)開發(fā)應(yīng)用則基本失去其實(shí)際意義。

3 CAD/CAM技術(shù)在汽車中的應(yīng)用

3.1 CAD/CAM技術(shù)在汽車模具中的應(yīng)用

模具是指能夠生產(chǎn)出具有一定形狀和尺寸要求的零件的一種生產(chǎn)工具，也就是人們通常所說(shuō)的模子。模具生產(chǎn)具有高效、節(jié)材、成本低、保證質(zhì)量等一系列優(yōu)點(diǎn)。

汽車新產(chǎn)品開發(fā)的決定性環(huán)節(jié)是汽車覆蓋件模具的設(shè)計(jì)，是由設(shè)計(jì)人員運(yùn)用專業(yè)知識(shí)和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)綜合推理與計(jì)算完成的。傳統(tǒng)的覆蓋件模具制造方法是先制造主板、主模型和工藝模型，然后利用工藝模型為靠模在仿型機(jī)床上加工模具表面，最后由鉗工裝配、調(diào)試成合格模具，不僅工藝流程長(zhǎng)，模具表面精度低，而且存在著對(duì)模具制造工人要求高等缺點(diǎn)。因此實(shí)現(xiàn)覆蓋件模具CAD/CAD是汽車工業(yè)迫切需要解決的一項(xiàng)技術(shù)難題。

汽車覆蓋件模具CAD/CAD系統(tǒng)的特點(diǎn)是利用計(jì)算機(jī)及其外圍設(shè)備在各層次計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)的支持下，完成模具方案設(shè)計(jì)、金屬板料沖壓成形過(guò)程分析、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具數(shù)控加工刀具運(yùn)動(dòng)軌跡生成和控制數(shù)控機(jī)床進(jìn)行模具加工等工作。

上世紀(jì)末，國(guó)外汽車公司就開始了模具CAD/CAD技術(shù)的研究。這一研究主要用于汽車車身的設(shè)計(jì)，并且各大汽車公司也建立了自己的CAD/CAM系統(tǒng)，并將其應(yīng)用于模具設(shè)計(jì)與制造。目前，模具CAD/CAM技術(shù)也應(yīng)用于我國(guó)許多企業(yè)，并在計(jì)算機(jī)自動(dòng)編程技術(shù)取得了豐富的經(jīng)驗(yàn)，大大提高了模具的使用精度和生產(chǎn)率。然而，現(xiàn)在我國(guó)還有許多企業(yè)仍然停留在手工設(shè)計(jì)模具的階段，其模具CAD/CAM技術(shù)工作也只是用計(jì)算機(jī)進(jìn)行二維設(shè)計(jì)，只有少數(shù)企業(yè)的汽車模具設(shè)計(jì)和制造水平接近于國(guó)際先進(jìn)水平。

現(xiàn)在，由于我國(guó)汽車模具的設(shè)計(jì)及制造效率低，設(shè)計(jì)方法也很難適應(yīng)汽車工業(yè)發(fā)展需要，這導(dǎo)致了我國(guó)設(shè)計(jì)開發(fā)的新車型與發(fā)達(dá)國(guó)家相比相差甚遠(yuǎn)。而花高價(jià)錢從國(guó)外引進(jìn)CAD/CAM技術(shù)又會(huì)嚴(yán)重阻礙我國(guó)汽車產(chǎn)品的更新?lián)Q代。要提高我國(guó)汽車設(shè)計(jì)及制造水平我們只能研發(fā)自己的模具CAD/CAM技術(shù)，并以國(guó)外先進(jìn)的通用計(jì)算機(jī)造型軟件為基礎(chǔ)進(jìn)行二次再開發(fā)，從而提高我國(guó)模具CAD技術(shù)的發(fā)展。

3.2 CAD/CAM技術(shù)在汽車車身中的應(yīng)用

汽車車身是汽車的重要組成部分，是整個(gè)汽車零部件的載體，它的質(zhì)量在汽車制造技術(shù)中占有很重要的地位。現(xiàn)在，汽車車身技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r反映出一個(gè)國(guó)家的汽車工業(yè)水平，要是我國(guó)的汽車工業(yè)水平趕超世界先進(jìn)水平，關(guān)鍵是提高汽車車身設(shè)計(jì)和制造水平。

國(guó)外現(xiàn)代車身開發(fā)已進(jìn)入采用“并行生產(chǎn)”的方式和無(wú)圖紙化的階段?！安⑿猩a(chǎn)”可以減小重復(fù)設(shè)計(jì)的麻煩，縮短修改設(shè)計(jì)的時(shí)間：并讓生產(chǎn)部門盡早獲悉產(chǎn)品的設(shè)計(jì)意圖、分析新設(shè)計(jì)的可行性。這些都是通過(guò)CAD/CAM一體化實(shí)現(xiàn)的，即車身開發(fā)過(guò)程由一個(gè)“工程數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)”管理，統(tǒng)一信息流，統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫(kù)。這樣可以提高車身開發(fā)的效率，又便于保證質(zhì)量。

我國(guó)已建成的CAD/CAM系統(tǒng)，目前由于缺乏人才去充分開發(fā)和應(yīng)用，還沒(méi)有形成CAD/CAM系統(tǒng)技術(shù)。在汽車車身CAD方面上是沿用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法基礎(chǔ)上作局部的輔助，主要是在表面集合圖形和線圖形上取得效益。在CAM方面，各汽車廠首先將力量投入到車身模具的曲面數(shù)控加工，以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的曲面方型加工，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

3.3 CAD/CAM技術(shù)在汽車底盤中的應(yīng)用

汽車底盤是汽車設(shè)計(jì)中重要的一環(huán)，對(duì)汽車產(chǎn)品質(zhì)量起決定性作用?，F(xiàn)在由于計(jì)算機(jī)在汽車上的應(yīng)用汽車底盤發(fā)生了重大變革，它改變了汽車傳統(tǒng)的機(jī)械裝置，并增加了許多新的功能，使汽車的駕駛更為簡(jiǎn)單方便，乘坐更為舒服安全。

汽車底盤在布置設(shè)計(jì)時(shí)都是在三維空間內(nèi)完成的，因此在設(shè)計(jì)中為了建立整車坐標(biāo)系及總稱的坐標(biāo)系，設(shè)計(jì)人員必須在CAD/CAM系統(tǒng)中準(zhǔn)確確定零部件位置。在已經(jīng)建立的整車坐標(biāo)系及總稱的坐標(biāo)系中建立數(shù)學(xué)模型，用坐標(biāo)點(diǎn)的方法完成總稱裝配。在設(shè)計(jì)完成后，CAD/CAM系統(tǒng)還要進(jìn)行干涉檢查，包括位置干涉檢查和運(yùn)動(dòng)干涉檢查。

4 結(jié)語(yǔ)

CAD/CAM技術(shù)在我國(guó)汽車行業(yè)中的應(yīng)用，雖然帶動(dòng)了汽車在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)方面的變革，但和國(guó)外先進(jìn)技術(shù)水平相比還存在著相當(dāng)大的差距?，F(xiàn)在CAD技術(shù)正向著集成化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化等方面發(fā)展，我們只有抓住時(shí)機(jī)，積極研發(fā)，才能跟上世界科技發(fā)展的步伐，與時(shí)俱進(jìn)，和其他國(guó)家汽車發(fā)展方向保持一致，提高我國(guó)CAD技術(shù)在汽車行業(yè)應(yīng)用水平。

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