CATIA在現(xiàn)代汽車工業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究

【摘要】在現(xiàn)代汽車工業(yè)設(shè)計(jì)中引入CATIA技術(shù)，可以解決汽車工

業(yè)設(shè)計(jì)中重復(fù)性設(shè)計(jì)，信息資源利用率低的難題，縮短汽車產(chǎn)品開發(fā)周期，具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和應(yīng)用前景。

【關(guān)鍵詞】現(xiàn)代建模技術(shù) CATIA技術(shù) 汽車工業(yè) 發(fā)展優(yōu)勢(shì)

1 三維CAD技術(shù)的發(fā)展

汽車產(chǎn)品設(shè)計(jì)是決定產(chǎn)品命運(yùn)的關(guān)鍵，也是最重要的環(huán)節(jié)，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)工作決定著產(chǎn)品75%的成本。

三維CAD技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的圖形處理能力和數(shù)值計(jì)算能力，輔助工程技術(shù)人員進(jìn)行工程或產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與分析，達(dá)到理想的目的，并取得創(chuàng)新成果的一種技術(shù)。自計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）技術(shù)誕生以來，已廣泛地應(yīng)用于汽車、電子、建筑、化工、航空航天以及能源交通等領(lǐng)域，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)效率飛速地提高。現(xiàn)已將計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)（CAM）和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理與協(xié)同技術(shù)（PDM）及計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）集于一體即產(chǎn)品的生命周期管理（PLM）。

目前應(yīng)用比較主流的三維CAD軟件有：UGNX、PRO/E、CATIA、CAXA、SOLIDEWORKS等。

2 CATIA的先進(jìn)技術(shù)內(nèi)核

2.1 圖形交互技術(shù)

CAD軟件是產(chǎn)品創(chuàng)新的工具，務(wù)求易學(xué)好用，得心應(yīng)手。一個(gè)友好的、智能化的工作環(huán)境可以開拓設(shè)計(jì)師的思路，解放大腦，讓他把精力集中到創(chuàng)造性的工作中。因此，智能化圖標(biāo)菜單、“拖放式”造型、動(dòng)態(tài)導(dǎo)航器等一系列人性化的功能，為設(shè)計(jì)師提供了方便。此外，筆輸入法草圖識(shí)別、語(yǔ)言識(shí)別和特征手勢(shì)建模等新技術(shù)也正在研究之中。

2.2 智能CAD技術(shù)

CAD/CAM系統(tǒng)應(yīng)用逐步深入，逐漸提出智能化需求.設(shè)計(jì)是一個(gè)含有高度智能的人類創(chuàng)造性活動(dòng)。智能CAD/CAM是發(fā)展的必然方向。智能設(shè)計(jì)在運(yùn)用知識(shí)化、信息化的基礎(chǔ)上，建立基于知識(shí)的設(shè)計(jì)倉(cāng)庫(kù)，及時(shí)準(zhǔn)確地向設(shè)計(jì)師提供產(chǎn)品開發(fā)所需的知識(shí)和幫助，智能地支持設(shè)計(jì)人員，同時(shí)捕獲和理解設(shè)計(jì)人員意圖、自動(dòng)檢測(cè)失誤，回答問題、提出建議方案等。并具有推理功能，使設(shè)計(jì)新手也能做出好的設(shè)計(jì)來，現(xiàn)代設(shè)計(jì)的核心是創(chuàng)新設(shè)計(jì)，人們正試圖把創(chuàng)新技法和人工智能技術(shù)相結(jié)合應(yīng)用到CAD技術(shù)中，用智能設(shè)計(jì)、智能制造系統(tǒng)去創(chuàng)造性指導(dǎo)解決新產(chǎn)品、新工程和新系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造，這樣才能使我們的產(chǎn)品、工程和系統(tǒng)有創(chuàng)造性。

2.3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在CAD中已開始應(yīng)用，設(shè)計(jì)人員在虛擬世界中創(chuàng)造新產(chǎn)品，可以從人機(jī)工程學(xué)角度檢查設(shè)計(jì)效果，可直接操作模擬對(duì)象，檢驗(yàn)操作是否舒適、方便，及早發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)空間布局中的干涉和運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的碰撞等問題，及早看到新產(chǎn)品的外形，從多方面評(píng)價(jià)所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品.虛擬產(chǎn)品建模就是指建立產(chǎn)品虛擬原理或虛擬樣機(jī)的過程.虛擬制造用虛擬原型取代物理原型進(jìn)行加工、測(cè)試、仿真和分析，以評(píng)價(jià)其性能，可制造性、可裝配性、可維護(hù)性和成本、外觀等，基于虛擬樣機(jī)的試驗(yàn)仿真分析，可以在真實(shí)產(chǎn)品制造之前發(fā)現(xiàn)并解決問題，從而降低產(chǎn)品成本.虛擬制造、虛擬工廠、動(dòng)態(tài)企業(yè)聯(lián)盟將成為CAD技術(shù)在電子商務(wù)時(shí)代繼續(xù)發(fā)展的一個(gè)重要方向.另外，隨著協(xié)同技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、概念設(shè)計(jì)面向產(chǎn)品的整個(gè)生命周期設(shè)計(jì)理論和技術(shù)的成熟和發(fā)展，利用基于網(wǎng)絡(luò)的CAD/CAPP/CAM/PDM/ERP集成技術(shù)，實(shí)現(xiàn)真正的全數(shù)字化設(shè)計(jì)和制造，已成為機(jī)械設(shè)計(jì)制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。

3 CATIA在現(xiàn)代汽車工業(yè)中的應(yīng)用

3.1 汽車的零件設(shè)計(jì)更加方便

使用CATIA系統(tǒng)，可以自頂向下，或自底向上的設(shè)計(jì)零件。即可以裝配環(huán)境中設(shè)計(jì)新零件，也可以利用相鄰零件的位置及形狀來設(shè)計(jì)新零件，既方便又快捷，避免了單獨(dú)設(shè)計(jì)零件導(dǎo)致裝配的失敗。資源查找器中的零件回放還可以把零件造型的過程通過動(dòng)畫演示出來，使人一目了然。

3.2 汽車的裝配零件更加直觀

在裝配過程中，資源查找器中的裝配路徑查找器記錄了零件之間的裝配關(guān)系，若裝配不正確即予以顯示，另外，零件還可以隱藏，在隱藏了外部零件的時(shí)候，可清楚地看到內(nèi)部的裝配結(jié)構(gòu)。整個(gè)機(jī)器裝配模型完成后還能進(jìn)行運(yùn)動(dòng)演示，對(duì)于有一定運(yùn)動(dòng)行程要求的，可檢驗(yàn)行程是否達(dá)到要求，及時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行更改，避免了產(chǎn)品生產(chǎn)后才發(fā)現(xiàn)需要修改甚至報(bào)廢。

3.3 設(shè)計(jì)過程以功能為導(dǎo)向縮短了汽車產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期

采用CATIA技術(shù)的參數(shù)化設(shè)計(jì)方法，使得汽車工業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)間縮短了近2/3，大幅度地提高了設(shè)計(jì)和生產(chǎn)效率。在用CATIA進(jìn)行新機(jī)械的開發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)，只需對(duì)其中部分零部件進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和制造，而大部分零部件的設(shè)計(jì)都將繼承以往的信息，使機(jī)械設(shè)計(jì)的效率提高了3-5倍。CATIA具有高度變型設(shè)計(jì)能力，能夠通過快速重構(gòu)，得到一種全新的機(jī)械產(chǎn)品。

3.4 提高了汽車工業(yè)產(chǎn)品的技術(shù)含量和質(zhì)量

由于機(jī)械產(chǎn)品與信息技術(shù)相融合，同時(shí)采用CAD 、CIMS組織生產(chǎn)，機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)有了新發(fā)展。三維CAD技術(shù)采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法，如優(yōu)化、有限元受力分析、產(chǎn)品的虛擬設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)方式和優(yōu)化設(shè)計(jì)等，保證了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量。同時(shí)，大型企業(yè)數(shù)控加工手段完善，再采用CAD/CAPP/CAM進(jìn)行機(jī)械零件加工，一致性很好，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。

結(jié)論

汽車工業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)不僅是衡量一個(gè)國(guó)家科技發(fā)展水平的重要標(biāo)志，也是國(guó)際間科技競(jìng)爭(zhēng)的重點(diǎn)。我國(guó)正處于經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，工業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)只有跟上發(fā)展先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)的世界潮流，將其放在戰(zhàn)略優(yōu)先地位，縮小與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距，在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。

【參考文獻(xiàn)】

[1]黃森彬主編.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ).高等教育出版社.

[2]榮涵銳.新編機(jī)械設(shè)計(jì)CAD技術(shù)基礎(chǔ)〔M〕.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

[3]CAD/CAM設(shè)計(jì)與制造業(yè)信息化，北京：CAD/CAM設(shè)計(jì)與制造業(yè)信息化雜志社，2013

[4]馬曉春.我國(guó)現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)[J].森林工程，2013