CATIA在現代汽車工業設計中的應用研究

【摘要】在現代汽車工業設計中引入CATIA技術，可以解決汽車工

業設計中重復性設計，信息資源利用率低的難題，縮短汽車產品開發周期，具有巨大的經濟效益和應用前景。

【關鍵詞】現代建模技術 CATIA技術 汽車工業 發展優勢

1 三維CAD技術的發展

汽車產品設計是決定產品命運的關鍵，也是最重要的環節，產品的設計工作決定著產品75%的成本。

三維CAD技術是利用計算機強大的圖形處理能力和數值計算能力，輔助工程技術人員進行工程或產品的設計與分析，達到理想的目的，并取得創新成果的一種技術。自計算機輔助設計（CAD）技術誕生以來，已廣泛地應用于汽車、電子、建筑、化工、航空航天以及能源交通等領域，產品的設計效率飛速地提高。現已將計算機輔助制造技術（CAM）和產品數據管理與協同技術（PDM）及計算機集成制造系統（CIMS）集于一體即產品的生命周期管理（PLM）。

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

2 CATIA的先進技術內核

2.1 圖形交互技術

CAD軟件是產品創新的工具，務求易學好用，得心應手。一個友好的、智能化的工作環境可以開拓設計師的思路，解放大腦，讓他把精力集中到創造性的工作中。因此，智能化圖標菜單、“拖放式”造型、動態導航器等一系列人性化的功能，為設計師提供了方便。此外，筆輸入法草圖識別、語言識別和特征手勢建模等新技術也正在研究之中。

2.2 智能CAD技術

CAD/CAM系統應用逐步深入，逐漸提出智能化需求.設計是一個含有高度智能的人類創造性活動。智能CAD/CAM是發展的必然方向。智能設計在運用知識化、信息化的基礎上，建立基于知識的設計倉庫，及時準確地向設計師提供產品開發所需的知識和幫助，智能地支持設計人員，同時捕獲和理解設計人員意圖、自動檢測失誤，回答問題、提出建議方案等。并具有推理功能，使設計新手也能做出好的設計來，現代設計的核心是創新設計，人們正試圖把創新技法和人工智能技術相結合應用到CAD技術中，用智能設計、智能制造系統去創造性指導解決新產品、新工程和新系統的設計制造，這樣才能使我們的產品、工程和系統有創造性。

2.3 虛擬現實技術

虛擬現實技術在CAD中已開始應用，設計人員在虛擬世界中創造新產品，可以從人機工程學角度檢查設計效果，可直接操作模擬對象，檢驗操作是否舒適、方便，及早發現產品結構空間布局中的干涉和運動機構的碰撞等問題，及早看到新產品的外形，從多方面評價所設計的產品.虛擬產品建模就是指建立產品虛擬原理或虛擬樣機的過程.虛擬制造用虛擬原型取代物理原型進行加工、測試、仿真和分析，以評價其性能，可制造性、可裝配性、可維護性和成本、外觀等，基于虛擬樣機的試驗仿真分析，可以在真實產品制造之前發現并解決問題，從而降低產品成本.虛擬制造、虛擬工廠、動態企業聯盟將成為CAD技術在電子商務時代繼續發展的一個重要方向.另外，隨著協同技術、網絡技術、概念設計面向產品的整個生命周期設計理論和技術的成熟和發展，利用基于網絡的CAD/CAPP/CAM/PDM/ERP集成技術，實現真正的全數字化設計和制造，已成為機械設計制造業的發展趨勢。

3 CATIA在現代汽車工業中的應用

3.1 汽車的零件設計更加方便

使用CATIA系統，可以自頂向下，或自底向上的設計零件。即可以裝配環境中設計新零件，也可以利用相鄰零件的位置及形狀來設計新零件，既方便又快捷，避免了單獨設計零件導致裝配的失敗。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候，可清楚地看到內部的裝配結構。整個機器裝配模型完成后還能進行運動演示，對于有一定運動行程要求的，可檢驗行程是否達到要求，及時對設計進行更改，避免了產品生產后才發現需要修改甚至報廢。

3.3 設計過程以功能為導向縮短了汽車產品的設計周期

采用CATIA技術的參數化設計方法，使得汽車工業設計時間縮短了近2/3，大幅度地提高了設計和生產效率。在用CATIA進行新機械的開發設計時，只需對其中部分零部件進行重新設計和制造，而大部分零部件的設計都將繼承以往的信息，使機械設計的效率提高了3-5倍。CATIA具有高度變型設計能力，能夠通過快速重構，得到一種全新的機械產品。

3.4 提高了汽車工業產品的技術含量和質量

由于機械產品與信息技術相融合，同時采用CAD 、CIMS組織生產，機械產品設計有了新發展。三維CAD技術采用先進的設計方法，如優化、有限元受力分析、產品的虛擬設計、運動方式和優化設計等，保證了產品的設計質量。同時，大型企業數控加工手段完善，再采用CAD/CAPP/CAM進行機械零件加工，一致性很好，保證了產品的質量。

結論

汽車工業設計技術不僅是衡量一個國家科技發展水平的重要標志，也是國際間科技競爭的重點。我國正處于經濟發展的關鍵時期，工業設計技術只有跟上發展先進設計技術的世界潮流，將其放在戰略優先地位，縮小與發達國家的差距，在激烈的市場競爭中立于不敗之地。

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