淺談CAD/CAM技術(shù)在汽車產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用及發(fā)展

王毅

摘 要：CAD/CAM技術(shù)的出現(xiàn)提高了汽車產(chǎn)業(yè)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的效率，并使得成本大幅度的削減。汽車覆蓋件模具生產(chǎn)，車身設(shè)計(jì)，底盤設(shè)計(jì)等領(lǐng)域已經(jīng)廣泛地使用了CAD/CAM技術(shù)。現(xiàn)代汽車工業(yè)的發(fā)展已與CAD/CAM技術(shù)息息相關(guān)，未來(lái)CAD/CAM技術(shù)將會(huì)向一體化，智能化，網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，汽車產(chǎn)業(yè)必將依賴CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的跨越。

關(guān)鍵詞：汽車；CAD/CAM技術(shù)；應(yīng)用；發(fā)展

中圖分類號(hào)：TG241 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）05-0041-02

1 概 述

CAD/CAM技術(shù)的發(fā)明使現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)生了翻天覆地的變化，機(jī)器制造行業(yè)的生產(chǎn)效率大大提高，產(chǎn)品的研發(fā)時(shí)間被極大地縮短。原有的低效率工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)模式即大量手工繪圖，制作小型產(chǎn)品模型，手動(dòng)操作機(jī)床等都被取代。而汽車工業(yè)作為一個(gè)國(guó)家的支柱產(chǎn)業(yè)，每年創(chuàng)造大量社會(huì)財(cái)富的同時(shí)也是CAD/CAM技術(shù)應(yīng)用的主要領(lǐng)域。CAD/CAM技術(shù)的廣泛應(yīng)用使得汽車領(lǐng)域新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期和成本不斷削減，與此同時(shí)產(chǎn)品的質(zhì)量卻在不斷提升。

目前CAD/CAM技術(shù)已經(jīng)在汽車覆蓋件模具生產(chǎn)、車身設(shè)計(jì)、底盤設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)得到了廣泛地應(yīng)用。我國(guó)的CAD/CAM技術(shù)在汽車領(lǐng)域內(nèi)發(fā)展起步較晚，由于基礎(chǔ)薄弱目前還處于追趕階段，但隨著我國(guó)汽車市場(chǎng)的不斷開(kāi)拓和技術(shù)進(jìn)步以及對(duì)先進(jìn)CAD/CAM技術(shù)的不斷學(xué)習(xí)，中國(guó)的CAD/CAM技術(shù)必將在汽車產(chǎn)業(yè)中得到更廣泛的應(yīng)用。

2 CAD/CAM技術(shù)在汽車產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用

2.1 CAD/CAM技術(shù)在汽車覆蓋件模具中的應(yīng)用

汽車覆蓋件是指構(gòu)成汽車車身或駕駛室、覆蓋發(fā)動(dòng)機(jī)和底盤的薄金屬板料制成的異形體表面和內(nèi)部零件。汽車產(chǎn)業(yè)要求大批量，高精度的高效生產(chǎn)汽車覆蓋件就必須依靠汽車覆蓋件模具。但傳統(tǒng)的模具生產(chǎn)方式，即借助工藝模型在仿型機(jī)床上加工模具表面再依靠鉗工進(jìn)行一步調(diào)試來(lái)完成的模式具有開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)，精度低，人力成本大等缺點(diǎn)。

現(xiàn)代的工業(yè)生產(chǎn)講求效率和更新，汽車工業(yè)就是最好的一個(gè)例證，一款新車型所投入研發(fā)時(shí)間越少，產(chǎn)品就能盡早投入市場(chǎng)，搶占先機(jī)。但是汽車覆蓋件模具由于其表面復(fù)雜，結(jié)構(gòu)尺寸較大以及材料較薄等特點(diǎn)，在汽車的研發(fā)周期里占據(jù)大量時(shí)間，并且其開(kāi)發(fā)成本和質(zhì)量也難以把控。因此汽車覆蓋件模具的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)急需一次技術(shù)的革新。

CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用使得三維參數(shù)化建模和數(shù)控加工進(jìn)入了汽車覆蓋件模具的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)領(lǐng)域。汽車覆蓋件模具的設(shè)計(jì)主要包括兩大部分，工藝設(shè)計(jì)部分以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分。工藝設(shè)計(jì)部分是針對(duì)汽車覆蓋件復(fù)雜的曲面進(jìn)行的。汽車覆蓋件的曲面繁多，形狀復(fù)雜，模具的設(shè)計(jì)有著極高的難度。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)CAD的應(yīng)用將極有效的解決這一復(fù)雜曲面的設(shè)計(jì)問(wèn)題。利用CAD軟件可以以多種方式實(shí)現(xiàn)三維曲面建模，同時(shí)參數(shù)化建模方式使得汽車覆蓋件的設(shè)計(jì)過(guò)程更加的靈活和高效。汽車覆蓋件模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分是以工藝設(shè)計(jì)部分為前提，對(duì)模具進(jìn)行結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，材料的選擇以及強(qiáng)度的校核。這一部分仍然需要借助CAD/CAM的強(qiáng)大功能實(shí)現(xiàn)快速高效地建模與仿真。在汽車覆蓋件模具的制造過(guò)程中，CAD/CAM技術(shù)也發(fā)揮著強(qiáng)大的作用。

根據(jù)已經(jīng)建好的三維模型將模具的特征用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行表示，然后可以進(jìn)一步生成刀具加工的軌跡文件，利用先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床實(shí)現(xiàn)最后一步的制造。由于計(jì)算機(jī)模型的高計(jì)算精度，模具在制造過(guò)程中也保持較高的精度，曲面更加光滑，減少了制造誤差，提高了產(chǎn)品的精度和美觀性。

2.2 CAD/CAM技術(shù)在汽車車身中的應(yīng)用

汽車的車身是汽車最為關(guān)鍵的部分之一，它不僅關(guān)系著汽車的行駛阻力還影響著汽車的外觀。在現(xiàn)代消費(fèi)者的評(píng)價(jià)指標(biāo)中，汽車的車身是否美觀占有著極大的比重。因此各大汽車生產(chǎn)制造商在汽車車身設(shè)計(jì)與制造上投入了大量人力和物力。此外，汽車產(chǎn)品的改型主要也是在車身方面變化，而汽車其它結(jié)構(gòu)往往改變不大。

總的來(lái)說(shuō)，汽車車身的設(shè)計(jì)與研發(fā)通常決定著新車型的研發(fā)與制造周期以及推向市場(chǎng)后的銷量。

汽車的車身是由許多復(fù)雜的空間曲面組成，其設(shè)計(jì)關(guān)系空氣動(dòng)力學(xué)，材料學(xué)以及工藝美學(xué)等，并且制造難度較高，成本較大。傳統(tǒng)的汽車車身設(shè)計(jì)需要繪制大量的效果圖和制作油泥模型。由于車身空間曲面的復(fù)雜性，繪制的圖紙往往無(wú)法精確的表示車身的特征而且在較長(zhǎng)的設(shè)計(jì)和制造周期里，車身的數(shù)據(jù)被多個(gè)環(huán)節(jié)傳遞，導(dǎo)致尺寸的誤差不斷積累。利用CAD/CAM技術(shù)可以有效的提升車身設(shè)計(jì)和制造的效率。CAD/CAM的幾何造型功能使得車身的復(fù)雜曲面特征得到精確的表現(xiàn)，工程技術(shù)人員可以根據(jù)研發(fā)的需求根據(jù)總體布置草圖和透視圖不斷修改曲面特征，節(jié)省了大量的時(shí)間并且汽車車身的特征更加立體，清晰地被表現(xiàn)出來(lái)。

除了幾何設(shè)計(jì)造型， 還可以利用CAD/CAM技術(shù)對(duì)車身進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及結(jié)構(gòu)分析。對(duì)車身進(jìn)行有限元分析和碰撞性能分析可以減少實(shí)際分析的時(shí)間和成本。

最后CAD/CAM系統(tǒng)還可根據(jù)車身的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行沖壓工藝設(shè)計(jì)和生成數(shù)控編程程序，在車身的制造階段利用CAD/CAM技術(shù)實(shí)現(xiàn)了更加自動(dòng)化，精確化，高效化的制造。

2.3 CAD/CAM技術(shù)在汽車底盤中的應(yīng)用

汽車的底盤是汽車運(yùn)動(dòng)和承載的基礎(chǔ)，許多重要零件都安裝在汽車的底盤上。隨著現(xiàn)代汽車工業(yè)的發(fā)展，底盤不僅僅是機(jī)械裝置的集成還集合了許多新的功能，使得汽車舒適性和平穩(wěn)性得到提高。

汽車底盤上安裝的零件繁多，且位置復(fù)雜，如果不按照一定的布置順序，零件之間易產(chǎn)生互相干涉。利用CAD/CAM技術(shù)可以在整車模型的三維坐標(biāo)系中準(zhǔn)確的定位零件的坐標(biāo)位置，然后進(jìn)行精確的裝配。

此外， 在設(shè)計(jì)完成后還可以利用CAD/CAM技術(shù)進(jìn)行各個(gè)零件之間的干涉檢查，包括位置干涉檢查和運(yùn)動(dòng)干涉檢查。

綜合來(lái)說(shuō)，CAD/CAM技術(shù)使得底盤的零件裝配更加高效，準(zhǔn)確。

3 CAD/CAM技術(shù)在汽車產(chǎn)業(yè)中的發(fā)展

CAD/CAM技術(shù)自從問(wèn)世以來(lái)在汽車產(chǎn)業(yè)中得到了廣泛地應(yīng)用和推廣，隨著汽車工業(yè)不斷發(fā)展，與之配套的CAD/CAM技術(shù)也在不斷地發(fā)展當(dāng)中。

目前CAD/CAM技術(shù)正向著一體化，智能化，網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。CAD/CAM軟件的不斷開(kāi)發(fā)使得CAD/CAM技術(shù)集設(shè)計(jì)，仿真，制造，管理等功能于一體，使得CAD/CAM技術(shù)的功能更加強(qiáng)大。而隨著人工智能技術(shù)的突飛猛進(jìn)，CAD/CAM系統(tǒng)開(kāi)始向智能專家系統(tǒng)發(fā)展，人機(jī)關(guān)系更加和諧，使用起來(lái)更加方便，智能。

最后信息技術(shù)的發(fā)展使CAD/CAM技術(shù)走向了網(wǎng)絡(luò)化，各個(gè)微機(jī)或工作站可以互相傳遞信息，使整個(gè)系統(tǒng)連成網(wǎng)絡(luò)，便于解決更加復(fù)雜的問(wèn)題。

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