中国汽车行业中CAD的应用

中国汽车行业中CAD的应用

CAD是Computer Aided Design的简称，即计算机辅助设计。对CAD的理解可以分为三个层次，分别赋予“D”不同的解释：“Drawing”、“Design”、“Development”，即“绘图”、“设计”和“开发”。

汽车行业是CAD技术最先应用的领域之一，国外一些著名的汽车公司很早就自行开发CAD/CAM软件。到现在，CAD/CAM技术几乎被所有汽车公司所采用，可以说CAD技术的应用水平，已经成为评价一个国家汽车工业水平的重要指标。

美国福特汽车公司从上世纪80年代初就开始CAD系统的规划与实施，到了1985年有一半以上的产品设计工作在图形终端上实现，至90年代初，其产品开发全面采用CAD。

在我国，汽车企业也是CAD技术应用的先锋。CAD技术在企业中的成功应用，不仅带来了企业技术上的创新，同时带动了企业经营、管理旧模式的改革。因此，它对我国传统产业的改造、新技术的兴起，以及汽车工业提高国际竞争力等方面，起到了巨大的推动作用。

我国从上世纪70年代开始研究和推广CAD技术，使得CAD技术在国内得到了较广泛的应用，并从中取得了不错的经济回报。到目前为止。国内大型汽车企业已普遍实施了CAD 系统，取代手工业，一些大型汽车企业的CAD应用水平也接近国际先进水平。如中国一汽引进IBM4381为主机在全厂建立了进程和远程工作站，形成了技术信息和CAD中心。同时，有限元结构分析得到了越来越多广泛的应用，完成了大量的车身、车架、发动机缸体、变速器壳体、桥壳等零部件的结构分析。东风汽车公司是我国汽车行业中应用计算机辅助技术最好的单位之一。全厂从事计算机辅助造型设计、工程分析、制造和软件维护人员大约900多人。传统的计算机二维设计已全面普及，整车的三维设计已在各个设计部门进入实用阶段。

但由于我国CAD软件自主研发水平与发达国家之间存在较大的差距，国内一些研究机构和公司推出的CAD系列软件得不到更广泛的应用，市场占有率低，尤其在CAD系统集成方面还是刚刚起步。伴随着我国市场化程度的加深，市场竞争的加剧。迫使汽车行业必须改变传统的设计、制造、管理、销售模式，来提升企业竞争力和市场应变能力。可以说，实施CAD系统是最有效的方式之一。

汽车车身CAD技术的发展将由孤立走向集成，有窜行走向并行。并行工程，既集成的、并行的设计产品及相关过程的系统方法，通过组织多学科产品研发队伍，改造产品开发流程，利用各种计算机辅助工具等手段，在产品开发的早期阶段能及早考虑下游的各种因素，达到缩短产品开发周期、提高产品质量、降低产品成本的目的。并行工程包括以下五个方面平行的过程：

（1）产品性能设计：满足用户要求，提高产品质量；

（2）制造性设计：简化制造过程；

（3）验证性设计：检查各项功能的可靠性；

（4）维护性设计：简化和减少维护要求；

（5）相容性设计：保证产品符合相关法规。

在车身覆盖件设计与制造方面，并行工程要求开发人员从开始就考虑从概念形成到产品报废的整个的生命周期，着重强调设计过程的信息集成。并行工程的核心是一体化设计，此处的设计，不是传统意义上的根据一定的规范，考虑诸多功能要素而进行的绘图工作，而是一种方法，或者说是一种组织形式，它把覆盖件制造的各个环节，诸如产品设计、型面设计、模具设计、加工编程等纳入设计的统筹之下，作为一体化设计的组成部分，各部分和各功能组之间分工明确，又协调合作，从而形成一个统一的、有机的、运转灵活且畅通的整体。

在汽车工业中常用的商业化CAD软件主要有UG、CATIA、ProE等

UG是美国UGS（Unigraphics Solutiobs）公司的主导产品，是集CAD/CAE/CAM于一体的三维参数化软件，是面向制造业的CAID/CAD/CAE/CAM高端软件，是当今最先进、最流行的工业设计软件之一，它集合了概念设计，工程设计，分析与加工制造的功能，实现了优化设计与产品生产过程的结合。UG将CAD/CAE/CAM三大系统紧密集成，用户在使用UG强大的实体造型、曲面造型、虚拟装配及创建工程图等功能时，可以用CAE模块进行有限元分析、运动学分析和仿真模拟，以提高设计的可靠性；根据建立起的三维模型，还可以由CAE模块直接生成数控代码，用于产品加工。

CATIA是法国Dassault System公司的CAD/CAE/CAM一体化软件，居世界CAD/CAE/CAM 领域的领导地位，广泛应用于航空航天、汽车制造、造船、机械制造、电子/电器、消费品行业，它的集成解决方案覆盖所有的产品设计与制造领域，其特有的DMU电子样机模块功能及混合建模技术更是推动着企业竞争力和生产力的提高。CATIA提供方便的解决方案，迎合所有工业领域的大、中、小型企业需要。包括：从大型的波音747飞机、火箭发动机到化妆品的包装盒，几乎涵盖了所有的制造业产品。在世界上有超过13000的用户选择了CATIA。CATIA源于航天业，但其强大的功能得到各行业的认可，CATIA是汽车工业的事实标准，是欧洲、北美和亚洲顶尖汽车制造商所用的核心系统。CATIA的著名用户包括波音、克莱斯勒、宝马、奔驰等一大批知名企业。其用户群体在世界制造业中具有举足轻重的地位。CATIA在制造风格、车身及引擎设计等方面具有独特的长处，为各种车辆的设计和制造提供了端对端的解决方案。CATIA涉及产品、加工和人三个关键领域。CATIA的可伸缩性和并行工程能力能显著缩短产品上市的时间。一级方程式赛车、跑车、轿车、卡车、商用车、有轨电车、地铁列车、高速列车，各种车辆在CATIA上都可以作为数字化产品，在数字化工厂内，通过数字化流程，进行数字化工程实施。CATIA的技术在汽车工业领域内是无人可及的，并且被各国的汽车零部件供应商所认可。

Pro/Engineer是一套由设计至生产的机械自动化软件，是新一代的产品造型系统，是一个参数化、基于特征的实体造型系统，并且具有单一数据库功能。Pro/Engineer是采用参数化设计的、基于特征的实体模型化系统，工程设计人员采用具有智能特征的功能去生成模型，如腔、壳、倒角及圆角，你可以随意勾画草图，轻易改变模型。这一功能特性给工程设计者提供了在设计上从未有过的简易和灵活。它是建立在统一基层上的数据库上，不像一些传统的CAD/CAE/CAM系统建立在多个数据库上。所谓单一数据库，就是工程中的资料全部来自一个库，使得每一个独立用户在为一件产品造型而工作，不管他是哪一个部门的。换言之，在整个设计过程的任何一处发生改动，亦可以前后反应在整个设计过程的相关环节上。例如，一旦工程详图有改变，NC（数控）工具路径也会自动更新；组装工程图如有任何变动，也可以同样反应在整个三维模型上。这种独特的数据结构与工程设计的完整的结合，使得产品的设计结合起来。这一优点，使设计更优化，成品质量更高，产品能更好地推向市场，价格也更便宜。

中国汽车企业中，采用的CAD软件分别为：

（1）UGS ：上海通用、上汽通用五菱、东风日产、长安福特、长安铃木

（2）CATIA：上海大众、一汽大众、海南马自达、神龙汽车、北京现代

（3）UGS和CATIA混用 :天津一汽夏利、北汽福田

（4）Proe和CATIA混用 :一汽丰田、华晨金杯

（5）多种混用的:广州本田、奇瑞汽车、东南汽车、吉利汽车

总的来说美系的汽车用UG,欧洲与日系的用CATIA多