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1、汽车与发动机CAD/CAE-CATIA在汽车行业中的应用摘要：随着计算机技术的发展，机械行业也越来越离不开软件，而CATIA是其中不可或缺的一个。CATIA有其独特的功能特点和简单实用的操作界面，还有其易操作性，都让它在工业生产中变得越来越重要。汽车行业作为一个庞大的工业分支，应用CATIA不仅仅带来了不可预想的效果，还为不断开发新技术，生产新产品提供了方便，不断的降低生产成本和提高开发，生产效率，为汽车行业的发展提供了快速发展的阶梯。CATIA的开发就是基于提高开发效率，加快产品更新速度而产生的。关键词：CATIA;汽车行业；三维设计引言在这学期学习了计算机CAD/CAE，我首次接触到CAT
2、IA，并且通过学习了解了这一三维设计软件的功能，以及在机械行业的作用，知道现在在各个领域中计算机技术在各行各业中的应用之广和普遍，正因为有了计算机技术，我们在日常的设计和生产中能大幅提高生产效率和降低生产成本，为社会的进步奠定了很好的基础。1 CATIA的诞生CATIA是由法国Dassault公司开发的大型CAD/CAE系统，后与IBM公司结成合作伙伴，由IBM负责全球推广。CATIA不但简单易学，而且功能强大，具有其他三维软件不可比拟的优势，例如，CATIA V5具有强大的曲面造型能力，具备完美 友好的操作界面，可以在Windows2000系统中安装，具备VGX,C-NEXT等多种先进技术，
3、并且，CATIA善于吸取其他CAD软件的优点，无论CAD.CAE,CAM,DMU,人机工程分析等都在统一的界面中完成，提供了完整的过程解决方案，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13,000的用户选择了CATIA。CATIA 源于航空航天业，但其强大的功能以得到各行业的认可，在欧洲汽车业，已成为事实上的标准。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。波音飞机公司使用CATIA完成了整个波音777的电子装配，创造了业界的
4、一个奇迹，从而也确定了CATIA 在CAD/CAE/CAM 行业内的领先地位。 Dassault和IBM围绕数字化产品和电子商务集成概念进行系统结构设计的CATIA V5版本，可为数字化企业建立一个针对产品整个开发过程的工作环境。在这个环境中，可以对产品开发过程的各个方面进行仿真，并能够实现工程人员和非工程人员之间的电子通信。产品整个开发过程包括概念设计、详细设计、工程分析、成品定义和制造乃至成品在整个生命周期中的使用和维护。新的V5版本界面更加友好，功能也日趋强大，并且开创了CAD/CAE/CAM 软件的一种全新风格。 2 行业背景随着计算机技术的普及，汽车行业已经渐渐的摆脱了陈旧的平面CA
5、D设计手段，完成了向三维CAD的过渡，逐渐向网络化虚拟化发展。三维设计软件CATIA,UG,PRO/ENGINEER,SOLIDWORKS等逐渐取代了原来的二维设计软件，协助设计师实现了零部件的虚拟设计，整车装配的数字化仿真，使设计效率大大提高，设计失误明显减少。3 CATIA的功能CATIA拥有远远强于其竞争对手的曲面设计模块主要有：3.1 创成式造型简称GSD，非常完整的曲线操作工具和最基础的曲面构造工具，除了可以完成所有曲线操作以外，可以完成拉伸，旋转，扫描，边界填补，桥接，修补碎片，拼接，凸点，裁剪，光顺，投影和高级投影，倒角等功能，连续性最高达到G2，生成封闭片体Volume，完全达
6、到普通三维CAD软件曲面造型功能，比如Pro/E。完全参数化操作。 3.2 零件设计简称Part Design，提供以精确的3D机械相关零部件设计为主，进而应用到精细的组立设计，依设计者需求完成各种简单到负责的零件设计。零件设计能与机械端组立设计以及工程图模块，整个设计流程保持一致性。并且和制造端的NC加工模块应力分析模块结合，真正达到单一数据库的结构。3.3 装配设计简称ASD，CATIA装配设计可以使设计师建立并管理基于3D零件机械装配件。装配件可以由多个主动或被动模型中的零件组成。零件间的接触自动地对连接进行定义，方便了CATIA运动机构产品进行早期分析。基于先前定义零件的辅助零件定义和
7、依据其之间接触进行自动放置，可加快装配件的设计进度，后续应用可利用此模型进行进一步的设计、分析、制造等。 绝大多数的机械设计中包括诸多零件。部件，都需要通过装配才能形成一个整体，达到设计目的。3.4 关联功能CATIA的关联功能，能够使零件之间的相互引用变得更加可靠。当零件乙引用了另外一个零件甲上的某些特征元素（例如，一个面或一条线），若开启关联功能，零件甲发生改变时，则零件乙中引用的那个元素也会同时更新。这种关联功能保证了引用元素的同步性。使引用变得更为可靠。另外还有一种高级的关联功能Publication。使用Publication建立的关联，仅识别Publication元素，而不强调是哪
8、一个零件对象，这种Publication更为灵活，应用也更为广泛。传统的模具设计流程为直线式流程，即DL图设计完毕后进行模具结构设计。而采用Publication的关联设计，就可以在DL图草稿设计阶段，用临时的DL草稿进行模具结构的初步设计。待DL图正式图完成后，将临时的曲面更新成正式的DL图曲面，继续进行结构的完善工作。采用这种设计流程，实现了两个设计阶段的并行，不必压缩DL图和结构设计时间，却能有效的缩短整个模具设计周期。3.5 三维实体建模功能CATIA具有很强的三维实体建模的功能,当用户在草图平面沪指二维图形后,进入零件设计模块,可以通过旋转,拉伸,放样,加肋,拔模等方法生成所需的三维
9、零件毛坯.同时还可利用参数化约束功能,根据需要随时进行修改.设计者可以直接针对零件毛坯进行形体改变,实现了设计过程有“绘图”向“设计”的转变，而且CATIA V5提供的各项具体功能使三维模型的设计更类似于生产加工过程，较好地实现设计与加工的结合。3.6 逆向工程模块CATIA V5的逆向工程模块主要有数字曲面编辑模块DSE和快速曲面重构模块QSR，它涵盖逆向软件的点云输入及点云数据处理功能。这两方个逆向工程模块结合并综合应用创成式曲面设计模块GSD和自由曲面造型模块FSS，实现了逆向工程和正向设计曲面功能的交互应用，其使用变得简单，灵活。在外表面曲面完成之后，使用实体设计PDG模块是曲面缝合成
10、实体，并在PDG模块中进行结构设计及脱模分析等工作。对于有配合装配关系的零部件，借助ASM模块进行电子装配并使用DMU模组中的空间分析SPA模块，对产品进行校核，检测。这些模块之间交互应用，从而使汽车零部件产品的开发更为方便，快捷。4 CATIA在汽车行业的应用自从计算机技术应用到机械行业中来以后，每一项计算机软件的开发和完善无一不推动着机械行业在深度和广度上的迅速提高，同时社会生产力也得到了不同程度的发展。相应的，计算机软件在汽车行业上的应用，也使的汽车行业在产品开发，生产手段等方面得到了日新月异的改进。以前在汽车零部件的设计中，只能到产品生产出来以后，经过实验手段测试产品的性能是不是满足设
11、计者和客户端实际要求，然后再进行改进，这样一来，不可避免的造成不必要的人力和物力，财力的巨大浪费，在科学技术是第一生产力的今天，先进技术的应用决定产品生存淘汰的决定性因素。只有产品开发生产周期尽可能的缩短，并且生产效率和生产成本尽可能的低，才能在企业的竞争中求得生存和的发展。在如今，伴随着计算机技术的普及，汽车行业已经摆脱陈旧的平面CAD设计手段，完成了向三维CAD的过渡，逐渐向网络化，虚拟化发展。三维设计软件CATIA取代了过去的二维设计软件，协助设计师实现了零部件的虚拟设计，整车装配的数字化仿真，使设计效率大大提高，设计失误明显减少，生产成本显著下降。而且CATIA的设计版图简单明了，各个
12、模块设计合理，只要设计人员能够通过软件中的各个模块进行强化训练，熟悉软件的各个菜单，工具栏的功能，并由简单的练习逐渐扩展到复杂的实例设计，逐步理解，掌握模块中各个菜单命令的功能以及相互的联系。经过一段时间的学习，肯定能很快掌握利用CATIA实现零部件的三维设计方法。5 结论随着软件的不断升级和优化，以后在日常的生产生活中可以看到CATIA被应用到更多更广的领域中，甚至可能出现CATIA与动作效果的结合。未来的CATIA必将能得到更充分的应用，同时我们的工作也会变的简单而高效。6 参考文献(1)杜黎蓉.CATIA V5三位零件设计【M】.人民邮电出版社:林傅正，2005年.(2)闵新和.CATIA V5软件在汽车零部件逆向设计开发中的应用【J】.汽车零部,2009年, 第六期.（3）李悦.汽车模具三维设计的研究与应用【DB/OL】. 2007年.
