三維CAD在重型汽車變速箱的應(yīng)用三維CAD在重型汽車變速箱的應(yīng)用曹永利李海峰[摘要]闡述了大齒集團(tuán)應(yīng)用三維CAD，在企業(yè)主導(dǎo)產(chǎn)品重型汽車變速箱的應(yīng)用。[關(guān)鍵詞]CAD變速箱應(yīng)用1、概述：大齒集團(tuán)應(yīng)用三維CAD進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計是從1999年底開始，當(dāng)時購買了一套三維設(shè)計軟件，兩臺圖形工作站，2000年上半年又購買了一臺服務(wù)器、兩臺圖形工作站，形成了工作小組的工作模式。技術(shù)人員逐步認(rèn)識到了使用計算機(jī)進(jìn)行三維設(shè)計的好處，2000年底在公司領(lǐng)導(dǎo)的大力支持下，在技術(shù)中心全面實施三維CAD、CAE。投資200萬元，其中：軟件115萬元，硬件：85萬元?？梢赃_(dá)到技術(shù)人員每兩人用一臺三維圖形工作站進(jìn)行設(shè)計，并可以進(jìn)行二維繪圖和CAE。2、目前形成的配置：2.1、軟件配置：采用I-deas三維CAD軟件，由于該軟件是世界一流的三維設(shè)計軟件，價格昂貴，使技術(shù)人員即能使用又不浪費(fèi)資金投入，而且還要考慮到CAE，最終我們決定購買的軟件如：表1。2.2、硬件配置：硬件配置我們采用需要才購買的原則，并按I-deas軟件對硬件系統(tǒng)的要求，配置了2臺服務(wù)器、11臺三維圖形工作站、5臺微機(jī)。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如：圖1。3、在重型汽車變速箱設(shè)計中的應(yīng)用：經(jīng)過兩年多的應(yīng)用和摸索，技術(shù)中心的設(shè)計人員已掌握了該軟件的功能，并充分發(fā)揮了其在產(chǎn)品開發(fā)中的重要作用。3.1、DC10J130T變速箱的設(shè)計應(yīng)用：DC10J130T變速箱是我公司根據(jù)市場需求在時間緊，任務(wù)急又無任何參考資料的情況下開發(fā)出來的全新產(chǎn)品，該產(chǎn)品采用了附箱這加大了DC7J100T變速箱操縱系統(tǒng)的設(shè)計難度，如果用傳統(tǒng)的二維設(shè)計思路，是無法解決干涉問題的。我們運(yùn)用了I-DEAS軟件的三維設(shè)計思路，先繪制了DC6J100T-215（上蓋）的三維實體圖，然后按照裝配位置依次繪制出操縱軸及撥叉的實體圖，在實際位置根據(jù)需要進(jìn)行三維修改，在一、倒檔轉(zhuǎn)換用普通二維方法無法解決的情況下，利用上蓋中有限的空間成功地解決了一、倒檔的轉(zhuǎn)換問題。之后又將各零件的三維圖轉(zhuǎn)化為二維工程圖，加快了設(shè)計進(jìn)度。3.5、零部件物理特性的測量：復(fù)雜零部件的物理特性，用普通的計算方法很難精確算出，利用I-DEAS軟件提供的測量工具，可準(zhǔn)確而快速地計算出如：重量、重心、轉(zhuǎn)動慣量等物理特性，這大大提高了工作效率。在公司實施ERP工作中，要求設(shè)計部門提供各種零部件的重量，這在以前是不可能實現(xiàn)的?，F(xiàn)在，我們用現(xiàn)有的工具便迅速地算出了所需數(shù)據(jù)。3.6、爆炸圖的應(yīng)用：以前，我公司銷售部門所需備件目錄的編制是外委的，這一方面延誤了產(chǎn)品投放市場的速度，又耗用了大量資金，得不償失。現(xiàn)在，我們將現(xiàn)有產(chǎn)品建模后，可輕而易舉地做出爆炸圖，編制出備件目錄。3.7、軟件的二次開發(fā)：在MPS62B變速箱的引用過程中，設(shè)計計算部分是此次引進(jìn)的核心和精華，我們將日產(chǎn)柴的四個程序，即：齒輪的參數(shù)及強(qiáng)度計算、滾子軸承的強(qiáng)度計算、滾針軸承的強(qiáng)度計算及軸的剛度和強(qiáng)度計算進(jìn)行了二次開發(fā)，使之為我們以后的產(chǎn)品設(shè)計服務(wù)，以快速可靠地設(shè)計出適合市場的新產(chǎn)品。另外，對I-DEAS軟件的二次開發(fā)也在進(jìn)行之中，只有這樣才能使該軟件更適用于我公司的產(chǎn)品，充分發(fā)揮軟件功能。4、對進(jìn)一步應(yīng)用的考慮：4.1需加快產(chǎn)品的系列化和參數(shù)化的進(jìn)程，不斷地完善產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫：我公司的汽車變速箱產(chǎn)品結(jié)構(gòu)相似但種類繁多，目前已有近三百種型號，這不便于管理，而且給產(chǎn)品的裝配帶來許多不便。以后，我們將在產(chǎn)品中經(jīng)常更改的零部件的關(guān)鍵尺寸及有關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)化，使之更清晰。4.2、加速有限元分析的應(yīng)用步伐：雖然我們在產(chǎn)品的建模、裝配及干涉檢查方面取得了一些成績，但在產(chǎn)品的強(qiáng)度分析方面做得還不夠，大多數(shù)產(chǎn)品的強(qiáng)度計算仍采用舊的類比法，這使得我們的設(shè)計不夠精確和科學(xué)，安全系數(shù)經(jīng)常偏大或偏小，下一步我們要將有限元分析技術(shù)應(yīng)用于復(fù)雜零件(如：殼體、同步器、齒輪、花鍵軸)的設(shè)計中，使設(shè)計更準(zhǔn)確合理。4.3、將仿真技術(shù)應(yīng)用到產(chǎn)品設(shè)計中，縮短產(chǎn)品投放市場的周期：目前，我公司的新產(chǎn)品投放市場一般要經(jīng)過從試制到實驗，再到小批量生產(chǎn)和大批量生產(chǎn)的過程，這使產(chǎn)品投放市場的周期很長。我們要把仿真技術(shù)應(yīng)用到產(chǎn)品設(shè)計中，以仿真代實驗，不斷提高產(chǎn)品的設(shè)計水平，縮短設(shè)計周期。4.4、加強(qiáng)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理，增加PDM模塊：目前我公司正在實施ERP，而產(chǎn)品的數(shù)據(jù)管理是ERP工作的基礎(chǔ)，增加適合我公司產(chǎn)品的PDM模塊，加強(qiáng)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理勢在必行。4.5、CAD和CAM有機(jī)結(jié)合，產(chǎn)品與工藝并駕齊驅(qū)：現(xiàn)在我公司的CAD和CAM使用的是不同的系統(tǒng)，如何將CAD與CAM統(tǒng)一起來是我們面臨的新課題。產(chǎn)品名稱主要內(nèi)容數(shù)量核心主模型主模型、3DIGES、繪圖10二維設(shè)計核心二維繪圖、2DIGES、接口5曲面設(shè)計應(yīng)用集曲面設(shè)計2裝配設(shè)計應(yīng)用集裝配設(shè)計、2D公差分析2仿真造型應(yīng)用集有限元建模、高級建模1仿真解算應(yīng)用集線性解算器、優(yōu)化器1可靠性分析1機(jī)構(gòu)設(shè)計1表1：軟件清單圖1：網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D（作者：曹永利，男，1967