汽车产品设计制造中CAE技术的运用

CAE技术在汽车设计中的应用

摘要：随我国社会经济的不断发展，人们的生活水平也在逐步提高，尤其是针对汽车的舒适性以及安全性都提出了较高的要求。现阶段，在汽车设计的过程中，最常用的就是CAE技术，特别是在汽车零部件以及整车的设计中，有着不可取代的作用。通过采用CAE技术对产品的可靠性以及性能展开分析，进而找出产品设计中存在的问题并获得有效的解决，从而提高汽车设计的质量。

关键词：CAE技术；汽车设计；应用

引言：

当前，在汽车设计与研发的过程中CAE技术可谓是核心技术。它在汽车设计与研发的过程中，其主要作用就是对汽车的可靠性与性能展开数据分析，进而找出汽车设计中可能存在的问题。就此，针对CAE技术在汽车设计过程中的运用展开研究对汽车的设计与发展有着重要的意义。

1CAE技术在汽车设计中的重要性

1.1降低研发成本

因汽车本身具有一定的复杂性，在开展实际汽车设计的过程中，有关设计人员不但要对汽车的结构特点以及未来使用的环境等可能存在的问题进行思考，就此在整个汽车设计制造过程都会长时间地在方案设计、样车设计、样车制造以及问题改进等几个步骤中实行重复循环操作。然而，在汽车设计中运用CAE技术后，样车制造与测试过程都能够通过该技术中的仿真技术进行，进而还可以在最大程度上缩减研发流程，降低研发的时间，最终达到节省研发成本的目的[1]。

1.2降低设计风险

相较于传统汽车设计方案而言，CAE技术能够在开展测试之前事先对整个设计方案的结构合理性以及性能效果展开评估预测。同时对设计中的一些不合理位置实行进一步地完善与优化，这样不但能够有效提高设计方案中的稳定性，同时还可以使得整车的可操作性获得有效地提高。所以，CAE技术对当下的汽车研究具有重要作用。

2CAE在整车开发各阶段的任务

2.1可行性研究和概念

汽车产品开发的设计阶段，尤其是对于轿车产品的开发，只要不是超前的“概念车”，通常都会有一个“原型车”来作为基础车型。而开发又不可能与“原型车”一致，很多参数很可能会被改变。汽车是一个各参数密切相关的系统，参数的更改会形成什么样的后果，则应该通过CAE仿真技术来对问题的进一步明确。比如：即便底盘的结构都不变，仅仅是将车身的造型进行改变，那么整车的系统质心、惯性矩的改变也会被系统的行驶行以及操纵性所影响；车身的结构改变也会对车身的强度、寿命、车身自然频率、轿厢的通风、隔热、噪声、车身的空气动力学特性等带来影响。运用CAE技术对“原型车”以及开发车系统进行仿真，能够在概念设计阶段精准地预测以及控制零部件直到整车性能与结构可靠安全，进而在开发初期就可以使未来产品的性能以及结构指标得到保证[2]。

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CAE在产品设计中的应用

作者：韦亮

来源：《科技与企业》2013年第18期

【摘要】CAE（计算机辅助工程）是采用虚拟分析方法对结构（场）的性能进行模拟预测结构（场）的性能，优化结构（场）的设计，为产品研发提供指南，为解决实际工程问题提供依据。本文主要针对CAE在产品设计中的应用进行研究，通过对CAE在产品设计中应用现状的分析，结合具体的产品设计实践，提出进一步优化和增强CAE在设计中应用的对策。

【关键词】CAE；产品设计；有限元分析；应用

1、引言

随着世界经济全球化进程的不断加快以及市场竞争的激烈程度不断提高，生产制造企业迫切需要缩短产品研发的周期和成本投入，CAE技术的大规模普及正式满足了这样的要求。CAE（计算机辅助工程）的实质就是为工程设计提供一种用于计算和仿真的平台。目前的CAE应用领域覆盖了电子设计、飞机、汽车等大量的工程领域，CAE技术在这些领域的大规模应用大大的缩短了产品的设计周期，加快了产品研发的速度，而且通过CAE虚拟模拟技术的应用，大大降低了产品研发的成本，也为企业提高经济效益带来了条件。

2、CAE内涵及设计

通常情况下的产品设计采取的是首先进行产品的设计，然后通过CAE（计算机辅助工程）技术对设计的产品进行后期的基于软件平台的分析，在这种意义来讲，CAE技术是CAD（计算机辅助设计）技术的后续过程。然而，随着经济社会的快速发展以及市场竞争的不断激烈，同时也是为了满足公司降低产品开发成本、缩短产品开发周期的需要，将CAE技术在产品开发中的应用进行了新的调整，更加倾向于将CAE技术置于CAD技术的前一阶段，即首先通过基于计算机的软件仿真技术对产品就行仿真，可以大幅度的缩短产品的开发周期，同时对于降低产品开发成本也有着显著效果。CAE技术本身就是一种典型的设计方法，它的应用对于产品设计的整个流程都有着重要影响。一般情况下，传统的经验设计思路虽然能够取得一定的效果，但是如果加入CAE技术的理性元素，就会使得产品设计的周期更短、质量更好。而且可以通过计算机软件的仿真大幅度的降低产品实验过程中的成本，对提高公司产品的竞争力、增加公司经济效益有着显著的作用。而且CAE技术的应用不仅仅是在提高制造企业的创新能力，同时对于理论研究和结论的验证有着重要的作用，对于推动我国的制造行业的快速成长意义重大。目前，CAE技术已经成为了很多行业进行产品验收的重要依据，足见其在产品设计中的应用越来越广。

汽车行业cae分析报告

概述

汽车工程领域的计算机辅助工程（Computer Aided Engineering，简称CAE）是以计算机模拟、仿真和分析为基础的工程技术方法。它在汽车设计、制造和测试等各个环节中扮演着关键角色。本文旨在对汽车行业的CAE应用进行分析，探讨其在汽车研发中的重要性和实际运用情况。

CAE在汽车设计阶段的应用

在汽车设计阶段，CAE技术主要用于进行虚拟样车设计与仿真分析。通过将汽车设计数据导入计算机软件中，工程师可以对车辆的性能进行全面的计算和仿真。例如，通过CAE技术可以对车辆的结构强度、刚性、耐久性、安全性等进行全面评估，减少实验设计的成本和周期。

在CAE分析中，有几个关键的方面需要特别关注。首先，是汽车的碰撞安全性能。通过CAE技术可以模拟车辆在各种撞击情况下的力学响应，评估车辆的安全性能。其次，是汽车的气动性能。使用CAE技术可以预测汽车在高速行驶时的风阻和空气动力学性能，进而对车辆的外形进行优化设计。最后，是汽车的 NVH（噪声、振动和刚度）性能。通过CAE技术可以对车辆在不同运行条件下的噪音、振动和刚度进行模拟分析，提前发现并解决问题。 CAE在汽车制造阶段的应用

在汽车制造阶段，CAE技术主要用于生产流程设计、工艺规划和质量控制等方面。通过CAE技术可以模拟汽车生产过程中的各种工艺环节，优化车辆的装配工艺，提高生产效率和质量稳定性。例如，通过CAE技术可以模拟车身焊接的过程，并进行相关的强度和刚度分析。此外，还可以运用CAE技术对汽车制造过程中的变形和尺寸偏差进行分析，确保生产出符合设计要求的产品。

此外，CAE技术还可以与其他工程软件进行集成，实现全面协同和数据共享。比如，在汽车制造过程中，CAE技术可以与计算机辅助设计（CAD）系统和计算机辅助制造（CAM）系统相结合，实现数字化的产品设计和制造，提高整个制造过程的效率和质量。

CAE在汽车测试阶段的应用

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冲压成形ＣＡＥ技术　

在汽车冲压零件设计流程中的应用　

结合一汽技术中心在冲压零件成形工艺及成本分析方面的实际工作，对冲压成形ＣＡＥ技　

术在汽车冲压零件研发过程中的应用进行了说明，并对其中的一些技术性问题及如何更加　

高效地利用该项技术为研发部门提供必要的技术支持进行了探讨。指出了目前冲压成形ＣＡＥ　

技术应用于产品研发流程仍需完善的环节，并对相关专业分析软件的功能模块提出了新的需　

求。　

１前言　

在模具设计、调试阶段引入冲　压成形ＣＡＥ技术．其作用与效果　

是毋庸置疑的。目前，冲压成形　

ＣＡＥ技术在国内模具制造企业中　的应用已日趋成熟，其技术水平与　

国外汽车行业相比差距也在不断缩　

小。冲压成形ＣＡＥ技术的应用为　我国模具工业的进步起到了积极的　

推动作用。在汽车工业比较发达的　

国家　并行工程在汽车车身研发流　

程及成本控制方面所起到的作用是　非常显著的　目前国内汽车工业的　

研发流程在这一方面做得还不够理　想，主要表现在生产制造部门的技　

术人员于产品研发阶段所起到的作　

用没有达到预期效果。　．　

我国汽车市场目前的环境是　原材料价格上涨的趋势已成定局　

国家政策法规的约束在不断加强．　

人们对汽车类产品的质量要求也在　

日益提升，国内外汽车行业间的竞　争趋于白热化。面对如此严峻的外　

部环境　如何有效控制汽车成本将　

成为各大汽车厂商首先要解决的难　一　中国第一汽车集团公司技术中心　富　壮徐成林　刘世宝　

题。就汽车冲压零件而言．其成本　商是一致的。　

构成如表１。　

项目　内容　材料成本　冲压零件毛坯成本扣除废料成本所得　工具成本　模具、检具的开发、制造及维修费用　生　工人工资　包括生产工人和辅助工人两部分工资　产　动力消耗　包括压机和辅助设备的功率消耗总和　成　其他费用　包括现场工艺员工资及劳动保护用品　设备折旧　表　厂房折旧　管理成本　财务成本　销售成本　企业利润　应纳税金　研究结果表明．汽车冲压零件的　成本主要取决于成本构成中的材料