汽车CAD

汽车CAD（精选6篇）

汽车CAD 篇1

摘要：根据汽车电路计算机辅助设计 (CAD) 的本科教学需要, 结合电路设计软件Protel的功能特点, 规划《汽车电路CAD》课程的知识结构, 设计具体教学内容。有助于制定合理优化的课程教学大纲, 改善教学效果, 培养学生实践能力;有利于创新实用型人才的培养。

关键词：《汽车电路CAD》教学,软件特点,知识结构,教学内容

汽车电路在汽车安全性、经济性和排放性的控制上发挥着越来越重要作用, 社会需求更高层次的汽车电路研发人才, 汽车电路计算机辅助设计 (Computer Aided Design, , CAD) 是其必须具备的重要技能。目前, 较为普通使用的电子电路CAD软件是Protel, 印刷电路板 (Printed Circuit Board, PCB) 制造企业均接受Protel设计的PCB文件。而关于《汽车电路CAD》课程的专门教材很少, 大多选用Protel电路设计的课本作为教材。Protel软件是专门针对于电子电路设计的, 没有对汽车电路设计方面的内容作论述, 而汽车电路设计既属于电路设计又有着其自身的特点。基于此, 在无《汽车电路CAD》课程专门教材的条件下, 选用Protel电路设计的课本作为教材, 并根据车辆和交通运输等相关专业的培养目标, 将Protel软件的使用和汽车电路设计相结合, 对课程教学内容进行合理规划和设计, 对教材知识模块作出适当取舍和补充, 希望以此来提高教学效果, 增加学生的学习兴趣, 更好地培养学生创新实践能力。

1 Protel 软件功能结构

Protel软件是专门针对电子电路设计的 , 目前使用 的有Protel99se和Protel DXP两个版本 , 二者在功能结构上 基本相同 。基于Protel的电路设计课本对此软件功能的论述基本上都由原理图设计、原理图报表设计、原理图库元件设计、层次电路图设计、原理图仿真、PCB设计、PCB报表设计和PCB库元件设计等功能模块组成 , 其功能结构如图1所示。图1不仅表明了Protel软件各功能组成, 而且给出了各功能之间的关系。

在Protel软件的电路设计中, 原理图设计是基础, 当元器件较多而电路图复杂时, 为了突出清晰的设计思路和明确的层次关系, 就要进行层次电路图设计。当采用仿真原理图库中的元器件设计原理图后, 可进行原理图的仿真。

在电路原理图和层次电路原理图设计中, 各元器件都设置好相应封装和进行具有电气特性的布线后, 就完成了元器件之间和各网络之间的连接, 通过生成的网络表全面记载和反映这种连接关系;在PCB设计中, 通过导入网络表将导入原理图中的各元器件和各网络之间的连接关系, 同时导入PCB元器件, 即原理图中设置的封装, 于是可以实现自动布线和完成PCB设计。

对完成的原理图, 可设计其网络表、元器件清单、交叉参考元件列表、网络元件列表等报表[1], 反映出电路图所使用的元器件及其连接关系;对完成的PCB, 可设计其PCB设计规则检查报表、电路板信息报表、元件及其引脚信息报表和钻孔报表等[1], 反映出PCB中实际电路的布线和连接情况。

电路原理图和PCB设计实质上都是从相应库中拖出已有的元器件并进行布线, 当已有的所有库中均没有需要的元器件时, 就需要自己设计相应的原理图或PCB元器件并进行加载。

2 课程知识结构规划

当使用Protel电路设计课本作为《汽车电路CAD》课程的教材时, 课程培养目标是使学生能够运用Protel软件, 根据要求设计出相应的汽车电路原理图或PCB, 并能够分析和解决汽车电路中遇到的实际问题。根据培养目标, 结合Protel软件的功能结构, 课程的知识结构规划如图2所示。对比图1和图2可知, 二者均包含原理图和PCB设计、原理图和PCB的报表和库元件设计、层次电路图设计和原理图仿真等功能模块, 各模块之间关系也基本相同;但因汽车电路自身特点, 其知识结构与Protel软件又有较大的区别。

由图1可知, Protel软件针对的纯电子电路设计一般是指需要设计原理图和PCB。汽车整车电路包括诸多控制系统, 比如发动机、车身、制动防抱死、转向、驱动、电子稳定性等, 各系统均由传感器、执行器和控制电路等组成, 传感器、执行器和控制电路之间以及各系统之间均由导线连接。由此, 整车电路或局部模块电路只需设计其原理图而不进行PCB设计, 只有各系统的控制电路需设计原理图和PCB。

Protel软件自带库中的元器件主要是针对纯电子电路 , 而无汽车电路的一些专用元器件[2,3], 比如在设计整车电路图时需使用的双丝灯泡和特殊功能的继电器等, 在设计PCB时需使用的特殊功能继电器和大功率驱动模块等, 所以课程中需补充汽车电路原理图和PCB元器件 (封装) 的介绍和分析内容, 在此基础上, 以便更好地理解和掌握原理图和PCB及其库元件设计部分的知识。

对于电路原理图仿真模块, 主要是针对电路中不包含微控制器而言, 当电路中有微控制器时一般不进行仿真。纯电子电路中即可包含微控制器又可不包含微控制器, 所以仿真是其重要内容之一, 而现在的汽车电路各系统中基本都是由微控制器进行控制, 故在课程中原理图仿真内容可作为选讲或不讲, 视课程的计划学时和特别需求而定, 图2中用虚线框表示。

3 课程内容设计

由于教材是针对纯电子电路设计, 根据课程培养目标和知识结构的规划, 课程讲授内容需对教材内容作适当取舍和补充。为了便于学生学习和掌握所学知识, 除了补充内容外, 课程知识模块的编排顺序最好和所选教材一致。大部分教材的知识模块总体编排顺序是从原理图到PCB, 下面就依据这个顺序来设计课程的具体内容。

(1) 汽车电路元器件。本部分是教材的补充内容 , 是Protel软件纯电子电路设计结合汽车电路设计的基础。内容包括纯电子电路常用元器件和常用的汽车电路专用元器件两部分, 其中列举的每种元器件又可从原理图符号和PCB封装两方面分别阐述。

(2) 原理图设计。内容包括原理图编辑器的常用菜单和工具栏使用、元件库的加载和删除以及库元件浏览、库元件放置和编辑、非库对象的放置和编辑、布线和原理图属性设置等。需要强调电气特性和非电气特性对象的区别。

(3) 原理图报表设计。内容包括网络表、元件清单和元件交叉参考等, 设计在原理图编辑器中进行。汽车电路中, 控制电路部分必须要设计PCB, 本部分内容的网络表是联系电路图和PCB的桥梁, 是PCB自动布线的基础, 应作为必讲内容, 其它内容根据课时和需要可作为选讲。

(4) 原理图库元件设计。内容包括原理图库元件编辑器、元器件组成、引脚属性设置、复合元件设计和添加组的方法等, 可对比原理图设计时元器件属性设置的各部分内容进行讲解。需强调, 不是元件外形而是引脚才具有电气特性。

(5) 层次电路图设计。内容包括自上而下和自下而上两种设计方法, 主要是各自的设计思路和步骤, 仍然是在电路原理图编辑器中进行。应强调的问题是原理图端口和方块电路端口的区别。当设计的电路很复杂时, 其是电路原理图设计的扩展。

(6) 电路原理图仿真。内容包括仿真库的使用、常用仿真用对象及其属性设置、电路分析类型和仿真方法等。 电路仿真可查看和分析所设计电路的性能, 发现设计中存在的问题。因汽车电路各系统均由微控制器进行控制, 除了不包括微控制器的局部电路外, 一般不进行电路仿真, 故本部分内容可作为课程的选讲内容。

(7) PCB设计。内容包括PCB编辑器的常用菜单和工具栏、层的概念和管理、元件库、网络表和元器件加载、PCB规划、布局、布线设置、布线、手动修改和PCB设置等。应强调各种层的概念、作用和区别, 例如机械层和禁止布线层;并且强调自动布线和手动布线区别, 以及利用向导布局和手动布局的区别。

(8) PCB报表设计。内容包括PCB设计规则检查报表、电路板信息报表、元件及其引脚信息报表和钻孔报表等, 其中钻孔报表为PCB制造企业使用, 可不讲, 其它内容可选讲。

(9) PCB库元件设计。内容包括PCB库元件组成、手工创建元件、利用向导创建元件、对象放置和编辑以及设计步骤等。此模块应结合原理图库元件组成和设计方法的内容, 从它们各种对应关系上进行讲解。

以上设计了《汽车电路CAD》课程的主要内容, 并强调一些区别和讲解方法, 目的是使内容的讲解思路清晰和重难点突出, 便于学生理解, 以此来提高教学效果和学生的学习兴趣, 增加学习主动性和积极性。

4 课程学时分配和实验安排

《汽车电路CAD》课程是交通运输、车辆工程、交通工程和热能工程等与车辆相关专业的重要专业基础课, 是《汽车电器与控制》、《交通信息控制》和《汽车单片机原理及应用》等课程的前期基础课, 根据各专业的实际情况, 可作总学时数为32和48两种安排, 其具体学时和实验安排见表1所示。

当总学时数为32时, 电路原理图仿真可不讲, 共安排5个实验;当总学时数为48时, 电路原理图仿真内容将添加进来, 并且相应内容的学时数也增加, 共安排6个实验。为突出课程实践性强的特点和使学生能够边学边做, 实验应穿插在相应内容课堂教学后进行。

5 结束语

基于选用Protel电子电路设计的课本作为教材, 规划《汽车电路CAD》课程的知识结构 , 并设计其具体教学内容 , 旨在提高教学效果和培养学生解决实际问题的能力, 并为制定合理的教学大纲打下基础。为了本课程建设的完整性, 最终解决办法应是编写本课程的专门教材, 并在教学实践中修订和完善, 这是将要努力做的工作。

参考文献

[1]王庆, 郑初华, 周淇, 等.Protel 99 SE&DXP电路设计教程[M].北京:电子工业出版社, 2011.

[2]张伟.从零开始:Protel 99SE基础培训教程[M].北京:人民邮电出版社, 2009.

[3]鲁捷, 焦振宇, 孟凡文, 等.Protel DXP电路设计基础教程[M].北京:清华大学出版社, 2005.

汽车CAD 篇2

当今，从3D到2D的转化。我们以汽车座套的开发为例，传统的生产过程大致如下：□ 形成概念设计；

□ 利用3维软件（CAD）设计外形；

□ 用塑胶、石膏、橡胶、填充物等按照设计外形塑造模型，修改直到达到设计要求；□ 在模型上铺设辅料、衬垫，外层面料或者皮革；

□ 根据曲面情况，划分适合平面裁割的不同裁片区域（由3D向2D转化）；□ 根据划分的平面裁割路径，手工裁割裁片；

□ 裁片在模型上定位、缝合；

□ 修正裁片路径直至完全自然贴合设计要求；

□ 制作样板；

□ 样品制作；

□ 转入批量生产。

从以上过程中不难看出，3D设计软件可以让工程师和设计师完成非常完美的立体造型设计，但是，如何将这些立体设计实现平面化，使座套外饰材料（面料、合成材料、皮革等）能够很贴合地附着到座套实体上呢？3D Direct软件由此应运而生。

CAD技术的不断开发和应用使得计算机设计、开发、转化过程不仅速度越来越快IIAnews.com，而且精度和可靠性保障也更加令人满意。然而，从3D到2D的转化工作90%以上要依赖于手工完成，在精确度、处理效率、材料利用率等方面均存在着不确定因素，尤

其是在将面料或者皮革与模型贴合，由3维立体曲面划分为2维平面裁片的过程中，不仅试验、分割计算极为复杂，耗费时日，最终的划分品质还可能满足不了生产中越来越高的质量要求。

3D-2D转化技术的计算机化解决方案使得模型的人工制作及试验变成多余的了。这种软件需要解决的问题是安全、准确地将3D软件设计的模型数据转换为2D样片数据，同时，还需要与专业2D样板软件和排版软件进行无缝衔接，以使应用CAD系统进行样板设计、放码、自动排料的生产过程能够流畅进行。

3D Direct软件的应用实例

下面以一个球体表面的转换过程为例简单介绍一下3D Direct软件的工作过程。首先，从专业3D软件中导入球体文档到3D Direct软件中。3D Direct软件运算分析球体表面的特性，并在该球体表面自动生成2D样片割缝。如果确认割缝符合分割需求，则将球体表面分割成不同形状的裁割部分。在可视界面中，虚拟伸展每个样片部分。使之由曲面转化为2D平面样片。运算和消除可能存在的接缝，并优化裁片的缝合效果。“弹性”运算自动优化样片，通过多种运算结果分析IIAnews.com，供用户选择最优样片分割参数。

最优样片分割生成后，为各个样片赋予不同的命名，并根据样片缝合的需求定位和添加剪口。将生成的样片导出到二维CAD软件中，如Accumark、PDS等，进行样板制作、缩放、排版乃至到最后的样品制作、批量生产工序„„

以上过程简单明了，然而在这简单之中却又有着不凡之处，即：将3维立体文件数据转化为2维平面数据的高速、精确的运算算法，以及3D Direct软件本身与3D CAD软件和2D CAD软件的完美导入、导出。这是3D Direct能够成功应用的基本条件。

3D Direct软件对于内饰设计和生产的帮助是显而易见的。由于运用专业的计算机运算程序可以将3D软件中的立体形状转化为2D样片，开发人员对实际尺寸模型的依赖大为降低，人们不必在实物模型上一次次地重复样片试样的工作。这意味着制作模型的时间、材料以及过程得到了简化，人们将有更多的时间从事款式改进、新品开发，生产效率随之提高。

此外，3D Direct软件的应用使得汽车座套开发人员在很短的几秒钟内就可以生成2D样板，而传统方法则需要几天的时间，新品开发周期大为缩短。在市场竞争日益激烈的今天，新品开发的效率和速度已成为企业胜负成败的关键因素，3D Direct软件帮助开发工作实现了更为迅捷的快速响应，让企业能够抢占市场先机。

经过使用对比，3D Direct软件可以优化样板的成套效果。由于运算速度快，人们可以在较短的时间内，由软件辅助迅速生成多个转化方案，并提供其样板方式、材料利用率，开发人员可以根据电脑提供的几个方案进行最优化选择。

汽车CAD 篇3

一、引言

我国汽车工业的迅速发展给汽车零配件企业带来了新的挑战和更多的机遇，同时对企业竞争力提出了更高的要求。降低成本、提高质量和快速响应市场是企业提高竞争力的重要途径。企业出于自身生存和发展的需要，越来越多地采用CAD技术，以使其能低成本、高效率地开发、设计出新产品，全面提高企业对市场的快速响应能力。这种趋势客观上为商用CAD软件提供了巨大的市场需求，推动了整个CAD技术的发展和普及，各类CAD软件在设计和制造中得到了广泛应用。现阶段，基于特征技术的商用CAD软件得到了广大用户的一致认可，如Pro/ENGINEER、I-Deas等都拥有庞大的用户群。作为通用的CAD软件平台，这些软件在通用性上非常出色，覆盖了众多的产品设计领域，也考虑了一般性的设计规范。但是就汽车零配件企业而言，其产品特点主要表现为产品种类系列多、相似性强等，使用这类通用CAD系统很难一次性满足企业产品设计要求。如果企业能够研发出自己产品的参数化CAD系统，利用该系统，设计人员只需根据提示输入一些必要参数，系统在极短的时间内自动生成优化的变型设计结果，将极大地提高产品的设计效率，缩短产品的设计周期。当然，对于结构复杂的产品，要开发出完备的参数化CAD系统既费时又费力，很可能还难以达到预期的效果。不过，如果将复杂产品分解成一些关键零件及部件，研发出这些零部件的参数化设计系统，而后再与其他零件装配则是一个十分简捷有效的折中办法。本文以某汽车同步器产品为例，研究开发了汽车同步器三维参数化CAD系统，利用它可以进行汽车同步器系列零部件的三维参数化设计，设计者只需根据系统要求输入相关参数，系统即可快速生成该零部件的三维模型，并自动生成二维工程图，运行结果良好。

二、开发环境与开发工具的选用

1.开发环境的选用

正确地选用开发环境是编程工作的基础，使用合适的开发工具可起到事半功倍的效果。三维CAD系统是实现产品三维设计的基础，从高端的I-DEAS、Pro/ENGINEER、NX、CATIA到普及型的SolidWorks、Solid Edge、MDT（Mechanical Desktop）和CAXA实体设计XP等商品化软件，都为企业提供了不同层次和满足不同需求的选择余地。SolidWorks作为普及型的三维CAD软件，是美国SolidWorks公司研制开发的一种功能强大的三维机械设计软件，具有全参数化的零部件特征造型、三维实体模型到二维工程图的双向关联性的自动转换、产品模拟装配及干涉检查等功能，基本能够满足机械产品设计的需要。尤其是操作简单、易学易用，非常适合在我国中小型企业推广。因此，本系统选用SolidWorks 2003为开发环境。

2.开发工具的选用

目前流行的开发工具是VisualBasic 6.0及VisualC++6.0，SolidWorks系统对这两种环境都支持。二者各有优点及不足，Visual C++功能强大，适合于开发大型的软件，但操作起来难度较大，对编程人员有较高的要求；VisualBasic功能较为强大，相对Visual C++而言操作较为容易，更为重要的是：SolidWorks提供的宏录制功能的程序编制均采用VB编程，采用宏录制的方法编制的程序不需要专门的VB窗口，SolidWorks自带的VBA（Microsoft Visual Basic for Applications）可以方便地与SolidWorks进行转换操作，而且所编制的宏程序可以直接嵌入到SoildWorks的菜单下，再加上宏录制功能，编制者可以尽可能少地编写代码，十分方便。因此，本文选用VisualBasic 6.0作为二次开发的编程语言。

此外，对于零部件参数数据的管理采用SQLServer 2000数据库。当然，如果零部件不是太复杂，也可不用数据库。

三、三维参数化CAD系统的开发过程

参数化的概念是随着CAD技术中约束概念的引入而出现的。所谓参数化造型，其主体思想是用几何约束、数学方程与关系来说明产品模型的形状特征，从而达到一簇在形状或功能上具有相似性的设计方案。参数化造型有助于加快产品的设计过程：用户对零件的特征定形（形状参数化）和定位（位置参数化）后，通过改变参数的值，系统就可以立即得到新的零件，而不需要用户重新一步步再来。因此，把参数化设计同SolidWorks中基于特征的三维造型结合起来对于提高设计效率具有重要意义。

下面以某汽车同步器产品中的结合齿圈为例，说明本系统的开发过程。

1.三维实体建模

零部件的三维实体建模是参数化CAD系统中最关键的一步，它的设计依据是产品的零件图。具体设计过程有以下几个步骤。

（1）特征分析。

三维实体建模特征分析是高效地使用SolidWorks的重要步骤，首先要对零件的整体有所了解，在头脑中将其分解为多个特征，分析特征之间的相互关联关系，然后再考虑如何生成这些特征，从简单的几何形状入手，经过特征的不断组合从而形成一个较复杂的零件，在造型中常常需要修改设计，设计过程的任何修改立即更新。经分析，结合齿圈的实体模型是由基体圆柱、左/右圆柱凸台、左/右圆柱凹槽、外齿、内齿、均布通孔、倒角和圆角等特征组合而成，如图1所示。

（2）特征创建。

利用SolidWorks的特征造型功能，先绘制二维草图，再用拉伸、旋转及扫描等方法形成三维基本形体，然后直接用阵列、圆角、倒角、抽壳和拨模等特征生成最终模型。

2.定义设计变量

对每一个未确定的几何尺寸均需定义成不同的设计变量。但是对于一个零件组来说，为了提高其标准化程度，一般将主要设计变量定义成自变量，而有些设计变量则可通过建模时赋值。

3.编写驱动程序

（1）用户界面设计。

用于参数输入，可以编写数据库文件，从数据库中直接读取，或以人机交互的方式输入参数，以确定自变量的值。为了增强其交互性，本系统采用后一种方法。图2所示为结合齿圈参数化设计的用户界面。

（2）参数化驱动。

针对某一目的首先用宏录制功能录制出相应的宏程序，在此基础上，通过修改及添加代码使其满足要求，利用So1idWorks中相关的API（Application Programming Interface）函数及数据库知识，对变量进行用户交互赋值和自动搜寻数据库并自动赋值，再按照相关数值进行模型重建，从而实现零部件的参数化设计。

以上是开发汽车同步器三维参数化CAD系统的基本过程。在实际操作中，设计者只需执行驱动程序，在用户界面中输入变量的值，便可得到相应的零部件三维模型。

四、结语

汽车CAD 篇4

关键词：教学,汽车电路,重要问题,思路

0 引言

汽车电路计算机辅助设计 (Computer Aided Design, , CAD) 是汽车电子控制方向的本科生需要学习的一门重要专业基础课, 是学生为社会服务和继续学习深造应掌握的重要技能。课程应用较多的软件是Protel99 se (简称99se) [1]或Protel DXP (简称DXP) [2]。学习内容的先后顺序依次是电路原理图、电路原理图库元件、印刷电路板 (Printed Circuit Board, PCB) 和PCB库元件设计[1,2,3]。电子电路CAD是电子电气和计算机等专业重要课程, 对于交通运输或车辆工程等非电专业学生的学习具有一定难度, 而且还需将电子电路CAD与汽车电路相结合, 为了使学生能够理清思路和加深理解, 应用Protel99 se软件, 按照内容的先后顺序, 在教材内容的基础上, 根据授课过程中学生的疑惑来着重分析几个重要问题, 使教学达到更好的效果。

1 电路原理图的两种作用

大部分应用99se和DXP软件来进行电子电路设计的教材中, 电路原理图设计均需实现电路的正确电气连接, 元件必须从库中选择放置, 元件属性需设置其正确的PCB元件 (称为封装) , 便于生成完整正确的网络表, 在设计PCB时将网络表的电气连接关系和封装元件导入到PCB, 为自动布线或手工布线服务。

在汽车电路设计中, 局部控制功能的电路均需要设计一块PCB, 例如, 动力系统、车身或某一个CAN节点等。对于整车电路的原理图, 不可能也不需要去设计电路板, 所以只需使电路阅读者能正确理解电路的连接关系, 而不必要真正的电气连接;在布线时可使用导线 (wire) 也可使用直线 (line) ;元件封装并不在原理图中显示也不起作用, 则元件属性中可以不考虑封装设置;而且有些元件在99se软件自带原理图库中不具备时, 可以用绘图工具绘制示意图, 这些均可使其达到目的且设计方便快捷。

汽车电路原理图设计有需要设计其PCB和不需要设计其PCB的两个作用, 两者要求和特点有很大不同, 理解了这个问题, 设计者可根据需要设计不同性能的原理图, 同时也加深了对整个课程的理解。

2 电气连接特性

电路原理图中有很多对象, 分为有电气连接特性和无电气连接特性两类。对于具有电气连接特性的对象, 其真正起电气连接作用的又有所不同。从库中放置的元件, 电气连接是引脚和属性中的封装;电源、接地、电路端口和方块电路图端口等对象的电气连接是网络标号, 其式样仅仅是形式而无电气连接特性;总线和总线分支虽在布线工具栏中, 但必须和网络标号同时使用, 因其不具备电气连接特性而依靠网络标号起实际电气连接作用, 其仅仅是指引电路阅读者识别不同位置元件的引脚网络标号;导线上节点表明交叉于节点的导线具有电气连接。

只有理解了原理图对象的电气连接特性, 才能掌握网络是电气连接的实质, 从而设计出正确电气连接的原理图, 才能使网络表作为原理图和PCB的桥梁而设计出对应于原理图的PCB。

3 原理图复合元件

原理图中复合元件是指在同一个原理图元件中包含有两个或两个以上的相同或不同子元件, 形式上分为各个子元件独立形式和整体式两种, 要强调的是其实质都表示同一个复合元件, 但二者也有一定的区别。例如由八个子电阻组成的复合排阻元件, 图1为各子元件独立形式, 图2为整体式, 二者形式不同, 但均为同一个排阻元件。图1中的各子电阻, 引脚与图2完全相同, 均对应于PCB元件的同一个封装DIP-16。图1中, 各子电阻的设计序号中均包含RP1, 表示为同一排阻元件, A~H分别表示同一排阻中的八个子电阻。采用独立形式的好处是, 当电路原理图中没有用完八个电阻时, 就不必全部放置八个子电阻, 节省空间。但由于排阻是一个元件, 各子电阻都在同一个封装内, 只要使用了其中的一个或几个子电阻, 在对应的PCB中都会放置完整的封装DIP-16, 只是没用到的子电阻引脚悬空。

理解了复合元件的原理和两种形式的关系, 在原理图设计时才能对元件进行合理选择、正确放置和设置属性;在后续的原理图库元件设计时, 才能深入理解和掌握其设计原理、方法、文件管理器使用以及新建元件菜单New Component和新建子件菜单New Part的区别。

4 原理图元件和其封装的对应关系

为PCB设计服务是电路原理图的作用之一, 网络表是二者联系的桥梁, 要生成正确的网络表, 原理图设计时要在每个元件的属性中设置其正确的封装。原理图设计中的布线是对元件引脚实现连接, 设置了元件封装, 实质上就是添加了该原理图元件的PCB元件, 同时也就给出了该元件在PCB中的连接关系, 这由原理图元件及其封装的对应关系所决定。

以NPN型三极管为例, 如图3, 左边为原理图元件, 在原理图设计中设置其设计序号为Q1、设计属性为NPN及封装为TO-52, 则其在PCB中加载的对应封装TO-52如图3右边图形所示。从图3可知, 原理图和PCB元件均包含外形、引脚和属性, 起电气连接作用的均为引脚, 二者引脚的数目和编号需一一对应;原理图元件外形仅是原理符号图, 封装外形是元件在电路板上的正投影, 封装引脚位置和外形反映了元件实际安装尺寸。原理图的网络表导入到PCB中, 将导入PCB元件 (封装) 及其连接关系, 封装包含了元件的设计序号Q1、设计属性NPN、封装外形、引脚数目及其编号以及相对位置等信息。

对原理图元件及其封装对应关系的理解, 将有助于原理图元件属性的正确设置, 网络表加载的错误检查和修改, 也为后续的PCB库元件设计打下良好的基础, 使课程大纲中的原理图、原理图库元件、PCB和PCB库元件设计等四部分内容融为一个整体, 将各部分发散的内容进行了提炼。

5 PCB层和对象的关系

对层概念的理解是PCB设计的核心内容之一, PCB中各种对象均与层有着密切的关系。PCB中最基本的对象包含物理边界、电气边界、封装、焊盘、过孔、导线以及各种标注性的解释说明等, 只有深入理解了各种对象和层之间的关系, 才能合理放置和设置各种对象, 设计出满足需要的PCB。

封装总体上分为表面粘贴式和穿透式两种, 在总体上看和根据安装焊接的需要, 两者均只能在顶层或底层。局部上, 粘贴式封装的焊盘 (即元件的引脚) 只能相应地在顶层或底层, 穿透式封装的焊盘在综合层。除焊盘外, 封装还包含了设计序号、设计属性和外形, 其分别相应地在顶层丝印层或底层丝印层。对于非封装的独立焊盘, 可以根据需要设置其所在层, 比如作安装孔使用时要设置在综合层, 作导线连接作用时可设置在顶层、底层或综合层。过孔与层的关系类似于独立焊盘。

物理边界要选择机械层绘制一个封闭区域, 作为PCB的外形和尺寸。电气边界要选择禁止布线层, 绘制一个小于或等于物理边界的封闭区域, 作为放置元件和布线的范围。物理边界和电气边界的设计是PCB规划的重要内容, 将关乎到网络表加载的成败。自动布线或手工布线中均使用导线连接各种焊盘或过孔, 可根据实际连接的需要放在顶层或底层。

各种标注性的解释说明对象, 由各自不同特点和需要分别放在不同层。尺寸标注和标题栏一般都不在实际电路板中显示, 通常放在机械层。其它的如果需要在电路板中显示的标注对象, 可根据需要放在顶层丝印层、底层丝印层、顶层或底层, 但若放在顶层或底层将是具有电气特性的铜膜, 要确保其不影响原始电路布线。例如电路板布线完成后, 在某一空白处放置工作单位信息, 若选在顶层丝印层或底层丝印层, 将是油漆的形式打印在电路板上, 字迹容易磨损;若放在顶层或底层, 将是铜字, 字迹不易磨损。

6 结束语

在教材内容基础上, 根据学生的疑惑, 分析了《汽车电路CAD》课程的几个重要问题, 理清思路并将相关知识点相互贯穿, 加强学习和教学效果。除了分析的几个问题, 课程教学中还会遇到其它一些问题, 有待于以后工作中进一步讨论和总结。

参考文献

[1]及力.Protel 99 SE原理图与PCB设计教程[M].北京:电子工业出版社, 2011.

[2]鲁捷, 焦振宇, 孟凡文.Protel DXP电路设计基础教程[M].北京:清华大学出版社, 2010.

汽车CAD 篇5

笔者在教学中运用CAD辅助《汽车机械制图》的教学, 运用CAD三维建模功能, 可在计算机上虚拟建立立体模型, 以动态显示, 把截交线的形成、相贯线的产生以及立体内部的复杂情形表现得淋漓尽致。非常有利于学生对空间形体的分析, 可逐步培养学生的空间想象能力以及汽车零件图的阅读能力。在此, 笔者通过两个例子就《汽车机械制图》传统教学中手工绘图和CAD绘图进行对比分析说明。

例一:汽车机械制图习题集第11页3-2 (4) 题目 (1) :补全立体的三面投影。题目已知主视图、俯视图如图1所示, 补出左视图。

传统教学过程为: (1) 演示六棱柱模型, 选择棱面垂直于水平面, 且两棱面为正平面位置放置。 (2) 将未切割的六棱柱的三投影做出。 (3) 在六棱柱模型上解释切割情况, 并分析:正面上截交线的正投影形成一条直线, 水平面上截交线的水平投影如俯视图, 侧面上截交线的正面投影形状未知。 (4) 主视图上切割的特征视图如图1。 (5) 在左视图上利用点线的投影关系做出截交线的投影。

传统教学的缺陷与不足是: (1) 由于模型不容破坏, 切割只能用语言表达, 不够直观。 (2) 学生对切割过程的认识缺乏动感, 对培养和提高学生的空间想象能力显得帮助不够。 (3) 由于对切割过程认识的不足, 当缺乏模型演示或说明的时候, 学生往往感到不知该如何分析, 造成了学习上更大的困难, 甚至丧失学习的信心。

用CAD三维建模辅助教学的过程如下:

1) 模型的制作。 (1) 在三维建模工作空间下的俯视图绘图窗口上调用正多边形命令, 画出正六边形。 (2) 调用面域命令将正六边形转变为面域。 (3) 调用“拉伸”命令拉伸成正六棱柱。 (4) 在正六棱柱上表面建立UCS;在如图2的位置、形状绘制七边形转变为面域;调用“拉伸”命令拉伸成柱体。 (5) 调用“布尔运算”中的“差集”命令, 选柱体, 完成第一次切割的正六棱柱。 (6) 在正六棱柱前侧面建立UCS;在三维建模工作空间下的主视图绘图窗口上调用直线命令, 画出一个三角形转变为面域。 (7) 调用“拉伸”命令拉伸成三棱柱。 (8) 调用“布尔运算”中的“差集”命令, 选取三棱柱, 完成第二次切割 (目标) 正六棱柱 (如图3) 。

2) 演示设计。 (1) 以动画方式演示正六边形拉伸为正六棱柱的过程, 并设正六边形为水平放置, 则六条棱与水平面垂直, 故六棱面的水平投影积聚为正六边形。 (2) 以动画方式分别演示用水平面和正垂面切割六棱柱, 观察六棱柱的变化, 如割面 (棱面) 出线、割线 (棱线) 出点, 加深学生对物体由于切割产生形状变化的认识。 (3) 以动画方式反复演示三角形拉伸成三棱柱的过程, 要求学生注意观察切割过程, 再次理解割面 (棱面) 出线、割线 (棱线) 出点。

3) 思维设计。 (1) 在动画演示切割后要求学生将该切割过程在脑中自行完成演示, 如割线、割面、割体, 建立形象思维。 (2) 出示一截割体的切割特征视图, 先初步分析, 后要求学生在脑中思考切割过程并进行描述, 如割到了哪个面, 哪根线, 截交线的形状如何。

4) 物体截割用CAD三维建模辅助教学的优点。 (1) 动态观察带缺口的正六棱柱, 使学生初步了解立体截切后的形状及各平面与投影面之间的位置关系。 (2) CAD三维建模能把三维建模图形自动生成6个基本视图和4个轴测图, 可根据需要筛选。如图4所示, 只选用最常用的基本三视图。 (3) 利用CAD三维建模来帮助学生弄清投影图中各图线与立体图表面交线的对应关系, 进行平面与立体之间的双向思维, 逐步培养学生的空间想象能力。

例二:汽车机械制图习题集第24页5-7 (4) 题目 (2) :补全视图中所缺的图线。题目已知主视图、俯视图、左视图, 图线未画完如图5所示。

完成本道习题有两大困难:一是学生想象不出整个零件的形体;二是本题所缺的图线是球面上截交线, 学生的空间想象能力差, 就难上加难。传统教学过程中在没有零件模型的情况下抽象的空想, 费了九牛二虎之力讲解分析却没有效果。

用CAD三维建模辅助教学的过程:1) 模型的制作。 (1) 在三维建模工作空间下的俯视图绘图窗口上绘制半圆。 (2) 调用面域命令将半圆转变为面域。 (3) 调用“旋转”命令生成半球。 (4) 在俯视图绘图窗口上绘制矩形转变为面域。 (5) 调用“拉伸”命令拉伸成长方体, 调用“布尔运算”中的“并集”命令。 (6) 在XZ面建立UCS, 绘制半圆转变为面域;调用“拉伸”命令拉伸成半圆柱体。 (7) 调用“布尔运算”中的“差集”命令, 选取半圆柱体, 完成零件形体 (如图6) 。2) 生成视图:用三维建模图形生成主视图、俯视图、左视图, 本题视图中所缺的图线就轻松地补画出来了 (如图7) 。

汽车机械制图与CAD制图教学一体化的注意事项如下。

1) 利用CAD三维建模建立零件形体, 利用动画演示切割过程, 在学生脑中自行完成演示如何割线、割面、割体, 建立形象思维。帮助学生弄清投影图中各图线与立体图表面交线的对应关系, 再利用点、线、面的对应关系完成所缺的三视图和所缺的图线。

2) 在CAD教学中, 要注意细节与精确的实际技能项目。典型的特定技能如极轴追踪, 极坐标, 尤其是一些标注上的要求和各项设置问题, 一定要严格训练学生以机械制图国家标准为准, 不要标错和画错。这些关键性的应用技能与技巧, 要通过多层次、多方位的训练, 使学生切实地掌握。

通过教学实践表明, CAD绘图和三维建模在《制图》课中的应用, 把传统教学手段和现代教学手段有机地融合起来, 使教学的效率与效果大为提高, 激发了学生主动学习的兴趣, 调动了他们学习的积极性, 激发了他们的创新意识, 从而使中职毕业生学到更多、更有用的先进技术与技能, 提高他们的综合素质, 为他们今后进一步的发展打下坚实的基础。

摘要：本文通过两个习题为例来说明探索运用CAD辅助《汽车机械制图》的教学实践, 运用CAD三维建模功能, 可在计算机上虚拟建立立体模型, 以动态显示, 把各种零件内部、外部的复杂情形表现得淋漓尽致。非常有利于学生对空间形体的分析;消除学生学习汽车机械制图的畏难情绪, 激发学生的学习兴趣, 培养学生的空间想象能力、空间分析能力以及汽车零件图的阅读能力。

关键词：汽车机械制图,CAD,三维建模,截交线,相贯线

参考文献

汽车CAD 篇6

关键词：CAD/CAM,双工位,消音垫,发泡模架,快速换模

1、概述

传统的汽车地毯发泡模架采用气缸翻转上模架,下模架不倾斜,由于模具分型面较复杂,人工分别放置表皮和地毯不方便,气动翻转不平稳,注泡采用人工方式,存在一定的安全隐患,如图1所示。另外,由于传统模架采用气缸驱动,驱动力、固化锁紧力有限,模架不能满足客车等大型车辆的地毯发泡,固化完成后不方便取出发泡后的地毯,人工劳动强度大,效率相对比较低。

为此,本文在原有的设备基础上设计了一种新型双工位汽车地毯发泡模架,有效的克服了气动发泡模架存在的诸多问题。该双工位汽车地毯发泡模架采用液压驱动的方式,两台发泡模架对称放置,注泡机器人放置在中间,机器人自动注泡,广泛适用于汽车和客车地毯的发泡。

2、新型模架的结构及动作顺序

2.1 模架的结构

新型双工位汽车地毯发泡模架主要结构组成有:小车输送机构、发泡模架、机器人注泡系统、平台、抽风吸附系统、液压系统、电气控制系统等。为保证生产线长期运行的稳定性及可靠性,整线采用进口PLC控制,易于设备的维护。

2.2 模架的动作顺序

该发泡模架的动作顺序为:上模打开→安全模锁紧→下模翻转到操作位→人工取发泡完成后的产品→人工喷脱模剂→人工放置地毯上表皮在输小车上→输送小车进入模架内→上模架下到位→吸附→上模架升到位→安全锁锁紧→输送小车移出模架→下模翻转到发泡面→上模架下到位→固化并完成一个工作循环。设备正常运行时为自动连续循环动作。

3、设备结构简图

3.1 模架总图

该设备模架总图如图2所示。

3.2 模架布局总图

(如图3)

3.3 系统原理图

新型发泡模架液压原理图如图4所示。

4、设备主要机构简述

4.1 小车输送机构

在发泡模架的一侧设置有一套地毯输送小车,小车驱动采用电机减速机驱动齿轮齿条传动,导向采用2个直线导轨副导向。工作时人工将成型后地毯放到输送小车上,输送机构将成型的地毯输送至发泡模架内,上模架有一抽风吸附系统,上模可将地毯从输送小车上吸起(抽风吸附系统考虑到抽吸地毯力,每块地毯重量约10～22公斤)。小车输送速度约16m/min,变频调速。

4.2 发泡模架

发泡模架部分由固定架体、上模安装架、下模翻转架等部分组成。为保证上下模架体的强度和刚度,采用型材整体焊接而成,初加工后进行整体退火处理消除焊接应力,加工采用大型数控机床一次性加工,从而保证上下模台面的平行度。

固定架体部分为整台模架的基础,采用型钢焊接结构,其与地面的连接采用膨胀螺栓,主要用于安装并支撑其它部分,具有高度的调整功能。模具安装时,上模为凸模,下模为凹模。

下模安装架采用钢结构制作,下模采用液压缸驱动能够90°侧面翻转,翻转油缸支架有足够的强度。

上模升降为液压控制,开模高度能使机器人能进入浇注,并且可使下模90°侧面翻出,为保证产品的质量,在油路中增加压力传感器,通过模拟量输送,在触摸屏上显示使上模架下压后始终保持一定的压力。上模有定位装置,液压缸锁定。

地毯模具的重量约为:上模1.5吨,下模约2.5吨,压机设计时需考虑合适的上模开模力和下模翻转力。

模架技术参数:合模状态下上下模架工作面平行度在±1mm以内;上模架从最高点运行到合模位置时间约11s;锁模力:100KN;下模架翻转时间约6s;(上模架提升和下压采用两个Φ125的油缸,下模架翻转采用两个Φ80油缸,油缸耐压21MPa);

为保证设备运行的可靠性,各结构设计、材料选用、材料热处理等均严格要求、确保质量。

4.3 抽风吸附系统

抽风吸附系统由抽风风机和软风管组成,风机采用德国进口产品,风机与模具的抽风口相联接,风机功率约15KW,变频调速;流量:50m3/min,全压16000Pa;安装风压检测系统,实时调整和控制风机。

4.4 液压系统

液压系统采用油研(YUKEN)公司产品,下模翻转及上模升降油缸采用ATOS比例流量阀控制,从而可以有效地控制油缸运行速度,满足设备的生产节拍;系统中装有平衡阀,以防止发生断电等意外状况时油缸突然掉下的现象;所有油管接头按英制标准螺纹连接以避免系统的漏油现象。

5、结语

本文利用CAD/CAM技术设计一种新型双工位汽车地毯发泡模架,目前,该设备已经在某企业投入生产,其用户反馈的信息良好。现在该设备已成为该企业的成熟产品,每年的产量均在十台左右,为该企业创造了良好的经济效益。

参考文献

[1]王秋成编,机械CAD/CAM技术[M].北京:高等教育出版社,2010.

[2]蔡汉明,陈清奎著,机械CAD/CAM技术[M].北京:机械工业出版社,2009.

[3]李光耀,汽车内饰设计与制造工艺[M].北京:机械工业出版社,,2009.

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[5]温兆麟,刘方湖,工业机器人在汽车内饰生产中的应用现状和趋势,汽车零部件[J].2011(12)81-83.