5.1东风汽车公司CIMS应用工程
5.1.1概况
东风汽车公司（原中国第二汽车制造厂）是我国汽车行业的大型骨干企业，具有年产20万辆汽车的生产能力。汽车工业是我国的支柱产业，90年代以来国内汽车行业竞相迅速发展。东风汽车公司在日益激烈的市场竞争环境下，迫切需要应用CIMS技术，以保证快速、高质量、低成本地推出满足市场需求的汽车新产品。东风汽车公司“八五”规划的基本目标是：“扩大卡车优势，实现更新换代，上新水平；开创轿车新业，从高起点追赶，走向国际。”
东风汽车公司在其下属的技术中心和冲模厂开发应用CIMS单元技术，即在技术中心的车身设计中采用CAD，在冲模厂的车身覆盖件模具的设计制造采用CAD/CAPP/CAM，以缩短车身开发和生产准备时间，增强开发新车型的能力，提高产品质量。只有这样，才能真正做到“预研一代，开发一代，改进一代”，为实现东风汽车公司的“八五”目标创造条件，为企业的长远发展注入新的活力。
东风汽车公司技术中心是东风汽车公司下属的技术部门，其主要职能是全厂的产品开发、生产服务、配套零件的质量鉴定。东风汽车公司冲模厂是东风汽车公司下属的一个专业分厂，目前是国内规模最大、设备最全，技术力量最雄厚的汽车模具专业厂。
东风汽车公司于1991年完成CIMS应用工程可行性论证，1992年完成初步设计，1994年完成详细设计与部分实施，1995年被批准为CIMS应用工程突破口项目，1996年4月通过CIMS主题专家组组织的二期工程验收。
5.1.2生产经营特点及对CIMS的需求
5.1.2.1生产经营特点
在汽车产品的开发中，车身设计和覆盖件模具的设计制造起着十分关键的作用，是影响汽车产品更新换代的瓶颈环节。传统的车身开发与覆盖件模具设计制造方法，存在着设计制造周期长、质量难以保证和信息不能共享等问题。东风汽车公司应用CIMS技术的目的，在于将车身设计、模具设计与模具制造活动集成起来，建立汽车车身与覆盖件模具CAD/CAPP/CAM集成系统，以缩短产品开发和生产准备时间，提高产品质量。
车身设计和覆盖件模具设计制造中存在的问题归结为以下几个方面：
（1）车身设计中存在的问题
设计信息量大，复杂程度高，设计周期长；
CAD技术的应用面较窄；
设计分析和计算能力较差；
信息共享程度低。
（2）覆盖件模具设计中存在的问题
设计周期长，设计能力不足；
现行设计方法难以保证型面的设计制造精度；
现行设计方式阻碍了CAM的应用；
凭经验设计，结果难以预测。
（3）模具制造工艺设计中的问题
工艺设计效率低；
工艺质量不稳定；
成套模具的生产过程规划不尽合理。
（4）模具制造中存在的问题
制造周期长：
加工精度严重依赖于工艺模型；
模具型面的NC加工应用不普遍。
5.1.2.2对CIMS技术的需求
总体需求
（1）交流和合作
企业技术水平的提高和生产的发展，离不开与国外先进企业之间的交充和合作。国际市场的开拓，必须广泛与国外汽车厂商交往。目前，国外先进的汽车生产厂家已广泛采用了CAD/CAPP/CAM或CIMS技术。如果东风汽车公司自身不具备相应条件和一定的技术水平，将很难开展国际间的技术交流和合作、合资生产和技术转让等。
东风汽车公司近年来通过提高产品质量、逐步提高了产品创汇能力，近五年来出口创汇4475万美元，冲模厂先后为美国、日本的客商制造了五批四十多套中型模具。随着企业的发展和市场的开拓，企业的产品将进一步走向国际市场。要达到上述目标，必须采用计算机集成制造技术，实现从产品设计到制造的计算机一体化，提高产品质量，降低产品的成本，缩短产品开发周期，增强产品在国际市场上的竞争能力。
另一方面，东风汽车公司为赢得国内市场，也必须进一步提高企业的整体素质和产品技术水平，缩短与国际先进水平的差距，促进我国汽车工业的发展。
（2）对车身CAD的需求
东风汽车公司在引进CADAM等软件的基础上，已自行研制了一些CAD系统和有限元前后
处理软件，将CAD技术初步应用于车身二维图纸绘制、外表央三维几何造型及线图绘制等方面。但是，在应用范围和水平上，都还不能满足产品更新换代和企业发展的需要。为了逐步设计开发自己的轿车产品，必须研制开发车身CAD系统，以缩短车身的设计开发周期，提高车身设计能力。通过在车身设计中应用CAD技术，提高分析和计算的能力，特别是完成结构分析、人体工程分析和机构运动分析等项工作，将提高设计方案的科学性和可靠性，优化设计结果，减少样件试验次数，从而达到提高产品的设计和降低设计费用的目的。
实施CIMS应用工程前，车身设计、模具设计和模具制造各环节之间均采用二维图纸传递信息。这种传递信处的方式难以保证模具形状与设计形状的一致性，而且各环节间也不能实现信息共享，因此，只有在车身设计采用三维造型方法，定义统一的产品模型，才能实现在各个环节上共享产品模型的信息，实现车身CAD与覆盖件模具CAD/CAPP/CAM的集成。
（3）对模具CAD的需求
在实施CIMS应用工程前，东风汽车公司模具设计为手工完成，工作量大且缺少定量的设计
准则，主要依靠设计者的经验，因此，设计能力低，并且模具设计结果不能提供模具CAM所需的模具型面的三维信息。这种设计和制造的脱节，严重阻碍了CAM的采用，难以保证零件设计形状和模具型面形状的一致性。
（4）对模具CAPP的需求
在实施CIMS应用工程前，是人工凭经验设计模具加工工艺，工作效率较低，工艺质量不能保证。成套模具的生产规划靠人工安排，往往造成模具生产投入和管理上的忙乱。导致在制品积压，延长了成套模具的制造周期。
（5）对模具CAM的需求
制造高加工精度及加工效率。
5.1.3 CIMS应用工程开发及实施
5.1.3.1 CIMS应用工程的目标
（1）总目标
东风汽车公司CIMS应用工程从实际情况出发，以信息集成为核心，以解决企业的全局性关键问题为突破口应用CIMS技术。在初步设计阶段，确定了“八五”期间的总目标是：
开发车身CAD子系统、覆盖件模具CAD、CAPP和CAM子系统，在计算机网络和数据库管理系统的支持下，实现车身与覆盖件模具CAD/CAPP/CAM系统的信息集成，实现各子系统的数据交换和产品模型的共享。系统建成后使东风汽车公司的车身开发和模具设计制造周期缩短。
（2）突破口目标
完善计算机支撑环境的建设；
完成车身CAD、模具CAD、CAPP和CAM子系统，实现系统的集成；
在车身设计和覆盖件模具设计制造实际应用中，取得显著的经济效益。
5.1.3.2 CIMS应用工程总体结构
东风汽车公司车峰与覆盖件模具CAD/CAPP/CAM系统由4个应用子系统组成，即车身CAD
、模具CAD、模具CAPP和模CAM子系统组成（图5-1）。该系统包括了车身设计和覆盖件模具设计制造过程的主要功能。
车身与覆盖模具CAD/CAPP/CAM系统还包括一个集成支持环境子系统。4个应用子系统在网络和数据库子系统的支持下实现集成。系统采用了多级以太网结构，以CHALLENGE为网络服务器。在技术中心，网络系统将计算机科、技术科和加工车间联系起来，包括了模具CAD、CAPP和CAM子系统的设备。技术中心和冲模厂之间可通过IBM4381仿真终端实现通讯和数据传输。
（1）应用系统结构
（2）支撑系统结构
5.1.3.3 车身CAD子系统
东风汽车车身CAD子系统将CAD技术应用于车身设计过程，对现行的设计流程进行重新组织和合理安排。新的设计流程的特点主要表现在：
a.在1：5模型的制作和测量完成后，直接进行外表面和部分内饰件的3D造型；
b.从车身造型、结构布置到零件设计全过程，始终采用3D造型技术，由3D几何模型与其他非几何信息构成产品定义模型；
c.加强了结构分析在设计过程中的作用，为设计方案的评价和修改提供了可靠的依据。
该子系统包括几何造型、总体布置、结构布置、性能分析和零件设计等主要功能模块。
车身CAD子系统的结构分为两个层次。系统的上层为应用层，由五大功能模块组成，支撑层由CAD支撑软件和信息管理软件组成。
数据库系统对产品设计、结构分析、设计标准和法规等数据进行统一管理。
车身CAD子系统在SGI工作站上运行。
（1）目标
在现有CAD系统软件及支撑环境的基础上，自行开发造型与设计功能模块，初步建成与车身设计有关的标准件库、汉字库、设计标准、法规库和设计分析计算软件包。在上述工作基础上，依据信息集成与共享的原则，实现主要功能模块的集成，建立起一个具有良好的
开放性的CAD系统，支持CAD/CAPP/CAM集成系统。
（2）子系统结构
车身CAD系统由基础层、技术支撑层和应用层组成，系统结构如下图5-4所示：
（3）车身CAD子系统中主要模块的工作方式及功能，如表5-1所示。
5.1.3.4模具CAD子系统
模具CAD子系统在车身覆盖件产品模型的基础上，完成覆盖件模具的设计，提供模具CAPP和CAM所需的模具产品模型。
模具CAD子系统以EUCLID、PRO/E和DUCT等软件为支撑软件，在SGI工作站上实现。
模具CAD子系统由冲压工艺设计、模具结构设计和成形分析与模拟等模块组成。冲压工艺设计模块完成工艺方案设计、工序设计、材料与工时定额制定和设备选择等项工作。模具结构设计模块包括结构方案设计、详细设计和模具图绘制等功能。通过模具结构与零件的标准化和建立图库，提高模具结构设计的效率，成形分析与模拟软件用以模拟覆盖件的冲
压成形过程，分析工件变形，计算工艺力，预测成形缺陷，对冲压工艺设计和模具结构设计的结果进行验证。
冲压成形分析与模拟结果，如发现车身零件设计存在工艺性不良的问题，将要求修改车身零件设计的信息反馈给车身CAD子系统。
1.目标
在数据库和网络的支持下，利用引进的CAD软件，建立汽车覆盖件拉延模CAD系统，以提高覆盖件拉延模的设计质量，缩短设计时间，支持车身CAD、覆盖件模具CAD、CAPP和CAM的集成。同时，利用现有CAD软件及建立的图库、数据库，在模具设计中逐步采用CAD方法，使用具设计工作量的30%采用CAD方法完成。
2.结构
模具CAD子系统由冲压工艺设计，成形分析与模拟和模具结构设计三大模块组成。其中，冲压工艺设计和模具结构设计模块的是在SGI工作站上利用EUILID软件为基础实现的。子系统的结构如图5-5所示。
3.功能
（1）冲压工艺设计模块的功能
（2）模具结构设计模块的功能与结构
模具结构设计模块完成模具结构设计，主要包括拉延模结构设计和标准件图库二个部分，其结构如图5-7，图5-8所示。
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