二维CAD代替手工绘图是CAD技术发展的第一个里程碑，二维CAD向三维转换更是CAD发展的必然趋势。从整个CAD市场发展来看，制造企业从二维CAD转向三维CAD，将成为提升制造业产品创新能力的重要保证。日前，记者走访了北京金轮坤天特种机械有限公司，该企业应用三维CAD软件—SolidWorks进行新产品的研发设计，初步实现了军工企业自主品牌研发的核心技术与国际水平接轨。
踏着发展的节拍
在品牌和性能为主的飞机牵引车行业，北京金轮坤天特种机械有限公司以品牌营销和创新设计见长，正是从这里，开出了我国第一辆正式列装的军用飞机牵引车。在公司已完成的项目中，既有获得原机械工业部科技进步一等奖的低车身高速飞机牵引车，也有跻身于国际科技前沿的无杆式飞机牵引车，如图1所示。这里被公认为国家牵引车行业的重要研制开发基地，在国内外市场上具有不可小觑的竞争力。
图1 无杆飞机牵引车
走进金轮坤天特种机械有限公司的研发中心，总工王志告诉记者，自一开始，“金轮人”就十分注意产品的创新，因此才能在充分掌握CAD、模块法和有限元法等先进的设计技术的
基础上，开发出了具有中国特色的特种行走机械。但由于受到原材料的价格上涨等因素的影响，该行业的新产品更迭速度越来越快，因此为了能够更快速推出可信赖的高质量产品，“金轮人”的产品设计面临着挑战：在原有的2D设计模式下，无法较好地解决设计中常存在的几个问题，如复杂投影线的生成问题、漏标尺寸、漏画图线问题、机构几何关系和运动关系的分析讨论问题、设计的更新与修改问题、设计工程管理问题等，这些都使得设计效率远远达不到所需要求。因此对原有的产品设计流程进行优化以有效提高设计效率是必然趋势，缩短设计流程、减少错误设计是唯一可行的道路。
基于SolidWorks的设计流程
为了提升产品的创新能力，金轮坤天特种机械有限公司的设计思想、设计理念、设计方法与设计手段向三维转换，经过一个阶段的实施，目前初步形成以二维CAD为主，三维CAD为补的应用模式。
2007年9月，金轮坤天特种机械有限公司采购了SolidWorks Office Professional版软件，并应用于新产品的研发中，作为SolidWorks软件增值经销商的北京钦盟科技公司协助完成了该软件安装实施、培训咨询以及技术支持等工作。“我们所看中的是SolidWorks软件对于国外制造企业的丰富服务经验，以及其功能强大、简单易用的设计优势，就连六十多岁的老工程师都能够很快上手使用。”王志说，“随着应用的发展，二维和三维的技术和产品,都会融入到企业PLM整体战略和解决方案的规划中，我们可以根据自身的特点，不断优化产品生命周期中各个关键流程，如设计、工艺、制造等，以达到相应快速、效益最优的目标。”
目前，SolidWorks在金轮坤天特种机械有限公司已帮助工程师和设计人员完成了创建无杆式飞机牵引车中车架部分的零件、装配体和生产级工程图。据负责无杆式飞机牵引车该项目的主管闫洪峰介绍，在飞机牵引车的车架部分设计中，由于车架基本上都是由焊接的钢板组成，而且特征繁多，造型比较复杂，使用SolidWorks三维建模时，可先将简单的钢板建模，然后将焊接件装配成装配体形式，层次分明，如图2所示。由于车架的整体结构基本是对称的，所以说合理解决对称的特征和零件可以提高设计效率，节省时间，并且对于整体的装配和分析也有着至关重要的作用。总之，在车架零件的三维建模过程中，SolidWorks软件不但确保了设计的正确无误，虚拟装配能力更使得设计人员对整个产品的装配过程有了完全真实的体验，感受到了三维设计所带来的轻松与效率。
图2 无杆飞机牵引车的车架模型
面向设计流程的仿真分析
CAE技术的发展和三维CAD技术密不可分，在竞争日渐激烈的飞机牵引车行业，“虚拟样机”成为了“金轮人”在商海中制胜的法宝，仿真分析更是虚拟样机设计流程上不可缺少的一个环节。在该企业中，以前是应用专业有限元技术对产品进行分析，由于设计人员与分析人员分属不同部门，往往由于缺乏顺畅的沟通而使得产品开发周期大大延迟。在工程师采用作为SolidWorks软件的一个插件、与SolidWorks共享统一的数据库的结构分析软件COSMOS后，闫洪峰说：“不管你有没有实际的分析经验，COSMOS的图形化操作界面可使您直观地划分网格单元、定义边界载荷条件及快速地求解计算结果，并且可以保证分析结果与理论结果十分相近;它的低价位使我们使用有限元分析软件立竿见影。”
具体到无杆式飞机牵引车项目中，在