摘　　　要 随着三维图形技术和计算机技术的发展，三维设计已经成为CAD技术应用的必然趋势，而世界制造业发展的总趋势表现为信息技术在促进制造业发展过程中的作用是第一位的。目前，作为发动机的核心部件的活塞，其设计开发大多处于2D视图水平。运用先进机械工程软件PRO/E进行活塞的CAD开发，使视图更形象、更逼真，能轻易实现图形的修改和仿真；同时运用PRO/E进行夹具的设计和仿真，使夹具的设计效率大大提高，修改的次数也大大减小了；运用KIVA软件进行燃烧室的CAE分析，不但可以得到内燃机的能源燃烧方面的各种数据，同时也能得到内燃机性能方面的数据，从而使得活塞的优化设计更趋高效，完善。对整个设计过程的设计效率和设计质量有大大的提高。 本论文是在PRO/E2001软件平台实现活塞的CAD造型及其加工夹具的CAD设计；通过活塞的造型和全面熟悉活塞的设计、制造加工过程，首先生成活塞的工艺流程图及工序卡。然后我们针对某一工序进行详细的工装设计，针对某一工序进行全面的工艺设计；运用KIVA程序对燃烧室进行分析，首先就程序的输入文件进行仔细的阅读、填写，调试程序，生成网格以完成预处理。其次，写入另一个输入文件，连同预处理的输出文件作为求解程序的输入文件，运行求解程序得出结果：燃烧室的平均气缸压力、NOx含量、SOOT(煤烟、烟灰)含量、平均放热等曲线。为优化起到有效的指导作用 关键词：活塞 PRO/E KIVA CAD\CAM\CAE     第1章　绪  论        1.1    HD6105Q型柴油机的简单介绍  　　HD6105Q型柴油机是湖南省动力机厂自行研制和生产的用于汽车动力机的一种柴油机。其主要技术参数及附件规格如下：  HD6105Q型柴油机的主要技术参数及附件规格有：  型　　号                           HD6105Q  型　　　式　                       直列、水冷、四冲程、直喷式  缸数×缸径(mm)×冲程（mm）         6×105×120  压缩比　　　                       18  排量(dm)                           6.234  工作顺序　　　　                   1-5-3-6-2-4  标定功率（kw）/转速（r/min）       107/2800  最大扭矩（Nm）/转速（r/min）       400/1600~1800  外特性最低比油耗（g/kw.h） 　      ≦220  标定工况比油耗（g/kw.h）　　　     ≦238  机油消耗率（g/kw.h）　　　　　     1.4    调速率　　　　　　　　　　　　     10%  怠速转速（r/min）　　　　　　      600  排气烟度　　　　　　　　　　　     ≦Rb3.5  活塞平均速度（m/s）　　　　　      11.2  曲轴旋转方向（从飞轮方向看）　     逆时钟  冷却方式　　　　　　　　　　　     强制水冷  润滑方式　　　　　　　　　　　     压力、飞溅复合式  起动方式　　　　　　　　　　　     电起动  外形尺寸（长×宽×高）   　　      1211×685×976  净质量（kg）      　　　　　　     550  生产厂商      　　　　　　     　　湖南动力机械厂  　    1.2基于PRO/E的CAD/CAM技术概述  1.2.1CAD/CAM技术的基本概念  CAD（计算机辅助设计，Computer Aided Design）、CAM（计算机辅助制造,Computer Aided Made），它们是指工程技术人员以计算机为工具，用各自的专业知识，对产品进行总体设计、绘图、分析和编写技术文档等活动的总称。它将计算机高速而精确的计算能力、大容量存储和数据处理能力与设计者的综合分析和逻辑判断能力以及创造性思维结合起来，从而大大加快设计进程，缩短设计周期，提高设计质量，为无图纸生产提供了前提和基础。由于产品的设计、制造、分析计算是一个完整的过程，只有根据设计进而制造出产品或完成一个工程，才能取得完整的经济效益，因此CAD存在着与CAM（计算机辅助制造）、 CAE（计算机辅助工程）集成的问题， CAD／CAE／CAM往往结合在一起进行开发和应用。CAD技术本身是一项综合性的、技术复杂的系统工程，涉及许多学科领域，CAD技术可以承担产品设计中的零件设计、装配设计、模具设计、机构设计与分析、有限元分析、数控加工与仿真等环节的关键工作，与传统的设计内容和方式相比产生了根本性的变革。  如今，CAD技术己广泛应用于航空航人、电子、机械、建筑、轻纺，化工、交通、影视、教育等各个领域，并取得了明显的经济效益和社会效益。据资料统计，采用CAD技术后，大规模集成电路的设计效率平均提高5倍，编辑出版的效率平均提高4.4倍。众多行业的实践经验表明，采用CAD技术可以显著地缩短设计周期，提高设计质量和劳动生产率，是加速产品更新换代的有效手段，是改造传统生产过程的必由之路，也是衡量一个国家工业水平的重要标志。    1.2.2CAD/CAM技术的现状和发展趋势  CAD技术起步于50年代后期， 60年代，随着计算机软硬件技术的发展，在计算机屏幕上绘图变为可行，CAD开始迅速发展。人们希望借助此项技术来摆脱烦琐、费时、精度低的传统手工绘图。此时CAD技术的出发点是用作传统的三视图来表达零件，以图纸为媒介进行技术交流，这就是二维计算机绘图技术。60年代是以简单的二、三维线框造型系统为主，这种初级的线框造型系统只能表达基本的几何信息，不能有效表达几何数据间的拓扑关系。由于缺乏形体的表面信息，CAE及CAM均无法实现。  进入70年代，CAD迎来了第一次技术革命—“贵族化”的自由曲面造型系统。飞机和汽车工业飞速发展，遇到了大量的自由曲面问题，此时，法国人提出了贝塞尔算法，同时也使得法国达索飞机制造公司的开发者们，能在二维绘图系统CAD/CAM的基础上，开发出以表面模型为特点的自由曲面建模方法，推出了三维曲面造型系统CATIA，它的出现，标志着计算机辅助设计技术从单纯模仿工程图纸的三视图模式中解放出来，实现以计算机完整描述产品零件的主要信息，同时也使得CAM技术的开发有了现实的基础。        第二次技术革命—实体造型技术发生于70年代末到80年代初，由于计算机技术的大跨步前进，CAM、CAE技术也开始有了较大发展。有了体的表面信息，还难以准确表达零件的其它特性，如质量、重心、惯性等，对CAE十分不利。1979年SDRC公司发布了世界上第一个完全基于实体造型技术的大型CAD/CAE软件—I－DEAS。由于实体造型技术能够准确表达零件的全部属性，在理论上有助于统一CAD、CAE、CAM的模型。      20世纪80年代中期，第三次技术革命—参数化技术开始了。CV公司推出了一种比无约束自由造型更新颖、更好的算法—参数化实体造型方法，该方法主要有以下特点：基于特征、全尺寸约束、全数据相关、尺寸驱动设计修改。但由于投资及开发工作量较大，CV公司否决了参数化技术方案，策划参数化技术的人因此成立了一个参数技术公司（Parametric Technology C