本文介紹了3D CAD軟件改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的關(guān)鍵探討。

　　產(chǎn)品設(shè)計(jì)師致力于創(chuàng)作出一流的創(chuàng)新型設(shè)計(jì)，并將該設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為利潤(rùn)可觀(guān)的產(chǎn)品。看到自己的設(shè)計(jì)陳列于商場(chǎng)之中，或者了解到客戶(hù)將自己的設(shè)計(jì)作為主流解決方案采納都會(huì)讓設(shè)計(jì)師從中獲得極大的滿(mǎn)足感。然而，在當(dāng)今的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)環(huán)境中，要實(shí)現(xiàn)這樣的目標(biāo)已愈發(fā)困難。在時(shí)間和成本的雙重壓力下，許多設(shè)計(jì)工程師匆忙應(yīng)對(duì)，目標(biāo)僅僅是將工作完成即可，在慌亂中遺失了可貴的創(chuàng)造力和洞察力。

　　即便環(huán)境如此嚴(yán)峻，只要專(zhuān)注于對(duì)解決方案的改進(jìn)最為關(guān)鍵的因素，并利用各種 3D CAD 工具來(lái)提升設(shè)計(jì)質(zhì)量，設(shè)計(jì)師仍能創(chuàng)作出獨(dú)具創(chuàng)意的設(shè)計(jì)和成功的產(chǎn)品。對(duì)于所有的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)人員，應(yīng)考慮的首要問(wèn)題是：“出色設(shè)計(jì)包含哪些要素?”在產(chǎn)品制造方面，有句俗語(yǔ)是“更快、更好、更便宜、更安全”。然而在當(dāng)前的環(huán)境中，就提升設(shè)計(jì)質(zhì)量而言，其要求與俗語(yǔ)所言還存在一些細(xì)微差異。現(xiàn)在，設(shè)計(jì)師不僅需要考慮產(chǎn)品設(shè)計(jì)的外表、觀(guān)感、操作性，還需考慮它的可制造性和可維護(hù)性。

　　可制造性設(shè)計(jì)

　　以更低廉的成本更快速地制造產(chǎn)品并不一定會(huì)使該產(chǎn)品變得更優(yōu)秀，再新穎精美的設(shè)計(jì)，如果制造商無(wú)法從其制造中獲得利潤(rùn)，該設(shè)計(jì)也不具有任何商業(yè)價(jià)值。可制造性設(shè)計(jì)將制造運(yùn)作和工具開(kāi)發(fā)納入了概念設(shè)計(jì)過(guò)程，這是獲得出色產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。

　　讓我們看看在 Trek Bikes(威斯康星州沃特盧市)近期推出的 Trek Madone 公路自行車(chē)的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，可制造性所扮演的角色。該公司在制造對(duì)公差要求極高的自行車(chē)車(chē)架接合區(qū)域時(shí)，沒(méi)有使用成本高昂的材料和專(zhuān)門(mén)工藝。相反，Trek 的制造專(zhuān)家利用 SolidWorks® 3D CAD 和 COSMOSWorks® 分析軟件開(kāi)發(fā)出新型的復(fù)合成型方法來(lái)成型這些區(qū)域，從而消除了一個(gè)制造環(huán)節(jié)，減少了材料用量，并使生產(chǎn)能力增加一倍有余。

　　設(shè)計(jì)師還可使用新的 3D CAD 工具來(lái)評(píng)估可制造性。SolidWorks 軟件中包含 DFM(可制造性設(shè)計(jì))Xpress& #8482;，該軟件可以識(shí)別模型的各個(gè)區(qū)域是否工藝復(fù)雜或制造成本高昂。模具開(kāi)發(fā)和草圖分析工具可找出草圖中難以成型的倒角和特征。SolidWorks Tolerance Analyst 可自動(dòng)層迭公差，提供了用于解決公差問(wèn)題的更為精確的方法。借助上述類(lèi)型的各種 CAD 工具，工程師在將設(shè)計(jì)提交至制造部門(mén)之前便能消除制造問(wèn)題。

　　模塊化設(shè)計(jì)的效率

　　出色設(shè)計(jì)的另一個(gè)特點(diǎn)是應(yīng)用 3D 模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)。利用模塊化的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法，工程師可對(duì)同一產(chǎn)品系列中的不同模型以及裝配體內(nèi)的不同模塊自動(dòng)套用相同的設(shè)計(jì)理念，然后再針對(duì)具體部分修改一個(gè)或多個(gè)變量(例如重量、尺寸、容量等)即可。

　　Modular Services Company(俄克拉荷馬州俄克拉荷馬市)使用 SolidWorks 配置功能來(lái)開(kāi)發(fā)頭部傳送和泵送系統(tǒng)，此類(lèi)系統(tǒng)主要用于病患護(hù)理、手術(shù)室、特護(hù)病房和臨床治療。該公司經(jīng)常需要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行一些修改，例如移動(dòng)服務(wù)、更改尺寸、添加特殊功能或增加強(qiáng)度等。在 SolidWorks 設(shè)計(jì)配置功能的協(xié)助下，該公司的工程師可通過(guò)原始基礎(chǔ)設(shè)計(jì)創(chuàng)建所需的不同模塊和配置，從而節(jié)約大量的時(shí)間和勞動(dòng)。此外，工程師還可利用模塊化設(shè)計(jì)從現(xiàn)有的成熟設(shè)計(jì)衍生出新的配置，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量的提升。

　　推進(jìn)設(shè)計(jì)性能

　　以前，增進(jìn)設(shè)計(jì)性能需要進(jìn)行大量的反復(fù)測(cè)試才能確定可能影響性能的設(shè)計(jì)變量。現(xiàn)在，工程師通過(guò)集成 CAD 的設(shè)計(jì)分析、模擬和驗(yàn)證工具即可獲得同等級(jí)別的洞察力，并用以改進(jìn)設(shè)計(jì)性能。

　　Zero Zone, Inc.(威斯康星州 North Prairie 市)即是一個(gè)例子。該公司采用 SolidWorks CAD 和集成 COSMOSFloWorks® 計(jì)算流體力學(xué) (CFD) 分析軟件來(lái)更深入地發(fā)掘其生產(chǎn)的商用冷凍柜和冷藏柜的物理特性、熱效應(yīng)和壓縮空氣流運(yùn)作方式。除了幫助工程師設(shè)計(jì)維持在特定溫度的柜體(冷藏柜是 40℉，冷凍柜是 -15℉)外，COSMOSFloWorks 還通過(guò)減少結(jié)霜現(xiàn)象、消除“熱”點(diǎn)和“冷”點(diǎn)以及縮短解凍時(shí)間，幫助 Zero Zone 工程師改進(jìn)產(chǎn)品性能。

　　其它集成 CAD 的分析工具(例如用于結(jié)構(gòu)分析和熱分析的 COSMOSWorks® 以及用于運(yùn)動(dòng)學(xué)研究的COSMOSMotion®)可為工程師提供必需的設(shè)計(jì)洞見(jiàn)，協(xié)助他們制造出更輕、更耐用、更堅(jiān)固或制冷能力更強(qiáng)的產(chǎn)品。有了 COSMOSMotion 軟件，工程師可對(duì)裝配體執(zhí)行動(dòng)態(tài)分析，并使用這些結(jié)果來(lái)生成工作力和負(fù)載以用于結(jié)構(gòu)分析。

　　富有魅力的外表和符合人體工程學(xué)的觀(guān)感

　　產(chǎn)品設(shè)計(jì)美學(xué)，即產(chǎn)品給予人們的觀(guān)感或握持、坐下或躺下時(shí)的感覺(jué)，是出色設(shè)計(jì)中最為直觀(guān)的方面，尤其是消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品。從手持電子產(chǎn)品到家具和用具，人們對(duì)產(chǎn)品的外表和觀(guān)感愈加挑剔。而直到不久以前，要想獲得流暢、充滿(mǎn)曲線(xiàn)感的形狀還高度依賴(lài)于專(zhuān)用的曲面工具。現(xiàn)在，這一切都可借助 3D CAD 系統(tǒng)的各種高級(jí)成型功能來(lái)實(shí)現(xiàn)。利用這些功能，工程師可制造出有機(jī)造型和復(fù)雜的曲面 - 這兩點(diǎn)對(duì)于產(chǎn)品的外表和觀(guān)感尤為重要。

　　高級(jí)曲面功能尤其適用于需要符合人體工程學(xué)或需要與人類(lèi)直接交互的產(chǎn)品。例如，LASCO Bathware, Inc.(加利福尼亞州阿納海姆市)使用 SolidWorks CAD 工具來(lái)使浴缸的幾何形狀更貼合人體的曲線(xiàn)。LASCO 設(shè)計(jì)師使用 SolidWorks 曲面工具來(lái)創(chuàng)建沐浴裝置的曲線(xiàn)和形狀，并通過(guò)三個(gè)不同的成型相關(guān)工藝之一來(lái)制造：玻璃纖維強(qiáng)化工藝 (FRP) - 在脫開(kāi)的鑄模表面噴上各種樹(shù)脂膠衣和夾層;丙烯酸樹(shù)脂工藝 - 使用真空模具將一薄層丙烯酸樹(shù)脂吸入模具中;玻璃纖維浸漬樹(shù)脂工藝 - 將一薄層玻璃纖維置于模具中，在加熱加壓條件下成形，有點(diǎn)類(lèi)似復(fù)雜的華夫餅干烤模。

　　易于保養(yǎng)和維護(hù)

　　出色設(shè)計(jì)的最后一個(gè)特點(diǎn)是在概念開(kāi)發(fā)階段將保養(yǎng)和維護(hù)問(wèn)題納入考量。對(duì)于需要裝配、拆卸、保養(yǎng)或現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)的產(chǎn)品，如果設(shè)計(jì)師在事后才對(duì)此類(lèi)因素加以考慮，該產(chǎn)品無(wú)疑會(huì)遭到失敗。可保養(yǎng)的裝配體必須留有足夠的空間，不但方便人們更換部件，而且在保養(yǎng)部件時(shí)無(wú)需將所有部分都拆開(kāi)。通過(guò)使用動(dòng)態(tài)動(dòng)作和可視化功能，設(shè)計(jì)師不但可以識(shí)別碰撞區(qū)域，還可確保有足夠的空間供拆卸和更換特定組件之用。SolidWorks Routing 之類(lèi)的布線(xiàn)工具可幫助設(shè)計(jì)師確保線(xiàn)纜長(zhǎng)度足夠。

　　Bucyrus International, Inc.(威斯康星州南密爾沃基)使用 SolidWorks CAD 軟件來(lái)改善礦鏟、鉆頭和索斗鏟的裝配和保養(yǎng)性能，這些設(shè)備都是該公司為露天采礦業(yè)所開(kāi)發(fā)的。利用 3D CAD 工具，該公司可分期裝運(yùn)此類(lèi)大型設(shè)備的子組件，從而減少了現(xiàn)場(chǎng)裝配時(shí)間，為露天采礦設(shè)備的產(chǎn)品交付和裝配樹(shù)立了新的標(biāo)準(zhǔn)。

　　盡管競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的全球市場(chǎng)向設(shè)計(jì)師們提出了更迫切嚴(yán)格的要求，當(dāng)今的工程師仍不斷努力，致力于創(chuàng)作出優(yōu)秀設(shè)計(jì)并最終轉(zhuǎn)化為成功產(chǎn)品。借助目前可用的所有 3D CAD 工具，設(shè)計(jì)師可開(kāi)發(fā)出外觀(guān)出色、觀(guān)感絕佳、性能優(yōu)越、配置穩(wěn)定、維護(hù)簡(jiǎn)單以及生產(chǎn)利潤(rùn)高的新型設(shè)計(jì)概念。

　　# # #

　　說(shuō)明：

　　Trek Bikes 圖片 – Trek Bikes 的制造專(zhuān)家使用 SolidWorks 3D CAD 和 COSMOSWorks 分析軟件來(lái)開(kāi)發(fā)新型復(fù)合成型技術(shù)，用于成型公差要求極高的區(qū)域，從而消除了一個(gè)制造環(huán)節(jié)，減少了材料用量，并使生產(chǎn)能力增加一倍有余。

　　Modular Services 圖片 – Modular Services Company 使用 SolidWorks 配置功能來(lái)為公司的 Pump Star& #8482; 泵送系統(tǒng)模塊化開(kāi)發(fā)提供支持，該系統(tǒng)主要用于手術(shù)室和特護(hù)病房。

　　Zero Zone 圖片 – Zero Zone 采用 SolidWorks CAD 和集成的 COSMOSFloWorks CFD 分析軟件對(duì)其生產(chǎn)的商用冷凍柜和冷藏柜進(jìn)行分析，以更深入地了解產(chǎn)品的物理特性、熱效應(yīng)和壓縮空氣流運(yùn)作方式，產(chǎn)品性能也因此得到提升。

　　LASCO Bathware 圖片 – LASCO Bathware 使用 SolidWorks 高級(jí)曲面功能為其沐浴裝置設(shè)計(jì)曲線(xiàn)形狀，使產(chǎn)品的幾何形狀更貼合人體曲線(xiàn)。

　　Bucyrus 圖片 – Bucyrus International 利用 SolidWorks CAD 軟件來(lái)改進(jìn)其露天采礦設(shè)備的裝配和保養(yǎng)性能，涉及的產(chǎn)品包括額定有效載荷為 135 噸的 795B 型電動(dòng)繩索采礦鏟。