為何工程師尋求堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)

#!$ @%!部分不適合!沒有人能夠冷靜地說出這些話，特別是在設(shè)計(jì)項(xiàng)目的后期階段。相反，工程師經(jīng)常用裸露的牙齒喊他們，這些話就像爆炸炸彈一樣噴射彈片。像工業(yè)界的許多同事一樣，Electroglas Inc.的工程服務(wù)經(jīng)理Jim Levante經(jīng)常聽到這些話。加利福尼亞州圣克拉拉市的公司設(shè)計(jì)和制造晶圓探測機(jī)，半導(dǎo)體制造商依靠這些機(jī)器對(duì)集成電路進(jìn)行分類和分類。這些機(jī)器由數(shù)千個(gè)零件組成，將半導(dǎo)體定位在接觸探針下，以便在它們?nèi)蕴幱诰A形式時(shí)進(jìn)行測試。

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根據(jù)Electroglas以前的二維制圖方案，工程師在制造物理原型之前沒有測試過機(jī)器的可靠性，準(zhǔn)確性或部件干擾。到那時(shí)，他們花費(fèi)了大量的時(shí)間和精力才發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)問題，例如不適合的部件。

就在那時(shí)。現(xiàn)在，使用三維實(shí)體建模，該公司的工程師在線進(jìn)行設(shè)計(jì)評(píng)審。他們會(huì)盡早且經(jīng)常地評(píng)估產(chǎn)品模型，并且可以自由地進(jìn)行更改而不會(huì)影響計(jì)劃。萊萬特說：“我們得到了更好的產(chǎn)品，省錢。”

事實(shí)上，很多錢。最近，實(shí)體建模幫助萊萬特和他的工程師節(jié)省了17,000美元的機(jī)械手設(shè)計(jì)，這是該公司的Horizo??n晶圓探測器附帶的選項(xiàng)之一。關(guān)鍵：能夠確保每個(gè)部件都適合第一次。

在軟件開發(fā)人員的小世界中，有很多關(guān)于實(shí)體建?？赡軓氐赘淖児こ痰挠懻?。這個(gè)詞已經(jīng)消失：總部位于馬薩諸塞州劍橋的研究公司Daratech的最新預(yù)測表明，增長最快的軟件公司是那些擁有實(shí)體建模產(chǎn)品的公司 - Parametric Technology Corporation(Pro / ENGINEER)，IBM(CATIA和SolidWorks) ，SDRC(I-DEAS)和EDS Unigraphics(Unigraphics CAD，很快，Solid Edge，它將與Intergraph在一個(gè)獨(dú)立的子公司一起銷售)。

但是，要了解實(shí)體建模是否真的可以改善工程流程，您必須仔細(xì)研究Electroglas和其他公司的經(jīng)驗(yàn)，這些公司已經(jīng)放棄了他們的2-D方式并將未來押在固體上。

Windows設(shè)計(jì)。Electroglas是一個(gè)很好的案例研究，因?yàn)樵贚evante的指導(dǎo)下，該公司已將實(shí)體建模CAD與其他基于Windows的工程軟件相結(jié)合，以完全重塑其產(chǎn)品開發(fā)程序。

微軟全球工程行業(yè)經(jīng)理Brian Seitz表示，工程師作為該流程的所有者的重要性已經(jīng)顯而易見，他曾與Electroglas合作過。

就在兩年前，Electroglas完成了2-D的所有工作。工程師和設(shè)計(jì)師將創(chuàng)建產(chǎn)品布局，然后將其傳遞給起草部門，起草部門記錄并詳細(xì)說明設(shè)計(jì)。“起草人，而不是工程師，是審查過程中最重要的人，因?yàn)樗o設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)一些東西可以看，”萊萬特回憶道。

分析?工程師們在這個(gè)過程中做得太晚了，這花費(fèi)了時(shí)間和金錢。今天，一切都不同了。

Electroglas圍繞使用位于馬薩諸塞州康科德的SolidWorks公司的基于Windows的3-D實(shí)體建模CAD軟件重新設(shè)計(jì)了其工程流程。“我們現(xiàn)在更加努力地創(chuàng)建能力規(guī)范，然后對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行建模SolidWorks，“萊萬特說。

看見和相信。他說，用固體設(shè)計(jì)開辟了各種可能性。首先，它使工程師能夠在設(shè)計(jì)階段的每個(gè)步驟中可視化產(chǎn)品，并且早在他們制作物理原型之前。并且，通過使用SolidWorks合作伙伴Immersive Design的可視化軟件，他們可以制作產(chǎn)品的視頻版本，以便他們和其他人可以對(duì)其進(jìn)行評(píng)估。“這讓每個(gè)人都有機(jī)會(huì)盡早看到設(shè)計(jì)意圖，并在我們可以使用時(shí)讓工程師向公司其他人提供意見，”Levante斷言。他說，它還幫助工程師贏得了設(shè)計(jì)批準(zhǔn)。

使用Microsoft的Source Safe作為歸檔應(yīng)用程序，工程師與同事共享可靠的建模數(shù)據(jù)。Source Safe存檔所有以前版本的模型，因此工程師可以回到設(shè)計(jì)過程中的任何一點(diǎn)。然后，仍然在SolidWorks中，他們使用SRAC的COSMOS / Works有限元分析軟件來優(yōu)化設(shè)計(jì)，例如，添加或移除材料以使零件更強(qiáng)大且更具成本效益。

虛擬原型先于物理原型，工程師使用SURFCAM直接從實(shí)體模型開發(fā)。

當(dāng)產(chǎn)品準(zhǔn)備發(fā)布時(shí)，他們會(huì)將圖紙和物料清單從Source Safe復(fù)制到Agile Configurator，整個(gè)公司將其用作產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理工具。該工具使他們能夠全局查看圖紙和物料清單，以及工程變更單的電子處理。

而且，由于所有軟件都是基于Windows的，工程師可以將圖紙發(fā)布到技術(shù)出版部門，后者使用MS Word創(chuàng)建操作手冊。

最重要的是：“實(shí)體建模有助于我們盡早發(fā)現(xiàn)問題并在第一時(shí)間獲得正確的設(shè)計(jì)，”Levante說。而且，他補(bǔ)充說，SolidWorks并不限制公司可以聘用的人才類型。“這很容易學(xué)習(xí)，我們不再尋找在特定CAD系統(tǒng)中受過專門訓(xùn)練的人，我們尋找最好的人，”他說。

模型繪圖連接。對(duì)于密歇根州安娜堡Kaiser Optical的工程和新產(chǎn)品開發(fā)負(fù)責(zé)人Joe Slater來說，實(shí)體建模給工程過程帶來的最大變化是模型到繪圖的相關(guān)性，快速制作零件和裝配圖的能力，以及能夠渲染新設(shè)計(jì)概念的圖像。

該公司為軍事市場和工業(yè)過程分析制造全息光學(xué)器件。直到一年前，工程師使用3-D線框模型開發(fā)產(chǎn)品。他們可以模擬任何東西，但渲染是有限的。工程師會(huì)制作三維線框，然后將其發(fā)送給設(shè)計(jì)和繪圖部門，其他人將文件分成單個(gè)部分，添加螺孔和其他更改，然后制作新圖紙。“我們從未更新過原來的模型，這種模型經(jīng)常變得過時(shí)，”斯萊特回憶道。

為了節(jié)省時(shí)間和金錢，設(shè)計(jì)師沒有做傳統(tǒng)的裝配圖，這些圖紙很昂貴。相反，他們依賴原始的裝配信息模型。換句話說，他們依賴于工程師記住如何將組裝在一起。工程生產(chǎn)力不是問題，但斯萊特和他的團(tuán)隊(duì)知道他們無法繼續(xù)這樣做。該公司發(fā)展得太快了。他們想要轉(zhuǎn)向模型到繪圖的關(guān)聯(lián)性。關(guān)鍵是用實(shí)體模型控制幾何。軟件的關(guān)聯(lián)功能將自動(dòng)更新圖紙和裝配體，以??包含模型中的更改。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，他們選擇了美國路易斯安那州亨茨維爾的Intergraph公司的Solid Edge CAD軟件。

Slater說，Kaiser Optical的產(chǎn)品幾乎總是各個(gè)零件的集合，并且不可能在裝配環(huán)境之外創(chuàng)建新零件。“線框模型對(duì)孔和其他特征一無所知，也無法給出我們所需的模型和圖紙之間的關(guān)聯(lián)性，”他補(bǔ)充道。“線框就像意大利面條 - 你無法理解它們。”

Slater還沒有準(zhǔn)備好說實(shí)體建模提高了產(chǎn)品質(zhì)量或工程生產(chǎn)力，但他懷疑它會(huì)。目前，他對(duì)Solid Edge軟件非常滿意，并且很快工程師學(xué)會(huì)了使用它。“我們的生產(chǎn)力已經(jīng)很好，而且我們在轉(zhuǎn)向?qū)嶓w造型期間堅(jiān)持不懈，這已經(jīng)足夠了，”他說。他補(bǔ)充說，設(shè)計(jì)，起草和配置任務(wù)已經(jīng)得到了改進(jìn)。

哦，關(guān)于軟件的可視化功能：“我曾經(jīng)認(rèn)為渲染的圖像很脆弱，但這種能力確實(shí)幫助我們將設(shè)計(jì)概念傳達(dá)給管理層并獲得批準(zhǔn)，”Slater斷言。“就這一點(diǎn)而言，它讓我的工作變得更輕松。”

你所看到的就是你得到的。Brian Wagner表示同意。作為位于威斯康星州Cedarburg的Carlson Tool and Manufacturing的工程經(jīng)理，他喜歡實(shí)體造型帶來的美學(xué)。“你會(huì)看到你會(huì)得到什么，”他說。

他看到的是薄壁和厚壁部分，可能會(huì)導(dǎo)致他的工程師開發(fā)的模具設(shè)計(jì)中出現(xiàn)填充問題。該公司為汽車，醫(yī)療和消費(fèi)品設(shè)計(jì)和制造塑料注塑壓鑄永久模具?？蛻艚?jīng)常向公司發(fā)送二維打印件，卡爾森工程師自己也在二維工作。但是18個(gè)月前他們開始使用EDS Unigraphics 11版實(shí)體建模軟件。(他們使用Unigraphics制造了13年。今天，他們使用12和13版本的組合進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造。)

“現(xiàn)在，當(dāng)我們在3D模型中對(duì)客戶的二維印刷進(jìn)行建模時(shí)，我們會(huì)看到半徑，拔模，厚壁或薄壁等各種潛在問題，”瓦格納說。及早發(fā)現(xiàn)這些問題可以節(jié)省時(shí)間和金錢，同時(shí)使卡爾森工程師能夠幫助公司的客戶實(shí)現(xiàn)自己的目標(biāo)。

最近，當(dāng)卡爾森幫助海外汽車客戶避免填補(bǔ)問題時(shí)，這一增值顯而易見?？蛻魹殡姵厣w提供了2-D打印件。“我們做了一個(gè)堅(jiān)固的部件模型，并展示了厚厚的墻壁，不能正確填充，”瓦格納回憶說。“我們告訴他們，當(dāng)塑料縮水時(shí)會(huì)出現(xiàn)瑕疵。我們重新設(shè)計(jì)了部件，向他們展示了兩種解決問題的方法。”

Wagner說，當(dāng)他們在二維工作時(shí)，卡爾森的工程師會(huì)繪制多個(gè)橫截面，但它們對(duì)分析或制造等下游任務(wù)毫無用處。犯錯(cuò)也更容易。“我們的許多零件都是自由形狀的獨(dú)特形狀，”他說。“我們將幾何體放置在其他幾何體附近，并且很難確定二維部件不會(huì)相互干擾。”

這些示例的教訓(xùn)是，實(shí)體建模等可以減少錯(cuò)誤。有人說這很難使用。不過，MCS公司總裁帕特里克·漢拉蒂(Patrick Hanratty)表示，“使用三維實(shí)體造型的人用它做的很棒。”

添加微軟的Seitz，將實(shí)體建模與Windows相結(jié)合，使工程師更容易使用CAD的全部功能和功能。“它讓工程師有更多時(shí)間成為工程師，”他說。

檢查這里是否需要固體

你怎么知道你是否應(yīng)該使用實(shí)體建模?EDS Unigraphics產(chǎn)品經(jīng)理John R. Baker表示，如果這些情況中的任何一種描述了您的過程，您可以從中受益。

- 您的產(chǎn)品包括組裝物品，其中間隙和包裝問題很重要。與二維模型不同，實(shí)體模型顯示干涉并允許您測量間隙。

- 您的產(chǎn)品中的零件是機(jī)加工的，或者您使用網(wǎng)狀制造工藝(如鑄造，模塑或鍛造)生產(chǎn)零件。實(shí)體建模系統(tǒng)定義圓形邊緣，起草邊和這些部分中的其他詳細(xì)方面。

- 您使用產(chǎn)品的圖像或插圖作為營銷和銷售輔助工具或手冊。

- 您可以分析產(chǎn)品的重量，或進(jìn)行重心研究。即使您使用不同的材料制作組件，實(shí)體建模器也會(huì)計(jì)算單件零件和完整組件的數(shù)據(jù)。

- 您使用快速原型設(shè)計(jì)。實(shí)體建模系統(tǒng)幾乎是使用當(dāng)今快速原型制作流程定義生產(chǎn)用于產(chǎn)品驗(yàn)證或短生產(chǎn)運(yùn)行的零件的唯一實(shí)用方法。

您可以使用哪些實(shí)體模型- 在整個(gè)設(shè)計(jì)周期中可視化產(chǎn)品。“你可以與組織中的每個(gè)人分享可靠的模型，每個(gè)人都能理解它們，”Electroglas的Jim Levante說。

- 盡早發(fā)現(xiàn)故障，盡早發(fā)現(xiàn)干擾等問題，同時(shí)仍然可以低成本地進(jìn)行糾正。

- 快速生成零件和裝配圖紙。

- 獲得關(guān)聯(lián)性的優(yōu)勢，因此當(dāng)您更改零件時(shí)，整個(gè)裝配更新。

- 輕松利用有限元分析和CAM等下游應(yīng)用。