为何工程师寻求坚实的基础

#!$ @%!部分不适合!没有人能够冷静地说出这些话，特别是在设计项目的后期阶段。相反，工程师经常用裸露的牙齿喊他们，这些话就像爆炸炸弹一样喷射弹片。像工业界的许多同事一样，Electroglas Inc.的工程服务经理Jim Levante经常听到这些话。加利福尼亚州圣克拉拉市的公司设计和制造晶圆探测机，半导体制造商依靠这些机器对集成电路进行分类和分类。这些机器由数千个零件组成，将半导体定位在接触探针下，以便在它们仍处于晶圆形式时进行测试。

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根据Electroglas以前的二维制图方案，工程师在制造物理原型之前没有测试过机器的可靠性，准确性或部件干扰。到那时，他们花费了大量的时间和精力才发现设计问题，例如不适合的部件。

就在那时。现在，使用三维实体建模，该公司的工程师在线进行设计评审。他们会尽早且经常地评估产品模型，并且可以自由地进行更改而不会影响计划。莱万特说：“我们得到了更好的产品，省钱。”

事实上，很多钱。最近，实体建模帮助莱万特和他的工程师节省了17,000美元的机械手设计，这是该公司的Horizo​​n晶圆探测器附带的选项之一。关键：能够确保每个部件都适合第一次。

在软件开发人员的小世界中，有很多关于实体建模可能彻底改变工程的讨论。这个词已经消失：总部位于马萨诸塞州剑桥的研究公司Daratech的最新预测表明，增长最快的软件公司是那些拥有实体建模产品的公司 - Parametric Technology Corporation(Pro / ENGINEER)，IBM(CATIA和SolidWorks) ，SDRC(I-DEAS)和EDS Unigraphics(Unigraphics CAD，很快，Solid Edge，它将与Intergraph在一个独立的子公司一起销售)。

但是，要了解实体建模是否真的可以改善工程流程，您必须仔细研究Electroglas和其他公司的经验，这些公司已经放弃了他们的2-D方式并将未来押在固体上。

Windows设计。Electroglas是一个很好的案例研究，因为在Levante的指导下，该公司已将实体建模CAD与其他基于Windows的工程软件相结合，以完全重塑其产品开发程序。

微软全球工程行业经理Brian Seitz表示，工程师作为该流程的所有者的重要性已经显而易见，他曾与Electroglas合作过。

就在两年前，Electroglas完成了2-D的所有工作。工程师和设计师将创建产品布局，然后将其传递给起草部门，起草部门记录并详细说明设计。“起草人，而不是工程师，是审查过程中最重要的人，因为他给设计团队一些东西可以看，”莱万特回忆道。

分析?工程师们在这个过程中做得太晚了，这花费了时间和金钱。今天，一切都不同了。

Electroglas围绕使用位于马萨诸塞州康科德的SolidWorks公司的基于Windows的3-D实体建模CAD软件重新设计了其工程流程。“我们现在更加努力地创建能力规范，然后对产品进行建模SolidWorks，“莱万特说。

看见和相信。他说，用固体设计开辟了各种可能性。首先，它使工程师能够在设计阶段的每个步骤中可视化产品，并且早在他们制作物理原型之前。并且，通过使用SolidWorks合作伙伴Immersive Design的可视化软件，他们可以制作产品的视频版本，以便他们和其他人可以对其进行评估。“这让每个人都有机会尽早看到设计意图，并在我们可以使用时让工程师向公司其他人提供意见，”Levante断言。他说，它还帮助工程师赢得了设计批准。

使用Microsoft的Source Safe作为归档应用程序，工程师与同事共享可靠的建模数据。Source Safe存档所有以前版本的模型，因此工程师可以回到设计过程中的任何一点。然后，仍然在SolidWorks中，他们使用SRAC的COSMOS / Works有限元分析软件来优化设计，例如，添加或移除材料以使零件更强大且更具成本效益。

虚拟原型先于物理原型，工程师使用SURFCAM直接从实体模型开发。

当产品准备发布时，他们会将图纸和物料清单从Source Safe复制到Agile Configurator，整个公司将其用作产品数据管理工具。该工具使他们能够全局查看图纸和物料清单，以及工程变更单的电子处理。

而且，由于所有软件都是基于Windows的，工程师可以将图纸发布到技术出版部门，后者使用MS Word创建操作手册。

最重要的是：“实体建模有助于我们尽早发现问题并在第一时间获得正确的设计，”Levante说。而且，他补充说，SolidWorks并不限制公司可以聘用的人才类型。“这很容易学习，我们不再寻找在特定CAD系统中受过专门训练的人，我们寻找最好的人，”他说。

模型绘图连接。对于密歇根州安娜堡Kaiser Optical的工程和新产品开发负责人Joe Slater来说，实体建模给工程过程带来的最大变化是模型到绘图的相关性，快速制作零件和装配图的能力，以及能够渲染新设计概念的图像。

该公司为军事市场和工业过程分析制造全息光学器件。直到一年前，工程师使用3-D线框模型开发产品。他们可以模拟任何东西，但渲染是有限的。工程师会制作三维线框，然后将其发送给设计和绘图部门，其他人将文件分成单个部分，添加螺孔和其他更改，然后制作新图纸。“我们从未更新过原来的模型，这种模型经常变得过时，”斯莱特回忆道。

为了节省时间和金钱，设计师没有做传统的装配图，这些图纸很昂贵。相反，他们依赖原始的装配信息模型。换句话说，他们依赖于工程师记住如何将组装在一起。工程生产力不是问题，但斯莱特和他的团队知道他们无法继续这样做。该公司发展得太快了。他们想要转向模型到绘图的关联性。关键是用实体模型控制几何。软件的关联功能将自动更新图纸和装配体，以​​包含模型中的更改。为实现这一目标，他们选择了美国路易斯安那州亨茨维尔的Intergraph公司的Solid Edge CAD软件。

Slater说，Kaiser Optical的产品几乎总是各个零件的集合，并且不可能在装配环境之外创建新零件。“线框模型对孔和其他特征一无所知，也无法给出我们所需的模型和图纸之间的关联性，”他补充道。“线框就像意大利面条 - 你无法理解它们。”

Slater还没有准备好说实体建模提高了产品质量或工程生产力，但他怀疑它会。目前，他对Solid Edge软件非常满意，并且很快工程师学会了使用它。“我们的生产力已经很好，而且我们在转向实体造型期间坚持不懈，这已经足够了，”他说。他补充说，设计，起草和配置任务已经得到了改进。

哦，关于软件的可视化功能：“我曾经认为渲染的图像很脆弱，但这种能力确实帮助我们将设计概念传达给管理层并获得批准，”Slater断言。“就这一点而言，它让我的工作变得更轻松。”

你所看到的就是你得到的。Brian Wagner表示同意。作为位于威斯康星州Cedarburg的Carlson Tool and Manufacturing的工程经理，他喜欢实体造型带来的美学。“你会看到你会得到什么，”他说。

他看到的是薄壁和厚壁部分，可能会导致他的工程师开发的模具设计中出现填充问题。该公司为汽车，医疗和消费品设计和制造塑料注塑压铸永久模具。客户经常向公司发送二维打印件，卡尔森工程师自己也在二维工作。但是18个月前他们开始使用EDS Unigraphics 11版实体建模软件。(他们使用Unigraphics制造了13年。今天，他们使用12和13版本的组合进行设计和制造。)

“现在，当我们在3D模型中对客户的二维印刷进行建模时，我们会看到半径，拔模，厚壁或薄壁等各种潜在问题，”瓦格纳说。及早发现这些问题可以节省时间和金钱，同时使卡尔森工程师能够帮助公司的客户实现自己的目标。

最近，当卡尔森帮助海外汽车客户避免填补问题时，这一增值显而易见。客户为电池盖提供了2-D打印件。“我们做了一个坚固的部件模型，并展示了厚厚的墙壁，不能正确填充，”瓦格纳回忆说。“我们告诉他们，当塑料缩水时会出现瑕疵。我们重新设计了部件，向他们展示了两种解决问题的方法。”

Wagner说，当他们在二维工作时，卡尔森的工程师会绘制多个横截面，但它们对分析或制造等下游任务毫无用处。犯错也更容易。“我们的许多零件都是自由形状的独特形状，”他说。“我们将几何体放置在其他几何体附近，并且很难确定二维部件不会相互干扰。”

这些示例的教训是，实体建模等可以减少错误。有人说这很难使用。不过，MCS公司总裁帕特里克·汉拉蒂(Patrick Hanratty)表示，“使用三维实体造型的人用它做的很棒。”

添加微软的Seitz，将实体建模与Windows相结合，使工程师更容易使用CAD的全部功能和功能。“它让工程师有更多时间成为工程师，”他说。

检查这里是否需要固体

你怎么知道你是否应该使用实体建模?EDS Unigraphics产品经理John R. Baker表示，如果这些情况中的任何一种描述了您的过程，您可以从中受益。

- 您的产品包括组装物品，其中间隙和包装问题很重要。与二维模型不同，实体模型显示干涉并允许您测量间隙。

- 您的产品中的零件是机加工的，或者您使用网状制造工艺(如铸造，模塑或锻造)生产零件。实体建模系统定义圆形边缘，起草边和这些部分中的其他详细方面。

- 您使用产品的图像或插图作为营销和销售辅助工具或手册。

- 您可以分析产品的重量，或进行重心研究。即使您使用不同的材料制作组件，实体建模器也会计算单件零件和完整组件的数据。

- 您使用快速原型设计。实体建模系统几乎是使用当今快速原型制作流程定义生产用于产品验证或短生产运行的零件的唯一实用方法。

您可以使用哪些实体模型- 在整个设计周期中可视化产品。“你可以与组织中的每个人分享可靠的模型，每个人都能理解它们，”Electroglas的Jim Levante说。

- 尽早发现故障，尽早发现干扰等问题，同时仍然可以低成本地进行纠正。

- 快速生成零件和装配图纸。

- 获得关联性的优势，因此当您更改零件时，整个装配更新。

- 轻松利用有限元分析和CAM等下游应用。