SolidWorks在汽車電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

汽車電子設(shè)計(jì)的趨勢

為了縮短產(chǎn)品上市時(shí)間并在競爭中領(lǐng)先對手，汽車電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)師需要應(yīng)對電子行業(yè)中瞬息萬變的需求。

電子和半導(dǎo)體技術(shù)不斷發(fā)展，導(dǎo)致電子學(xué)，機(jī)電一體化(電子機(jī)械、電子學(xué)和軟件的協(xié)同)和設(shè)計(jì)零部件系統(tǒng)的工具快速變化。

需要讓產(chǎn)品具有更多功能，但產(chǎn)品尺寸不能大于以往產(chǎn)品和競爭對手的產(chǎn)品，甚至需要更小。競爭推動著電子行業(yè)研制尺寸更小但功能更完善的設(shè)備。這就要求產(chǎn)品設(shè)計(jì)工具能夠“更經(jīng)濟(jì)地利用”物理空間。

更多的功能通常意味著更高的電子產(chǎn)品復(fù)雜性，以及需要散發(fā)熱量的零部件。由于市場需求的緣故，即使在新型號中增加新的功能，產(chǎn)品外殼的尺寸也不能變大，而是需要保持原尺寸不變，甚至要變得更小。此外，更大的封裝密度要求提高零部件級別的細(xì)節(jié)層次，以便優(yōu)化恰當(dāng)?shù)牧黧w分析。

新出現(xiàn)了一些全球環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，例如RollS(有害物質(zhì)使用限制)，此指令限制使用鉛和其他對環(huán)境有害的物質(zhì)，并且要求自2006年7月1日起，在歐盟市場中出售和處理的所有產(chǎn)品必須符合規(guī)定。

隨著微型控制器系統(tǒng)的不斷小型化，更多的傳統(tǒng)硬件零部件(例如開關(guān)和顯示器)正被軟件功能取代。例如，幾年前需要一組共1 2個按鈕才能操作某個產(chǎn)品，現(xiàn)在用兩個按鈕加一塊LCD顯示屏就能做到。

汽車電子行業(yè)中的挑戰(zhàn)

由于電子行業(yè)中的技術(shù)進(jìn)步，ECAD系統(tǒng)正變得越來越復(fù)雜。它們越來越多地變成專家系統(tǒng)，要求操作者非常專業(yè)才能使用它們開展設(shè)計(jì)。

由于機(jī)械工程師和電子設(shè)計(jì)師使用不同的系統(tǒng)，因此在這些系統(tǒng)之間缺乏互操作性，導(dǎo)致重復(fù)勞動，并需要耗費(fèi)過量的時(shí)間在它們之間轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。

由于在電子工程和機(jī)械工程CAD系統(tǒng)之間缺乏互操作性，因此造成低效的產(chǎn)品，這是因?yàn)殡娮雍蜋C(jī)械設(shè)計(jì)師將在產(chǎn)品中加入。重復(fù)的元素”，以彌補(bǔ)兩種系統(tǒng)之間缺乏準(zhǔn)確信息這一不足。

為了在全球經(jīng)濟(jì)環(huán)境下銷售產(chǎn)品，國際標(biāo)準(zhǔn)正在擴(kuò)充，不再只是包括DIN.ANSI和ISO.還包括RoHS(有害物質(zhì)使用限制)。為了及時(shí)向市場提供產(chǎn)品，必須在過程早期就要知道電子零部件和材料遵守此標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)檫@牽涉到成本和采購問題。

許多電子零部件尚未形成統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)在，建立的3D模型越來越多，但是，連同幾何數(shù)據(jù)一起，并沒有標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)定如何傳遞隨零部件嵌入的那些非幾何的特性(例如材料，遵守的標(biāo)準(zhǔn)，來源等)。

汽車電子設(shè)計(jì)過程

產(chǎn)品開發(fā)周期正變得更短，以便設(shè)計(jì)周期的各個階段，您面臨的挑戰(zhàn)和可交付的成果都是不同的。您需要在更短的時(shí)間內(nèi)完成更多工作。讓我們看看基本的電子產(chǎn)品開發(fā)過程。

確定零部件規(guī)格——首先是要求提出新的產(chǎn)品概念。這可以是改進(jìn)當(dāng)前提供的產(chǎn)品，也可以是提出全新的獨(dú)創(chuàng)概念(突破性技術(shù))?？梢栽陧?xiàng)目啟動時(shí)確定零部件規(guī)格，但更常見的是伴隨著概念的產(chǎn)生而進(jìn)行。確定零部件規(guī)格是定義產(chǎn)品概念的初始嘗試目的在于有效地將概念轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)際生產(chǎn)的產(chǎn)品。

封裝設(shè)計(jì)一接下來的這個階段被許多人視為產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程概念設(shè)計(jì)的核心。產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程的此階段可擴(kuò)展為包括它自己的過程，但對電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)而言，由工業(yè)設(shè)計(jì)師和機(jī)械工程師確定合適的概念(此概念滿足在產(chǎn)品簡述中規(guī)定的要求，而且還適合要求的平方英寸面積一數(shù)據(jù)最初由電氣工程師提供)，隨后通過他們獲得有關(guān)電路板尺寸和形狀的提示。

PCB設(shè)計(jì)一如果封裝設(shè)計(jì)是產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程的核心，那么PCB設(shè)計(jì)則是電子設(shè)計(jì)過程的核心。將初步的PCB布局(連同主要零部件、連接器和開關(guān)/接口的位置一起)移交給電子工程后，電子工程師就要負(fù)責(zé)對PCB及其互連進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。幾乎不可避免的是，PCB設(shè)計(jì)師將要對機(jī)械工程師指定的零部件位置進(jìn)行許多輕微(有時(shí)是重大)的更改。此外，還要指定避讓區(qū)，并且電子工程師和機(jī)械工程師之間要對此達(dá)成一致，以免侵占，跟蹤區(qū)。之后，通過IDF將初步的設(shè)計(jì)返回給機(jī)械工程師。

制作樣機(jī)——在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程的某個階段，必須以物理樣機(jī)的形式”實(shí)現(xiàn)”設(shè)計(jì)。樣機(jī)有各種形式，從機(jī)械外殼到電路試驗(yàn)板，再到一次性、全功能的”接近生產(chǎn)狀態(tài)”的工作模型等等。這在設(shè)計(jì)過程中是一個重要的里程碑，所有專業(yè)均融入到一個統(tǒng)一的解決方案中。機(jī)械外殼以及PCB和接口的樣機(jī)分別為不同的重要用途服務(wù)，包括配合和修整、熱分析，功能分析(應(yīng)力，掉落測試等)以及面向裝配的制造。樣機(jī)還在重點(diǎn)研究小組中用于驗(yàn)證概念。

交付生產(chǎn)——最后，制作客戶文檔和手冊。這又是一個費(fèi)時(shí)煩瑣的過程。如果在開發(fā)周期的后期發(fā)生設(shè)計(jì)更改，則也必須更新這些手冊，以便為備件和維修過程維護(hù)物料清單信息。

當(dāng)然，這不是一個線性過程。在許多因素的推動下，總是要進(jìn)行許多次設(shè)計(jì)迭代，而這些因素包括：客戶需求的變化；內(nèi)部工程設(shè)計(jì)更改：以及制造部門和供應(yīng)商請求的更改。

CAD/CAE一體化解決方案

SolidWorks提供解決方案，能夠與電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行交互、縮短預(yù)備期，以及在整個設(shè)計(jì)過程中減少要制作的昂貴樣機(jī)的數(shù)量。

客戶期望產(chǎn)品中包含更多的功能，這迫使電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造商要在產(chǎn)品中包含更多的功能，但產(chǎn)品外殼的尺寸與以前的型號相比要相似或者更小。這一變化，再加上更快將產(chǎn)品上市的壓力，便要求設(shè)計(jì)師和工程師在更短的產(chǎn)品開發(fā)周期內(nèi)完成構(gòu)思，設(shè)計(jì)，并以更大的封裝密度交付。您需要在更短的時(shí)間內(nèi)完成更多工作，SolidWorksOffice Premium可以幫助您實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。

確定零部件規(guī)格您無法再承受得起花費(fèi)幾個星期就某一項(xiàng)目向客戶投標(biāo)的代價(jià)。SolidWorks可以快速搜索以前的2D和3D設(shè)計(jì)以查找相關(guān)基準(zhǔn)，使您可以充分利用以前的項(xiàng)目進(jìn)行投標(biāo)。通過輕松查找以前的相似項(xiàng)目，可以快速生成投標(biāo)工程圖，更加有效地估算項(xiàng)目成本，從而保證收益。3 DContent Central提供了大量在線零部件，將幫助您快速開始，并幫助您確定更準(zhǔn)確的規(guī)格。如果您要搜索過時(shí)的文檔目錄，然后與供應(yīng)商聯(lián)系以獲取最新版本，并且可能還要對采購的零件進(jìn)行設(shè)計(jì)使之與整體設(shè)計(jì)相配合，這樣就會浪費(fèi)一部分時(shí)間。SolidWorks提供Toolbox和3DContent Central，允許您查找和導(dǎo)入標(biāo)準(zhǔn)的零部件(連接器，開關(guān)，支座，IC元件等)，并將這些零部件直接下載到3D設(shè)計(jì)中。因此，您可以將精力集中在進(jìn)行設(shè)計(jì)而不是重新創(chuàng)建OEM零件上。您可以先于競爭對手提供更加精確的投標(biāo)；并使用eDrawings提供設(shè)計(jì)的數(shù)字版本，可使客戶更加深入地了解設(shè)計(jì)過程。此外，eDrawings提供了標(biāo)注功能。更迅速的響應(yīng)和更良好的客戶交互有助于拉開您與競爭對手之間的差距。

封裝設(shè)計(jì)Sol idWorks為您提供快速，靈活和易于使用的實(shí)體建模系統(tǒng)，讓您輕松快捷地為電子設(shè)計(jì)制作樣機(jī)。SWIFT技術(shù)可幫助您實(shí)現(xiàn)正確的設(shè)計(jì)意圖，從而幫助您將精力集中在競爭中領(lǐng)先并超前客戶的需求。在在進(jìn)行設(shè)計(jì)而不是使用MCAD系統(tǒng)上。多實(shí)體建模方法允許在零件階段快速完成不同零部件的概念設(shè)計(jì)(不必轉(zhuǎn)到裝配體階段)，從而加快了設(shè)計(jì)過程。當(dāng)您在裝配體階段工作時(shí)，SolidWorks允許利用干涉測試來動態(tài)定位零部件，從而能夠輕松地用主要零部件填充PCB。PDMWorks跟蹤整個設(shè)計(jì)的版本變化，以確保您能對自己的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行跟蹤。solidWorks的關(guān)聯(lián)性意味著，一旦對某個特定的零件或裝配體進(jìn)行更改，該更改會傳播到所有適當(dāng)?shù)奈臋n和工程圖中，這包括零件和裝配體的工程圖、NC文檔和客戶手冊。

PCB設(shè)計(jì)雖然SolidWorks在功能上并未滿足創(chuàng)建PCB布局的要求，但行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是MCAD設(shè)計(jì)師提供初步的電路板布局，并提供機(jī)械工程和電子工程專業(yè)之間的互操作性。SolidWorkS讀入lDF文件。隨著CircuitWorks加入SolidWorks產(chǎn)品包，我們可以提供主流ECAD軟件包和SolidWorkS之間的附加互操作性。SolidWorks世界級實(shí)體模型解決方案的實(shí)力，再結(jié)合ECAD系統(tǒng)，確保您可以更快地設(shè)計(jì)出更優(yōu)質(zhì)的電子產(chǎn)品，而且無需擔(dān)心會遇到不可互操作的系統(tǒng)所帶來的重復(fù)勞動和低效率問題。

制作樣機(jī)產(chǎn)生初始的設(shè)計(jì)后，可通過制作物理樣機(jī)來實(shí)施概念驗(yàn)證。SolidWorks提供許多工具，允許您為設(shè)計(jì)的產(chǎn)品制作“虛擬”樣機(jī)，從而減少了要制作的昂貴物理樣機(jī)的數(shù)量。先進(jìn)的碰撞檢測工具，再結(jié)合用于結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，振動和熱分析的COSMOSWorks及OSMOSFIoWorks，即使您尚未制作出物理樣機(jī)，也可幫助您消除憑空猜想和問題。在需要制作物理樣機(jī)時(shí)，零件建模，鈑金、布線和零部件裝配體的協(xié)同組合一同創(chuàng)造出一個統(tǒng)一，完全定義和完全可重定義的模型，而客戶可以根據(jù)需要反復(fù)修改此模型許多次，以解決、適應(yīng)和終結(jié)裝配問題及熱問題。

交付生產(chǎn)SolidWorks非常擅長于自動創(chuàng)建零件工程圖以及電纜纜束工程圖，能將您的產(chǎn)品完全記錄在案。即使在設(shè)計(jì)周期的后期發(fā)生更改，對零件和裝配體所做的修改和更改也會自動更新文檔及工程圖，并且受到PDMWorks Enterprise的管理，從而確保供應(yīng)商獲得最新的信息。PDMWorks Enterprise管理設(shè)計(jì)的方方面面，從3D零件，裝配體和工程圖到裝配手冊，再到維護(hù)文檔等等。SolidWorks致力于使客戶順利完成工作，以及將最終的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換到其他行業(yè)中。這就是為什么SolidWorks提供大量轉(zhuǎn)換格式的原因(確保您的SolidWorks設(shè)計(jì)正確而準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)換到其他制造系統(tǒng)中)。

通過大量的用戶數(shù)據(jù)表明，采用CAD/CAE一體化的汽車電子設(shè)計(jì)解決方案，具有以下顯著效果：

縮短新用戶上手時(shí)間達(dá)50%-SolidWorks擁有行業(yè)中最短的學(xué)習(xí)曲線之一。以前沒有MCAD經(jīng)驗(yàn)的機(jī)械和電子設(shè)計(jì)師在一周內(nèi)就能輕松掌握此工具的使用。

降低CAD許可與維護(hù)成本一與市場上任何其他MCAD系統(tǒng)相比，SolidWorks讓客戶花最少的錢獲得最大的價(jià)值。SolidWorksCOSMOS為電子設(shè)計(jì)師提供了無可匹敵的功能。

將設(shè)計(jì)周期縮短40%，同時(shí)增強(qiáng)產(chǎn)品的美感并提高封裝效率一由于電子設(shè)計(jì)作為一系列實(shí)體模型開始，并且在整個設(shè)計(jì)周期中作為一個集成的，完全可重定義的實(shí)體模型裝配體進(jìn)行維護(hù)，因此，可以利用動態(tài)干涉和豐富的測量工具來了解確切的間隔和位置，從而優(yōu)化PCB，離散的零部件和接口零部件。

降低開發(fā)成本達(dá)30%一由于SolidWorks能夠”制作虛擬樣機(jī)”，以測試干涉、熱和裝配問題，因此，在制作實(shí)際的物理樣機(jī)之前，可以消除大部分憑空猜想的工作，因而減少了進(jìn)行反復(fù)修改樣機(jī)的次數(shù)。

加工開發(fā)時(shí)間縮短兩到三周一SolidWorks向制造部門提供非常詳細(xì)和完整的數(shù)據(jù)規(guī)格，以及創(chuàng)新且易于生產(chǎn)的零件及裝配體工程圖，同時(shí)還提供eDrawings和行業(yè)中范圍最廣的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能。