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

2013-07-10 by:廣州Solidworks培訓(xùn)中心來源:仿真在線

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(shì)

為了縮短產(chǎn)品上市時(shí)間并在競(jìng)爭(zhēng)中領(lǐng)先對(duì)手,電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)師需要應(yīng)對(duì)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(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的產(chǎn)品,甚至需要更小。競(jìng)爭(zhēng)推動(dòng)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(chǎng)需求的緣故,即使在新型號(hào)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(jí)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(duì)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(chǎng)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(gè)按鈕才能操作某個(gè)產(chǎn)品,現(xiàn)在用兩個(gè)按鈕加一塊LCD顯示屏就能做到。

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(duì)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(duì)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(duì)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(gè)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(gè)重要的里程碑,所有專業(yè)均融入到一個(gè)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(cè)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(cè)。這又是一個(gè)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(cè),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(gè)線性過程。在許多因素的推動(dòng)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(qǐng)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(gè)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(hào)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(gè)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(duì)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(huì)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(jìng)爭(zhēng)對(duì)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(jìng)爭(zhēng)對(duì)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(jìng)爭(zhēng)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(cè)試來動(dòng)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(gè)設(shè)計(jì)的版本變化,以確保您能對(duì)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(duì)某個(gè)特定的零件或裝配體進(jìn)行更改,該更改會(huì)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(cè)。

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(jí)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(huì)遇到不可互操作的系統(tǒng)所帶來的重復(fù)勞動(dòng)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(cè)工具,再結(jié)合用于結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,振動(dòng)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(gè)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。

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?cè)絹碓蕉嗟刈兂蓪＜蚁到y(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(dòng),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(chǎng)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)?，F(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(gè)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))。可以在項(xiàng)目啟動(dòng)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(gè)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(duì)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(jiǎn)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。

開放分享：優(yōu)質(zhì)有限元技術(shù)文章,助你自學(xué)成才