本文介紹了3D CAD軟件改進產品設計的關鍵探討。

　　產品設計師致力于創作出一流的創新型設計，并將該設計轉化為利潤可觀的產品。看到自己的設計陳列于商場之中，或者了解到客戶將自己的設計作為主流解決方案采納都會讓設計師從中獲得極大的滿足感。然而，在當今的產品開發環境中，要實現這樣的目標已愈發困難。在時間和成本的雙重壓力下，許多設計工程師匆忙應對，目標僅僅是將工作完成即可，在慌亂中遺失了可貴的創造力和洞察力。

　　即便環境如此嚴峻，只要專注于對解決方案的改進最為關鍵的因素，并利用各種 3D CAD 工具來提升設計質量，設計師仍能創作出獨具創意的設計和成功的產品。對于所有的產品開發人員，應考慮的首要問題是：“出色設計包含哪些要素?”在產品制造方面，有句俗語是“更快、更好、更便宜、更安全”。然而在當前的環境中，就提升設計質量而言，其要求與俗語所言還存在一些細微差異。現在，設計師不僅需要考慮產品設計的外表、觀感、操作性，還需考慮它的可制造性和可維護性。

　　可制造性設計

　　以更低廉的成本更快速地制造產品并不一定會使該產品變得更優秀，再新穎精美的設計，如果制造商無法從其制造中獲得利潤，該設計也不具有任何商業價值。可制造性設計將制造運作和工具開發納入了概念設計過程，這是獲得出色產品設計的基礎。

　　讓我們看看在 Trek Bikes(威斯康星州沃特盧市)近期推出的 Trek Madone 公路自行車的開發過程中，可制造性所扮演的角色。該公司在制造對公差要求極高的自行車車架接合區域時，沒有使用成本高昂的材料和專門工藝。相反，Trek 的制造專家利用 SolidWorks® 3D CAD 和 COSMOSWorks® 分析軟件開發出新型的復合成型方法來成型這些區域，從而消除了一個制造環節，減少了材料用量，并使生產能力增加一倍有余。

　　設計師還可使用新的 3D CAD 工具來評估可制造性。SolidWorks 軟件中包含 DFM(可制造性設計)Xpress& #8482;，該軟件可以識別模型的各個區域是否工藝復雜或制造成本高昂。模具開發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 可自動層迭公差，提供了用于解決公差問題的更為精確的方法。借助上述類型的各種 CAD 工具，工程師在將設計提交至制造部門之前便能消除制造問題。

　　模塊化設計的效率

　　出色設計的另一個特點是應用 3D 模塊化設計技術。利用模塊化的產品設計方法，工程師可對同一產品系列中的不同模型以及裝配體內的不同模塊自動套用相同的設計理念，然后再針對具體部分修改一個或多個變量(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 配置功能來開發頭部傳送和泵送系統，此類系統主要用于病患護理、手術室、特護病房和臨床治療。該公司經常需要對產品進行一些修改，例如移動服務、更改尺寸、添加特殊功能或增加強度等。在 SolidWorks 設計配置功能的協助下，該公司的工程師可通過原始基礎設計創建所需的不同模塊和配置，從而節約大量的時間和勞動。此外，工程師還可利用模塊化設計從現有的成熟設計衍生出新的配置，從而實現產品質量的提升。

　　推進設計性能

　　以前，增進設計性能需要進行大量的反復測試才能確定可能影響性能的設計變量。現在，工程師通過集成 CAD 的設計分析、模擬和驗證工具即可獲得同等級別的洞察力，并用以改進設計性能。

　　Zero Zone, Inc.(威斯康星州 North Prairie 市)即是一個例子。該公司采用 SolidWorks CAD 和集成 COSMOSFloWorks® 計算流體力學 (CFD) 分析軟件來更深入地發掘其生產的商用冷凍柜和冷藏柜的物理特性、熱效應和壓縮空氣流運作方式。除了幫助工程師設計維持在特定溫度的柜體(冷藏柜是 40℉，冷凍柜是 -15℉)外，COSMOSFloWorks 還通過減少結霜現象、消除“熱”點和“冷”點以及縮短解凍時間，幫助 Zero Zone 工程師改進產品性能。

　　其它集成 CAD 的分析工具(例如用于結構分析和熱分析的 COSMOSWorks® 以及用于運動學研究的COSMOSMotion®)可為工程師提供必需的設計洞見，協助他們制造出更輕、更耐用、更堅固或制冷能力更強的產品。有了 COSMOSMotion 軟件，工程師可對裝配體執行動態分析，并使用這些結果來生成工作力和負載以用于結構分析。

　　富有魅力的外表和符合人體工程學的觀感

　　產品設計美學，即產品給予人們的觀感或握持、坐下或躺下時的感覺，是出色設計中最為直觀的方面，尤其是消費類產品。從手持電子產品到家具和用具，人們對產品的外表和觀感愈加挑剔。而直到不久以前，要想獲得流暢、充滿曲線感的形狀還高度依賴于專用的曲面工具。現在，這一切都可借助 3D CAD 系統的各種高級成型功能來實現。利用這些功能，工程師可制造出有機造型和復雜的曲面 - 這兩點對于產品的外表和觀感尤為重要。

　　高級曲面功能尤其適用于需要符合人體工程學或需要與人類直接交互的產品。例如，LASCO Bathware, Inc.(加利福尼亞州阿納海姆市)使用 SolidWorks CAD 工具來使浴缸的幾何形狀更貼合人體的曲線。LASCO 設計師使用 SolidWorks 曲面工具來創建沐浴裝置的曲線和形狀，并通過三個不同的成型相關工藝之一來制造：玻璃纖維強化工藝 (FRP) - 在脫開的鑄模表面噴上各種樹脂膠衣和夾層;丙烯酸樹脂工藝 - 使用真空模具將一薄層丙烯酸樹脂吸入模具中;玻璃纖維浸漬樹脂工藝 - 將一薄層玻璃纖維置于模具中，在加熱加壓條件下成形，有點類似復雜的華夫餅干烤模。

　　易于保養和維護

　　出色設計的最后一個特點是在概念開發階段將保養和維護問題納入考量。對于需要裝配、拆卸、保養或現場維護的產品，如果設計師在事后才對此類因素加以考慮，該產品無疑會遭到失敗。可保養的裝配體必須留有足夠的空間，不但方便人們更換部件，而且在保養部件時無需將所有部分都拆開。通過使用動態動作和可視化功能，設計師不但可以識別碰撞區域，還可確保有足夠的空間供拆卸和更換特定組件之用。SolidWorks Routing 之類的布線工具可幫助設計師確保線纜長度足夠。

　　Bucyrus International, Inc.(威斯康星州南密爾沃基)使用 SolidWorks CAD 軟件來改善礦鏟、鉆頭和索斗鏟的裝配和保養性能，這些設備都是該公司為露天采礦業所開發的。利用 3D CAD 工具，該公司可分期裝運此類大型設備的子組件，從而減少了現場裝配時間，為露天采礦設備的產品交付和裝配樹立了新的標準。

　　盡管競爭日益激烈的全球市場向設計師們提出了更迫切嚴格的要求，當今的工程師仍不斷努力，致力于創作出優秀設計并最終轉化為成功產品。借助目前可用的所有 3D CAD 工具，設計師可開發出外觀出色、觀感絕佳、性能優越、配置穩定、維護簡單以及生產利潤高的新型設計概念。

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　　說明：

　　Trek Bikes 圖片 – Trek Bikes 的制造專家使用 SolidWorks 3D CAD 和 COSMOSWorks 分析軟件來開發新型復合成型技術，用于成型公差要求極高的區域，從而消除了一個制造環節，減少了材料用量，并使生產能力增加一倍有余。

　　Modular Services 圖片 – Modular Services Company 使用 SolidWorks 配置功能來為公司的 Pump Star& #8482; 泵送系統模塊化開發提供支持，該系統主要用于手術室和特護病房。

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

　　LASCO Bathware 圖片 – LASCO Bathware 使用 SolidWorks 高級曲面功能為其沐浴裝置設計曲線形狀，使產品的幾何形狀更貼合人體曲線。

　　Bucyrus 圖片 – Bucyrus International 利用 SolidWorks CAD 軟件來改進其露天采礦設備的裝配和保養性能，涉及的產品包括額定有效載荷為 135 噸的 795B 型電動繩索采礦鏟。