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CAD: 回溯到

工程设计的根基 – 迭代

Brian Sather

产品设计

计算机辅助设计最初主要用于编制工程图文档,到现在已走过漫长的发展道路。即便如此,当您在探索和变更设计时,可能仍无法充分发挥 CAD 的全部功能。例如,许多工程师只是在 CAD 系统内记录已完成的设计。

但是,如果您没有从设计的初始阶段便开始使用 CAD,那么您可能根本没有意识到,自己已错过该工具中一个非常有用、甚至可以说至关重要的功能,即:它能够持续探索设计迭代,直到模型完全满足您的需求为止。

在诞生之初,CAD 主要用于创建二维工程图等工程文档。但随着三维模型的出现,通过参数化建模和直接建模即可轻松更改和试验零件几何图元,这意味着您可以对其 CAD 模型进行迭代,直到符合客户规范以及您自己的预期为止。

当您更深入地探索客户自身的设计,或者尝试各种不同的方案时,您一方面可以拓展先前的工程设计工作,另一方面又可以充分利用各位工程师在实践中逐步积累的丰富工程设计知识。

探索辅助工具

三维 CAD 允许您回溯到工程设计的根基:探索和迭代。究其本质,工程设计旨在通过不断的探索和迭代尝试各种不同的方法,历经无数次失败,仍苦苦寻找行之有效且效果最佳的方案,最终提出可能的最佳设计。

CAD 进一步拓展了工程设计的范畴。尽管 CAD 的功能有限且较旧,但该工具能够帮助工程师以明显快于纸笔或早期图形计算机程序的速度进行迭代。当然,自面世以来,CAD 工具的限制和功能都有所增长。

下面,我们一起来看看现代 CAD 系统具备的一些功能(无论是单独出售、还是捆绑销售的功能),并了解它们如何帮助探索设计。

参数化建模允许用户构建几何图元的智能反应式序列。工程师则可从这些序列中逐渐捕捉设计意图。在这种情况下,“智能反应式”意味着您能够创建相互反应且行为方式与在真实世界(而不仅仅是计算机)类似的几何对象。

因此,当您迭代和更改模型时,该软件的参数化建模功能可以保留元素之间的一致关系。这样一来,当您拉长模型内的某一 I 形梁时,其他所有模型的几何图元均会根据新长度自动变化。

借助具有直接建模功能的 CAD 软件包,您可以令人难以置信的灵活方式更改设计几何图元,探索构建原始模型时可能不曾预料到的各种设计可能性。

借助直接建模,您可以通过推拉或扭曲模型的几何图元进行操作。这样,您可以先集中精力关注如何创建几何图元,而不是考虑如何将特征、约束和设计意图纳入模型。您可以在编辑模型时添加特征和约束,因此不必编辑过渡的模型阶段。

当 CAD 系统与产品数据管理系统集成时,允许您设计分支。您可以将备选设计按原样保存在各自的独立的文件夹中,同时在这些备选设计之间划定界限。如果类似设计不相互重叠、影响或接触,则您可以探索不同的备选方案,然后从各个文件夹将每种设计的优点合并到一个最终设计中。

由于当今的 CAD 软件包括上述功能(无论是单独销售,还是捆绑在同一软件包内),因此 CAD 现在比以往任何时候更有能力支持设计迭代。

为何不试试?

所有这一切听起来极具吸引力,但并非每位工程师或每家工程公司均使用 CAD 设计零件和部件。

有些工程师仍热衷于在图纸上手动绘制草图。有些工程师则表示,等 CAD 纳入整个流程时候,所有实际的工程设计决策均已完成。这些工程师很可能一直等到设计完成,然后再使用公司的 CAD 软件编制相应的文档。

有些工程师可能会认为,在图纸上探索设计比使用 CAD 探索更容易,因为可以相对较快地创建不同的可选方案。但问题是,您能否使用铅笔绘制的草图真正评估不同的设计方案?能否真切感受到设计的最终效果并评估其性能?能否确定潜在的干扰因素?答案很可能是否定的。

既然如此,所有工程师为何不选用 CAD?是因为他们不习惯以数字方式进行设计?还是不习惯使用三维模型进行设计?或许,他们认为二维设计有助于完成更具概念化的设计,而三维设计则会令人置身于设计过程之外。

或者,是因为现有工具只比新工具旧那么一点点?换句话说,这一代工程师习惯用纸和笔来平衡各种收支,习惯于写用纸和笔撰写报告、然后再输入电脑,习惯于在工作时用纸和笔进行设计。

或许,工程师不采用 CAD 的原因,就像工程师本身一样难以捉摸。

但借助 CAD 系统,您可以比工程设计史上任何时候都要更有效地探索设计。与手动或二维绘图流程相比,它们有助于明显提高工程师的探索速度。

那么,您是否在使用 CAD 进行设计?您在这方面有哪些体验?您认为它是否确实对您有所帮助?如有,具体体现在哪些方面?为什么?

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