设计有效制造

在同一房间的商店地板上定期讨论设计和制造，可以挑战设计工程师和运营商。商店只需要时间和金钱。设计工程师通过培训通常没有生产经验，这使他们很难了解如何设计易于廉价制造的产品。

“历史上，设计和制造学科并不紧密联系，”董事总经理Alan Levine说，美国开放思想技术公司，李约瑟,质量。“制造商通常会收到批准生产的‘打印’。”

莱文表示，在许多组织中，设计、制造部门和报告链一直到副总裁级别都是独立的。在很多情况下，他们也被安置在不同的建筑中，可能是在不同的城市。面对这一挑战，许多公司已经采取措施，包括更严格的项目审查和其他多学科团队，他们的任务是在确定设计之前考虑制造(和成本)影响。

另一个改进的领域是今天的设计软件，它通过提供一些优化制造设计(DFM)的功能来帮助弥合这两个群体之间的差距。专注于DFM的软件允许工程师选择正确的工艺和材料与优化的参数和公差，以确保产品的成功制造。它有助于节省成本高昂的设计返工，以满足预算下的现实目标。

智能软件

工业4.0是一个重要的趋势，正在影响制造业和产品设计行业。随着越来越多的企业希望将工业4.0集成到生产车间，开发人员也希望将工业4.0集成到软件中。基于云的应用程序越来越流行，也越来越智能化。

“进入云计算和人工智能现在是巨大的，”技术营销经理Lars Christensen说，欧特克加州圣拉斐尔市(San Rafael)“如今的设计师实际上可以在开始设计过程之前，使用基于人工智能的算法来确定最终目标。他们可以概述客户的规格和制造能力，计算机将生成多个选项，并对所设定的最终目标进行验证，几乎将该软件作为设计和工程解决方案的前期探索工具。”

这是有帮助的，特别是对于没有拥有制造流程的经验或熟悉的新设计师来说，这是一个独自的制造过程。所有制造商特定的数据和规则都存储在云中，以便软件进行线束并适用于设计迭代。例如，今天的软件公司与机床OEM密切合作，帮助建立这些过程信息库和一系列行业标准规则，以满足DFM需求。

“有经验的用户还可以在软件中输入一系列规则和指导方针，其他用户可以遵循，”Aaron Guo说。长期技术服务，伦敦，ont。，西门子PLM软件加拿大的分销和技术合作伙伴。“用户可以针对规则进行检查，验证各种类型，这将确定产品是否适合制造或基于概述的规则。”

无论是一个洞，长度到直径的比例太深或包含大量小直径孔，设计人员并不总是知道每个功能增加多少成本。圆角和倒角器非常容易集成在设计软件中，而且再次增加了一部分的显着整体成本，并不总是有必要的功能。拥有一些行业广泛的最佳实践将有助于设计人员对可制造性做出明智的决定。

在过去十年中，许多软件公司都希望将CAM软件功能直接集成到3D建模软件中。这种集成在多个设计迭代或大型产品系列的情况下专门有助于设计人员可以进入软件并进行调整，然后将在凸轮端自动更新。

克里斯滕森说:“在最后一刻，总会有一些变动。”“许多年前，这可能发生在绘图板上，但今天，当设计师做出改变，无论大小，改变将被应用，并自动更新到数控程序员开发的刀具路径。所以现在我们可以采用3D设计，应用所有的刀具路径，发布机器需要的代码，它需要在一个环境中开始加工。”

软件内的工具允许用户突出一个区域，如一个倒角或一组功能，看看是否可以做出调整。这些操作可以在一个工作流程中完成，使其成为设计师和制造商之间协作生产更好产品的工具。

验证和仿真

传统的设计验证过程是一个昂贵和耗时的过程，可以有效地利用技术。

郭说:“在产品设计的早期阶段应用仿真技术越来越流行。”正如前面提到的，很多知识已经被捕获并嵌入到软件中。对设计师拥有整个制造过程的所有知识的要求甚至大大降低了。他们可以很容易地模拟出最终设计之前的过程。”

这使得设计高质量的零件更加简单和快速。在零件完成并交付制造后，再回到绘图板上要难得多，而且浪费时间。在过程的早期检查使设计人员和操作人员有信心可以有效地完成这项工作。

“设计师可以专注于设计，并可以使用软件来帮助模拟和评估制造过程，”郭说。“例如，模拟将有助于确定一个零件能否被制造出来;设计师可以在设计阶段进行验证和编辑，并确定材料是否足够强。他们甚至可以使用CAE软件来验证材料或功能是否可以优化以延长使用寿命。或者如何调整部件以降低成本和材料的重量。”

最佳实践

据专家介绍，对生产性的重视不足是行业的主要挑战。

“取决于产品或项目，DFM可以采用不同的形式，”Levine说。“一些可以审查和产生大冲击的关键主题是部分或特征公差和最小圆角半径的项目。”

Levine解释说，设计人员往往没有深入了解制造过程，并且可以定义太紧的各种公差。然后，这些零件特征可以需要增加成本的特殊加工过程，而在许多情况下可以足够了宽松的容差。类似地，定义人工小的圆角半径可以通过需要较小的刀具和相关的制造挑战来提高制造成本，例如偏转和切割纵横比。

长期技术服务公司(long - term Technology Services)技术支持工程师Chetan Gautam表示:“保持传统一直是一种值得信赖的做法，可以保持流程的稳定性。”在不需要方孔的地方不加方孔也是最著名的做法之一。优先考虑功能需求是另一个应用常识的领域。”

郭补充说，找到合适的人员、设备和流程配置是生产合适产品和产品的关键。软件扮演着重要的角色，这意味着具有所有CAD/CAM/CAE功能的软件可以缩短学习曲线，并快速实现新技术。

数字双

然而，创建数字孪生通常是由大型企业完成的事情;随着工业4.0的兴起，越来越多的公司，无论规模大小，都选择这种提高生产力的选择。“数字孪生”是一个虚拟的复制品，它包括所有可以通过软件验证的特征和特征。使用这一选项可以减少验证原型所需的冗长物理测试。

“有了这个数字双胞胎，我们就可以复制虚拟世界里的一切，”郭说。“我们可以在虚拟世界中设计，在虚拟世界中制造，甚至在虚拟世界中模拟所有这些方面，在我们申请生产前确认一切正常。”

郭指出，数字双胞胎在创造新产品设计、缩短时间、降低成本和提高质量方面特别有用。他解释说，许多制造商最初都因为高成本而望而却步，但近年来，它已经变得更容易承受了。

“使用模拟的虚拟验证已被证明是制造业的福音，”郭说。“一个人不必经历整个制造产品的过程，然后找出设计是否符合所有要求。您可以让软件用初始参数进行所有计算。您可能不必完全依赖在他的智慧上，目视检查现场表演。这可以通过使用可信软件应用程序来完成。它都在没有切割一盎司的钢。“

未来的趋势

目前的软件正在利用最新技术，使设计和制造更加互补的过程。几十年来，这两个必要的领域已经非常细分，但是通过新的DFM工具，每个人都有一只手，尽量减少成本和时间，同时最大化质量。

克里斯滕森说:“我们看到的下一波潮流是生成设计，在开始产品设计之前，制造商就可以发送有关其车间可能发生的事情的信息。”“在这个过程中，信息会从机器输入，再返回到软件中。当设计师将工作送到车间时，该软件可以处理CNC程序，并使用科学方法确定合适的刀具速度和进给。”

这样的美丽是，下次完成了类似的工作，软件将知道精确的加工参数并根据设计和数控程序的变化调整它们。

Levine说:“此外，一旦设计确定，将CAD模型与PMI一起传递到CAM系统的趋势越来越大。”制造工程师可以直接在CAM系统中看到数据和GDT信息，而不是参考除了CAD模型之外提供的蓝图。这是一个重要的过程改进，但更侧重于减少人为阅读和比较模型和蓝图的错误，而不是真正定义更有效的零件设计。”

Levine补充说，利用DFM并定义经过验证的最佳实践数据库，可以帮助降低项目计划的不确定性和风险。定义差的部分可能会增加成本或开发时间，可以制造或打破商店的底线。今天的软件越来越聪明，更便宜，非常直观，更易于易于。设计师和制造商都将受益于DFM方法和最佳实践的集成。

联系副主编Lindsay Luminosolluminoso@canadianmetalworking.com.Autodesk,www.autodesk.com.长期的技术服务,www.longtermtec.com.开放思维技术,www.openmind-tech.com.