从概念到客户的过程中快速跟踪设计

机器是将动力转化为行动的物理系统。简单的机器示例包括楔体、杠杆和滑轮。复杂的机器具有许多可协同工作的零件，包括机械、电气和电子元件。许多现代机器都由计算机控制，并使用软件界面进行编程和监控。

机器设计师利用数学原理、工程物理学、行业知识和专业软件来解决客户的问题，并将机器的创意从概念阶段发展为深化设计。

深化设计必须迎合客户要求，并且能够实现盈利。设计通过计算机辅助设计 (CAD) 模型、技术工程图、BOM 表和规范传达给客户、制造和采购等利益相关方。

机器设计是一个协作过程，涉及多个专业领域，包括工业设计、机电气工程，还涉及来自客户、供应商、制造专家和项目管理团队的反馈意见。

机器设计师利用数学原理、工程物理学、行业知识和专业软件来解决客户的问题，并将机器的创意从概念阶段发展为深化设计。

深化设计必须迎合客户要求，并且能够实现盈利。设计通过计算机辅助设计 (CAD) 模型、技术工程图、BOM 表和规范传达给客户、制造和采购等利益相关方。

机器设计是一个协作过程，涉及多个专业领域，包括工业设计、机电气工程，还涉及来自客户、供应商、制造专家和项目管理团队的反馈意见。

设计工程流程对于机器设计企业的成功至关重要。设计开发的目的是构想并商定一种既有利于客户又有利于企业的机器。设计开发受到预算、工程能力和上市时间的限制。

机器设计是一个协作流程，可能需要工业设计、机械、电气和电子工程等专业领域的专家共同协作。客户、项目管理、采购、制造、安装和维修等利益相关方都可以提供反馈。

机器设计流程是迭代的、循环的，创意需要经过多轮样机制作、测试、评估和审查，直到最终设计被认为是最佳的、可靠的、可供生产的。

在机器设计流程中，首先要确定问题，然后集思广益，找出潜在解决方案，之后再创建样机、测试样机、收集反馈，并评估是否可以进一步完善问题陈述，是拒绝还是接受建议的解决方案，或者是否可以通过另一个开发周期来改进解决方案。

机器设计软件可帮助设计师自动执行任务、跟踪流程，并实现设计师与项目管理、采购、制造或客户等利益相关方之间的协作。

机器设计软件的示例包括三维计算机辅助设计 (CAD) 软件，设计师使用此类软件创建设计的虚拟模型，以帮助计算设计的物理特性或确保移动零部件不会发生碰撞。这样可以节省制作样机的时间。此外，还可以根据三维 CAD 模型绘制技术工程图，从而减少记录和交流设计所需的时间。

计算机辅助工程 (CAE) 软件可帮助设计师创建仿真分析，自动计算应力、流体流动、热动力学和振动，从而节省物理样机测试的时间。

基于远程服务的数据管理的可访问性日益提高，加快了对基于模型的定义 (MBD) 的使用，或者加快了对三维 CAD 模型的使用，从而推动下游制造流程，减少对技术工程图的需求。

可用于机器设计的软件包括：

• 计算机辅助设计 (CAD)：三维 CAD 软件可用于创建机械、电气或电子元件及其关系的虚拟模型。可根据三维模型自动生成技术工程图和 BOM 表。
• MCAD：这指的是专门针对机械设计进行了优化的 CAD 软件，包括用于设计轴、齿轮、弹簧、凸轮、皮带、螺栓联接和结构框架等机械元件的工具。
• ECAD：ECAD 软件专为电子或印刷电路板 (PCB) 设计而优化，包括原理图、二维跟踪布局和三维建模。
• 可视化：可视化软件可用于创建设计的计算机生成的图像 (CGI) 或数字渲染，以帮助向客户或合作伙伴传达设计。渲染可以是真实照片级静态图像，也可以是显示设计如何装配或操作的动画。
  • 虚拟现实 (VR) 或增强现实 (AR) 软硬件可用于让人们直接与 CGI 交互，以帮助可视化设计，或在安全的环境中培训操作员。
  • 数字孪生利用嵌入在机器中的传感器提供的数据来增强 CGI，从而优化机器及其支持服务的维护和运营。
• 计算机辅助工程 (CAE)：CAE 或仿真软件可用于分析设计的性能。例如，用于模拟应力的有限元分析 (FEA)，或用于模拟液体和气体流动的计算流体动力学 (CFD)。
• 公差分析：公差分析可用于自动计算公差叠加并优化公差，以确保可互换零件的可行性，同时更大限度地降低制造成本。
• 衍生式设计：衍生式设计是一种不同于仿真或轻量化的独特方法。仿真技术使用零部件的三维 CAD 模型来分析应力对设计的影响，而衍生式设计的工作方式正好相反。设计师设定物理载荷、材料和制造方法等约束条件，而衍生式设计则生成多个符合性能标准的可行零部件模型。然后，设计师可以根据重量、安全系数、成本或美观度等因素排除设计方案，最后从剩余方案中选择他们的首选设计。

Autodesk 为创新者提供产品设计和工程方面的设计与制造技术，使机器设计师能够跨越项目、专业领域和行业的界限顺畅地工作。

Autodesk 机器设计软件包括：

• 产品设计与制造软件集，包括：
  • Autodesk Inventor 用于三维机械设计、仿真、可视化和文档编制的专业级产品设计和工程工具。
  • Autodesk Inventor Nastran 用于非线性应力、热分析、振动和疲劳仿真的 CAD 嵌入式软件。
  • Inventor Tolerance Analysis 用于评估尺寸变化影响的公差叠加分析软件。
  • Inventor Nesting 适用于 Inventor 的真实形状排料软件，可优化原材料的利用率。
  • Inventor CAM 适用于 Inventor 的 2.5 至 5 轴集成式 CAD/CAM 编程解决方案。
  • Vault 用于管理设计文件的产品数据管理软件。
  • AutoCAD 含行业专业化工具组合的二维和三维 CAD 软件。
  • Factory Design Utilities 用于规划、设计和安装高效生产布局的工厂设计软件。
  • Navisworks 含冲突检测和进度计划功能的大型设计审阅软件。
  • ReCap Pro 现实捕捉和三维扫描软件与服务。
  • 3ds Max 用于设计可视化的三维渲染和动画软件。
  • Fusion 360 用于产品设计和制造的基于远程服务的 CAD/CAM/CAE 软件。
  • Fusion 360 Manage with Upchain 基于远程服务的 PDM 和 PLM 软件，可轻松衔接数据、人员和流程。
  • Design Review Design Review CAD 查看器软件可用于免费查看、标记、打印二维和三维文件，以及追踪对二维和三维文件所做的更改，而无需原始设计软件。

机械工程图是一种技术工程图，用于传达设计意图、绘制工艺流程图、计算折叠钣金平面图形、通过排料优化制造或提供安装和维护说明。机械工程图由属于计算机辅助设计 (CAD) 类别的设计软件绘制。

• Autodesk AutoCAD 之类的 CAD 软件使用复制和粘贴、图块和图纸集管理器等工具，自动执行二维技术工程图的传统流程。
• Autodesk Inventor 之类的 CAD 软件通过直接从设计师创建的三维 CAD 模型生成机械工程图，进一步提升了工程图自动化程度。这可以加快机械工程图的制作过程，并确保对设计所做的任何更新都会自动反映在参考模型的每个工程图中。
• Autodesk Fusion 360 之类的 CAD 软件将设计、工程、电子和制造软件集于一身，将整个产品开发流程连接到一个基于远程服务的集成软件，包括三维 CAD、CAM、CAE 和 PCB。

最佳机械设计软件是针对机械设计流程进行了优化的计算机辅助设计 (MCAD)。评估 MCAD 软件时，应注意以下几点：

• 零件和部件的三维建模，以概念化设计的物理尺寸和空间关系。
• 可扩展的机械和电气元件库，例如螺母、螺栓、垫圈、O 形密封圈、轴承、键、齿轮、皮带和弹簧
• 机械设计加速器，用于自动执行螺栓联接、轴、凸轮和滑轮系统等项目的设计和建模
• 特定工具组合，用于自动执行钣金零部件、结构框架、PCB、电缆线束、管道管路和塑料外壳的设计和建模
• 能够使用 CAD 模型评估设计的应力、热、振动和流体流动等物理特性
• 能够利用基于模型的注释 (MBA)、几何尺寸和公差 (GD&T) 和公差叠加分析工具来实施基于模型的设计 (MBD)
• 可视化工具，可创建用于通信、销售和营销的计算机生成图像 (CGI)，包括真实照片级渲染和动画视频
• 能够通过安全地共享设计进行协作，以进行反馈、审查和签核
• 能够与结构设计、土木设计或 BIM 等其他行业的专家就共享 CAD 模型展开协作
• 能够使用 CAD 模型进行制造准备工作，如绘制制造工程图、创建 BOM 表、钣金排料和数控编程
• 集成产品数据管理 (PDM)，通过权限控制、发布流程和工程变更单安全地管理文件

计算机辅助设计 (CAD) 软件用于制造流程中的多个阶段。

在设计阶段，CAD 设计将与制造团队共享，以评估制造和装配设计 (DfMA)。制造团队的反馈可以整合到设计中，帮助提高设计效率，从而提高制造利润。

设计开发完成后，将发布设计以供制造。制造团队使用 CAD 设计夹具、固定装置和用于质量控制的“一站式”设备。

计算机辅助制造 (CAM) 使用三维 CAD 模型进行计算机数控 (CNC) 编程，使制造机械的运动实现自动化。CAD 和 CAM 的融合允许使用与 CAD 相同的软件进行数控编程，其优势在于对 CAD 模型的更改会自动更新 CAM 刀具路径。

零部件制造完成后，CAD 数据和 CAM 数据将一起用于计算机辅助检测 (CAI) 和质量控制。使用计量设备将制造的零部件与 CAD 模型进行比较，以评估是否符合规定的公差和表面光洁度。

计算机辅助设计 (CAD) 软件用于制造流程中的多个阶段。

在设计阶段，CAD 设计将与制造团队共享，以评估制造和装配设计 (DfMA)。制造团队的反馈可以整合到设计中，帮助提高设计效率，从而提高制造利润。

设计开发完成后，将发布设计以供制造。制造团队使用 CAD 设计夹具、固定装置和用于质量控制的“一站式”设备。

计算机辅助制造 (CAM) 使用三维 CAD 模型进行计算机数控 (CNC) 编程，使制造机械的运动实现自动化。CAD 和 CAM 的融合允许使用与 CAD 相同的软件进行数控编程，其优势在于对 CAD 模型的更改会自动更新 CAM 刀具路径。

零部件制造完成后，CAD 数据和 CAM 数据将一起用于计算机辅助检测 (CAI) 和质量控制。使用计量设备将制造的零部件与 CAD 模型进行比较，以评估是否符合规定的公差和表面光洁度。