SolidWorks在汽车电子产品设计中的应用

汽车电子设计的趋势

为了缩短产品上市时间并在竞争中领先对手，电子产品设计师需要应对电子行业中瞬息万变的需求。

电子和半导体技术不断发展，导致电子学，机电一体化(电子机械、电子学和软件的协同)和设计零部件系统的工具快速变化。

需要让产品具有更多功能，但产品尺寸不能大于以往产品和竞争对手的产品，甚至需要更小。竞争推动着电子行业研制尺寸更小但功能更完善的设备。这就要求产品设计工具能够“更经济地利用”物理空间。

更多的功能通常意味着更高的电子产品复杂性，以及需要散发热量的零部件。由于市场需求的缘故，即使在新型号中增加新的功能，产品外壳的尺寸也不能变大，而是需要保持原尺寸不变，甚至要变得更小。此外，更大的封装密度要求提高零部件级别的细节层次，以便优化恰当的流体分析。

新出现了一些全球环保标准，例如RollS(有害物质使用限制)，此指令限制使用铅和其他对环境有害的物质，并且要求自2006年7月1日起，在欧盟市场中出售和处理的所有产品必须符合规定。

随着微型控制器系统的不断小型化，更多的传统硬件零部件(例如开关和显示器)正被软件功能取代。例如，几年前需要一组共1 2个按钮才能操作某个产品，现在用两个按钮加一块LCD显示屏就能做到。

汽车电子行业中的挑战

由于电子行业中的技术进步，ECAD系统正变得越来越复杂。它们越来越多地变成专家系统，要求操作者非常专业才能使用它们开展设计。

由于机械工程师和电子设计师使用不同的系统，因此在这些系统之间缺乏互操作性，导致重复劳动，并需要耗费过量的时间在它们之间转换数据。

由于在电子工程和机械工程CAD系统之间缺乏互操作性，因此造成低效的产品，这是因为电子和机械设计师将在产品中加入。重复的元素”，以弥补两种系统之间缺乏准确信息这一不足。

为了在全球经济环境下销售产品，国际标准正在扩充，不再只是包括DIN.ANSI和ISO.还包括RoHS(有害物质使用限制)。为了及时向市场提供产品，必须在过程早期就要知道电子零部件和材料遵守此标准，因为这牵涉到成本和采购问题。

许多电子零部件尚未形成统一的行业标准。现在，建立的3D模型越来越多，但是，连同几何数据一起，并没有标准来规定如何传递随零部件嵌入的那些非几何的特性(例如材料，遵守的标准，来源等)。

汽车电子设计过程

产品开发周期正变得更短，以便设计周期的各个阶段，您面临的挑战和可交付的成果都是不同的。您需要在更短的时间内完成更多工作。让我们看看基本的电子产品开发过程。

确定零部件规格——首先是要求提出新的产品概念。这可以是改进当前提供的产品，也可以是提出全新的独创概念(突破性技术)。可以在项目启动时确定零部件规格，但更常见的是伴随着概念的产生而进行。确定零部件规格是定义产品概念的初始尝试目的在于有效地将概念转变为实际生产的产品。

封装设计一接下来的这个阶段被许多人视为产品设计过程概念设计的核心。产品设计过程的此阶段可扩展为包括它自己的过程，但对电子产品设计而言，由工业设计师和机械工程师确定合适的概念(此概念满足在产品简述中规定的要求，而且还适合要求的平方英寸面积一数据最初由电气工程师提供)，随后通过他们获得有关电路板尺寸和形状的提示。

PCB设计一如果封装设计是产品设计过程的核心，那么PCB设计则是电子设计过程的核心。将初步的PCB布局(连同主要零部件、连接器和开关/接口的位置一起)移交给电子工程后，电子工程师就要负责对PCB及其互连进行详细设计。几乎不可避免的是，PCB设计师将要对机械工程师指定的零部件位置进行许多轻微(有时是重大)的更改。此外，还要指定避让区，并且电子工程师和机械工程师之间要对此达成一致，以免侵占，跟踪区。之后，通过IDF将初步的设计返回给机械工程师。

制作样机——在产品设计过程的某个阶段，必须以物理样机的形式”实现”设计。样机有各种形式，从机械外壳到电路试验板，再到一次性、全功能的”接近生产状态”的工作模型等等。这在设计过程中是一个重要的里程碑，所有专业均融入到一个统一的解决方案中。机械外壳以及PCB和接口的样机分别为不同的重要用途服务，包括配合和修整、热分析，功能分析(应力，掉落测试等)以及面向装配的制造。样机还在重点研究小组中用于验证概念。

交付生产——最后，制作客户文档和手册。这又是一个费时烦琐的过程。如果在开发周期的后期发生设计更改，则也必须更新这些手册，以便为备件和维修过程维护物料清单信息。

当然，这不是一个线性过程。在许多因素的推动下，总是要进行许多次设计迭代，而这些因素包括：客户需求的变化；内部工程设计更改：以及制造部门和供应商请求的更改。

CAD/CAE一体化解决方案

SolidWorks提供解决方案，能够与电子产品设计进行交互、缩短预备期，以及在整个设计过程中减少要制作的昂贵样机的数量。

客户期望产品中包含更多的功能，这迫使电子产品设计制造商要在产品中包含更多的功能，但产品外壳的尺寸与以前的型号相比要相似或者更小。这一变化，再加上更快将产品上市的压力，便要求设计师和工程师在更短的产品开发周期内完成构思，设计，并以更大的封装密度交付。您需要在更短的时间内完成更多工作，SolidWorksOffice Premium可以帮助您实现这一目标。

确定零部件规格您无法再承受得起花费几个星期就某一项目向客户投标的代价。SolidWorks可以快速搜索以前的2D和3D设计以查找相关基准，使您可以充分利用以前的项目进行投标。通过轻松查找以前的相似项目，可以快速生成投标工程图，更加有效地估算项目成本，从而保证收益。3 DContent Central提供了大量在线零部件，将帮助您快速开始，并帮助您确定更准确的规格。如果您要搜索过时的文档目录，然后与供应商联系以获取最新版本，并且可能还要对采购的零件进行设计使之与整体设计相配合，这样就会浪费一部分时间。SolidWorks提供Toolbox和3DContent Central，允许您查找和导入标准的零部件(连接器，开关，支座，IC元件等)，并将这些零部件直接下载到3D设计中。因此，您可以将精力集中在进行设计而不是重新创建OEM零件上。您可以先于竞争对手提供更加精确的投标；并使用eDrawings提供设计的数字版本，可使客户更加深入地了解设计过程。此外，eDrawings提供了标注功能。更迅速的响应和更良好的客户交互有助于拉开您与竞争对手之间的差距。

封装设计Sol idWorks为您提供快速，灵活和易于使用的实体建模系统，让您轻松快捷地为电子设计制作样机。SWIFT技术可帮助您实现正确的设计意图，从而帮助您将精力集中在竞争中领先并超前客户的需求。在在进行设计而不是使用MCAD系统上。多实体建模方法允许在零件阶段快速完成不同零部件的概念设计(不必转到装配体阶段)，从而加快了设计过程。当您在装配体阶段工作时，SolidWorks允许利用干涉测试来动态定位零部件，从而能够轻松地用主要零部件填充PCB。PDMWorks跟踪整个设计的版本变化，以确保您能对自己的设计方案进行跟踪。solidWorks的关联性意味着，一旦对某个特定的零件或装配体进行更改，该更改会传播到所有适当的文档和工程图中，这包括零件和装配体的工程图、NC文档和客户手册。

PCB设计虽然SolidWorks在功能上并未满足创建PCB布局的要求，但行业标准是MCAD设计师提供初步的电路板布局，并提供机械工程和电子工程专业之间的互操作性。SolidWorkS读入lDF文件。随着CircuitWorks加入SolidWorks产品包，我们可以提供主流ECAD软件包和SolidWorkS之间的附加互操作性。SolidWorks世界级实体模型解决方案的实力，再结合ECAD系统，确保您可以更快地设计出更优质的电子产品，而且无需担心会遇到不可互操作的系统所带来的重复劳动和低效率问题。

制作样机产生初始的设计后，可通过制作物理样机来实施概念验证。SolidWorks提供许多工具，允许您为设计的产品制作“虚拟”样机，从而减少了要制作的昂贵物理样机的数量。先进的碰撞检测工具，再结合用于结构强度，振动和热分析的COSMOSWorks及OSMOSFIoWorks，即使您尚未制作出物理样机，也可帮助您消除凭空猜想和问题。在需要制作物理样机时，零件建模，钣金、布线和零部件装配体的协同组合一同创造出一个统一，完全定义和完全可重定义的模型，而客户可以根据需要反复修改此模型许多次，以解决、适应和终结装配问题及热问题。

交付生产SolidWorks非常擅长于自动创建零件工程图以及电缆缆束工程图，能将您的产品完全记录在案。即使在设计周期的后期发生更改，对零件和装配体所做的修改和更改也会自动更新文档及工程图，并且受到PDMWorks Enterprise的管理，从而确保供应商获得最新的信息。PDMWorks Enterprise管理设计的方方面面，从3D零件，装配体和工程图到装配手册，再到维护文档等等。SolidWorks致力于使客户顺利完成工作，以及将最终的设计转换到其他行业中。这就是为什么SolidWorks提供大量转换格式的原因(确保您的SolidWorks设计正确而准确地转换到其他制造系统中)。

通过大量的用户数据表明，采用CAD/CAE一体化的汽车电子设计解决方案，具有以下显著效果：

缩短新用户上手时间达50%-SolidWorks拥有行业中最短的学习曲线之一。以前没有MCAD经验的机械和电子设计师在一周内就能轻松掌握此工具的使用。

降低CAD许可与维护成本一与市场上任何其他MCAD系统相比，SolidWorks让客户花最少的钱获得最大的价值。SolidWorks&COSMOS为电子设计师提供了无可匹敌的功能。

将设计周期缩短40%，同时增强产品的美感并提高封装效率一由于电子设计作为一系列实体模型开始，并且在整个设计周期中作为一个集成的，完全可重定义的实体模型装配体进行维护，因此，可以利用动态干涉和丰富的测量工具来了解确切的间隔和位置，从而优化PCB，离散的零部件和接口零部件。

降低开发成本达30%一由于SolidWorks能够”制作虚拟样机”，以测试干涉、热和装配问题，因此，在制作实际的物理样机之前，可以消除大部分凭空猜想的工作，因而减少了进行反复修改样机的次数。

加工开发时间缩短两到三周一SolidWorks向制造部门提供非常详细和完整的数据规格，以及创新且易于生产的零件及装配体工程图，同时还提供eDrawings和行业中范围最广的数据转换功能。

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