如何使用Fusion 360验证和验证设计

在创作过程中——特别是当产品变得越来越复杂的时候——了解设计的细节是非常重要的，以确保最终产品的成功。移动部件、复杂的电子产品和太空时代的材料将彼此区分开来，将这些元素组合成一个有凝聚力的、有功能的组件是必不可少的。在本文中，了解如何通过设计验证和验证使用来实现这一点Autodesk的Fusion 360设计软件．

设计验证和确认是两个核心过程，指导开发从开始到制造，确保产品设计充分细化。验证和验证为维护最佳实践和最终增强用户结果提供了不可知的模板。

尽管它们无处不在，然而，许多专业人士错误地交替使用这些术语。本文将评估为什么验证和验证很重要，它们有何不同，以及应用程序如何帮助团队合并和丰富他们的工作流。

什么是设计验证?

设计验证是一种全面的工具，在从规划到绩效评估的每一件事情中都起着至关重要的作用。通常情况下，验证是首先开始的，尽管它可以在多个发展阶段进行。这一过程确认了设计需求已被客观地满足。输入是必不可少的，拥有一个工作模板可以节省成本和时间。如果没有验证，设计也可能成为材料密集型，使供应链紧张，并影响库存有限的外部供应商。

设计验证涉及以下步骤:

• 对比背景数据和提出的特征
• 规格审查和输入评估
• 测量确认，产品分析和生成检验
• 根据现有或预期的样品制定测试计划

什么是设计确认?

验证与验证的不同之处在于，它发生在两个主要阶段:在确认用户需求之后，以及在最终生产之后。验证可以通过以下几种方式进行:

• 模拟用户的真实使用情况
• 收集外部用户反馈(在市场发布后)
• 通过最终的原型进行第一手可用性测试

验证也可以包括市场调查。设计师很可能会将设备和产品与竞争选项进行比较，这是确保产品不会复制其他产品、表现不优或淹没在饱和市场中的重要一步。

验证还包括可用性测试——将交互性和用户清晰度优先于物理测试(例如强度测试)。这个过程的重点是用户体验(UX)，因此要考虑到环境、操作条件和不同的用户能力。

从表面上看，验证和确认所涉及的步骤似乎是压倒性的。然而，这些任务中的许多都可以卸载到首选的CAD和CAM应用程序中。自动化、改进的组织和协作都有助于生产高质量的产品。

开始验证

为了以后的验证是必要的，首先打开CAD/CAM程序，这是设计得以实现的管道。设计的先驱是它的输入——赋予产品外形、功能和可伸缩性的独特参数。

例如，假设一家公司正在设计一个闩锁链接。这部分是一个系统的一个组成部分，它的设计必须是功能和人体工程学健全。这确保了舒适的操作与一个集成的形式因素。覆盖窗格是你可以决定基本整理，如边缘和塑造:

图片由欧特克．

这个示例相对简单，因为目标是设计具有四个基本参数的组件。需要多少边，这些边是否对称，以及倒角的宽度都应该被考虑在内——将预定的指标与工作空间输入进行比较是寻找答案的关键。这是可能需要调整的地方——以确保联锁部分有效运行，并保持一致的设计语言。利用半透明的原理图和几何对比使这个任务变得更容易。

今天的许多组件是互补的，经常与其他组件一起驻留在一个紧凑的外壳中。在设计空气质量传感器时，有很多事情需要考虑:

• 外壳尺寸
• PCB尺寸，包括厚度
• 配套部件尺寸(soc、电池、补充芯片组)

图片由欧特克．

为了验证设计可行性，团队可以完成以下任务:

1. 将基本PCB添加到编辑器中
2. 绘制并安排任何关键电路，包括元件(电阻、电容、二极管、晶体管等)、信号和原语(轨道、焊盘、过孔、填充、电弧和线)
3. 确认这些总数是正确的(检查过程)
4. 相互参照组件的尺寸和包装由外壳施加的限制(在这种情况下，可能是智能恒温器或一氧化碳检测器主体)。它是否适合自己和其他组件?
5. 如果出现兼容性问题，增加设计或返工外壳

因为设计过程是迭代的，所以可以在验证过程中移动目标。然而，市场营销和设计团队经常会为优先级而争斗。如果一个团队不愿意在特定的美学上做出让步，那么每个设计阶段都会变得更具挑战性。创建可选配置可以在测试之前避开这个问题，尤其是在CAM检查清单识别出生产瓶颈的情况下。

如何测试

制作可行的设计是一回事，但团队还必须确认现实环境下的性能，这样做可能对最终产品来说不是最优的。因此，团队可以通过在Fusion 360中运行模拟来实现这一目标。下面是两个例子(压力测试和热测试):

压力测试

测试金属支撑梁如何在荷载作用下弯曲。图片由欧特克．

并非所有的设计都是电气或机械的。固态设计(如支撑梁和建筑材料)在使用过程中会遇到不同的压力，这意味着它们必须具有弹性。以下是负载模拟如何确定产品的强度:

1. 让模拟对物体施加一个定向力，要么是剧烈聚焦的，要么是均匀分布在其整个长度上。
2. 通过改变方向、扩散和大小使力动态。
3. 测量产品中不同点的位移(或挠度)。
4. 除了映射之外，还要评估这些度量是否符合安全性和完整性标准(即，确保它能够经得起时间的考验)。

热测试(CFD)

热图显示了设计中关键点的温度波动情况。图片由欧特克．

由于电流的产生和摩擦，电子和运动部件产生大量的热量。将这些温度控制在一定范围内对安全、寿命和产品完整性至关重要。以下步骤展示了电子热模拟是如何结合在一起的:

1. 验证输入是否模拟真实操作(动态负载和功率消耗，以及使用时间)。
2. 在所有组件都处于活动状态下运行仿真，包括在压力下和在相对静止(低功耗状态)下。
3. 检查热映射，查看热刺，散热器和散热(与范围图形)。注意最低和最高温度是很重要的。
4. 热模拟生成所有组件按其工作温度排列的列表。将这些与项目限制条件进行比较，并确定需要重新配置以优化热性能的地方。

验证过程

一旦团队拥有一个工作产品，第一批生产很快就会成为现实。这是制造中的一个关键点，因为它标志着公共测试的开始，并允许以现实的方式评估产品性能。

减少未知是许多设计师的主要目标，这就是为什么像验证和验证这样的过程如此重要。验证允许设计人员查看模拟使用与实际使用的对比情况。虽然许多参数可以在模拟中进行微调，但产品(特别是便携式电子产品和汽车)在现实世界中面临不可预测的操作条件。

与利益相关者共享数据

数据收集是产品细化的最后关键步骤。这也是为什么与后继产品相比，最初的一批产品可能存在臭名昭著的缺陷。公司会主动调整和解决问题(例如，汽车制造商会根据反馈对发动机进行改进)。观察过程本身是相对被动的。相反，产品改进是一个持续的过程，需要设计师和工程师准确地解释统计数据。

所有产品对不同的利益相关者都很重要:设计师、营销人员、投资者、工程师等等。正如本文前面所提到的，产品比较是必不可少的，这也是实践的地方。许多产品都属于竞争领域，这就是为什么设计师应该知道它们的可靠性与其他产品相比如何。培养一个开放、协作的管道是快速改进产品的关键。

管理工具确定哪些涉众在关键信息可用时能够访问这些信息。以行业标准格式(STEP、DWG、DXF、OBJ、STL、IGES)共享和导出文件有助于保持授权用户在同一页面上，减少验证时间，同时重申对用户的任何承诺。

数字设计是智能设计

产品创建无疑是复杂的，对许多产品团队来说，验证和确认是无价的过程，为广泛的客户满意铺平了道路。到目前为止，公司还没有如此强大的软件套件可供使用，而这些应用程序对许多设计人员很有帮助。这样的工具融合360年能够自动处理团队面临的日常挑战，从一开始便能够进行声音设计。

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