ECAD和MCAD软件的区别

在设计电子产品时，有许多工具可以让设计人员的工作变得更加轻松。完整的设计可以在虚拟世界中使用复杂的细节进行建模，以允许设计人员检查其设计是否有效，以及零部件在制造时是否会全部装配在一起。过去，通过电路原型和外壳模型以验证设计，但现在计算机可以在几秒钟内完成这些检查。现在，借助合适的软件，可以快速、简单地进行调整，而且成本很低。设计人员可用的两个基本工具是电子计算机辅助设计（ECAD）和机械计算机辅助设计（MCAD）软件包。

您可能想知道，什么是ECAD工具？什么是MCAD软件？但最重要的是，它们之间有什么区别？在这篇博客中，我们将讨论ECAD与MCAD。显然，ECAD软件侧重于物理设计的电气部分，而MCAD则侧重于机械部分。如今，这两套软件相结合以实现协作工作流程，每个领域的设计人员均可共同开发新产品。ECAD/MCAD集成意味着电子设计工程师可以在其PCB设计软件中执行MCAD任务，对于机械设计师来说反之亦然。在介绍这些工具的工作原理之前，我们应该先了解每种软件的工作原理。

什么是ECAD？

ECAD软件允许电气设计师根据其电路设计原理图创建印刷电路板（PCB）布局，生成其PCB的虚拟表示形式，以3D模型显示元件布局，并生成/显示2D电路板制造文档。不同的软件包具有不同的功能，有些软件迫使您使用多个程序来完成各种设计任务。

一个标准化的元件尺寸库，辅以定制或非常规零部件的电气和机械数据，提供了在PCB物理尺寸内定义的所需电路板放置信息。计算机辅助线路布线与手动和计算机优化相结合，可加快布局设计过程。自动规则检查功能还可以在一定程度上确保在设计进入仿真阶段之前电气布局布线是正确的。通过仿真工作流程完成设计后，可以将设计置于完整的电气和DFM审查阶段。

使用已设计电路板的3D模型，电气设计师可以快速检查零部件之间是否存在物理干扰、是否会阻碍任何已规划的热管理气流，或者配套电路板或外壳之间是否存在潜在碰撞。他们还可以在制造过程中检查设计是否与任何自动元件放置设备兼容。对于复杂的多板设计，实现已完成装配的可视化并确保电路板上的元件可与其他电路板连接，这是一项重大优势。

什么是MCAD？

MCAD软件允许设计人员创建物理结构，例如机械部件、设备外壳和安装元件。该软件可以将零部件的虚拟表示形式生成为3D图像并提供2D制造文档。

参数化和直接建模技术允许设计人员创建和修改结构作为2D规划或3D表示形式。多结构可以在已完成的虚拟机械设计中单独开发和装配。该工具允许设计人员检查装配件之间是否存在干涉或结构间隙。

仿真工具允许设计人员计算设计的机械性能、强度和刚性等因素，并测试是否符合环保要求。

ECAD/MCAD软件集成

ECAD软件的另一个好处是在协作设计期间，在设计的不同功能区域或方面工作的多位团队成员可以将其零部件整合到一起。通过结合ECAD和MCAD的结果，设计人员能够在虚拟环境中装配电气和机械零部件，并查看其是否适合。

PCB是否将外壳的连接点安装在正确的位置？

螺丝孔是否对齐，安装在PCB上的元件是否有足够的间隙？

填充后的PCB是否适合外壳，或者元件是否会接触外壳或过大而无法放入其中？

规划的气流是否在正确的位置通过外壳穿过PCB，以最大限度地提高任何散热器的效率？

PCB上产生的热量是否会根据需要传导到外壳？

施加到外壳上的振动或机械冲击是否会对安装在PCB上的元件产生不利影响？

已完成设计的3D可视化将显示所有电气和机械零部件的物理交互方式，为这些问题提供快速直接的答案。这种将ECAD集成到MCAD（反之亦然）的方式优点在于，可以在数分钟内发现错误、调整设计并验证结果。

问题在于，设计人员总是得到不兼容的工具。从一款工具中导出可供另一款工具使用的格式的数据，这通常是一个复杂的过程，并且可能会使错误蔓延到数据集中。然后，手动检查每款工具是否具有一致的数据，耗时占用了使用这些工具节省的时间。直到装配线上的某个人发现其PCB不适合刚开始制造的新产品的外壳时，才可能发现任何错误。

近年来，工具制造商之间一直在努力开发ECAD/MCAD协作的正式标准。因此，自动化过程现在存在于工具中，支持设计信息的双向通信，支持双方的增量更改，以便在团队之间有效共享和验证。

集成设计过程

必须记住，这两个过程不能按顺序或孤立地完成。来自一种方法的数据将影响另一种方法。例如，ECAD软件过程可以确定PCB的基准物理尺寸，并确定影响外壳设计的任何热管理和振动限制。同时，MCAD过程可能会确定PCB尺寸或元件放置是否有任何限制，以满足任何外部尺寸要求或其他因素，例如气流入口和出口的放置。

对设计团队来说，在外壳设计方面拥有自由支配权很不寻常，这使其能够通过使用任何电路板尺寸来优化PCB设计。通常，外壳设计会限制PCB设计，而PCB设计又会影响电子电路设计。具有两种类型的电气和机械设计软件的集成工作流程使设计团队能够协作并共同设计最佳解决方案。

这确实意味着设计人员不局限于在砖状外壳中使用矩形PCB。相反，这些工具开辟了像传统简单设计一样快速、廉价地创建复杂形状的可能性。

小结

电子和机械设计团队通过一个集成解决方案并行工作，现在可以在数天内完成过去在虚拟环境中需要数个月才能完成的任务。ECAD软件解决方案将优化电气和电子元件放置的设计过程。MCAD解决方案将优化机械零部件的设计过程。两者的集成以及数据的自动共享可以彻底改变整个设计过程。这种能力让公司充满信心，一旦其承诺制造PCB和外壳，不仅会完成放置设计，而且装配后的产品也会按预期工作。

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审核编辑：汤梓红