内容摘要：
钢琴是乐器之王，它由七千多个零部件组成，工艺复杂。传统手工绘图要经过绘制草图、描图、晒图等非常烦琐的过程；设计成型后的装配试验、动态模拟等也必须在实物上进行。计算机辅助软件的应用使设计和生产更加科学、精确、和规范，可以大大提高工作效率，节省工作时间，降低劳动强度。
关键词：计算机辅助软件、钢琴制造
国际化市场竞争与时代发展要求改变传统的设计和制造方法。随着工业全球化，中国经济的迅速发展，中国钢琴工业如何抢占世界市场是摆在企业家面前的一个重要课题。传统的产品开发方式已不再适应企业对产品的时间、质量、成本的要求。“做品质更好的钢琴，追求更高的利润”将是中国钢琴工业长期追求的目标，传统的设计方法已经不能满足钢琴工业发展的现状，中国钢琴制造业的现状是计算机辅助技术运用并不普及，生产出来的钢琴质量良莠不齐、就连参考数据都各不相同。我们要想赶超世界一流水平，只有把计算机辅助软件应用于现代钢琴设计和制造中，逐步取代传统的手工方法，提高制造能力，增强企业国际竞争力。
一、计算机辅助软件在设计钢琴零部件中的优越性
1、计算机辅助软件的应用可以提高绘图效率。传统的手工绘图完全是在纸上完成，从草图到描图再到晒图，环环紧扣，缺一不可。如果其中一个步骤出现问题，下面的工作就无法进行，比较麻烦。从三视图、立体图、剖面图再到每个零件的加工图组合图，每种类型的图纸都不能省略，否则工人无法根据图纸制造出钢琴来，这样就需要很多人力来完成一项工作。同时图纸的精细程度要求很高，手工制图不可能完全无误的一次绘制完成，总要经过反复修改才能初步定型，如果不小心在一个步骤上出了差错就要重新进行，不便于修改，浪费人力、浪费时间、效率很低。而计算机绘图可以帮助设计人员把图纸画的规范、精确、漂亮，提高绘图精度的同时也便于图纸的修改。如果对正在绘制的或已经绘制好的图有新的设计思路，只要输入相关的参数或点击“返回上一步操作”即可在原图上得到新的或原有的内容。CAD、CAE、CAXA等计算机辅助设计软件具有电子图版的优良特性；具有丰富真实的渲染和强大的二维图纸自动创建功能。定搞后可以启动三维、二维关联功能，由三维直接自动生成二维工程图纸，标上尺寸打印出来就可以了，一人便可操作，省时省力提高了效率。
2、计算机辅助软件绘图与传统方式绘图生成过程的优劣比较。传统的设计方法是设计人员在大脑里构思三维的产品，再通过大脑的几何投影，最后反映到二维的工程图上，在整个设计过程中工程师有一大半的工作量是在三维实体和二维工程图的相互转换和繁琐的查表和计算中。而制造工人又要把二维的图纸在大脑中反映出三维的实体然后进行加工制造，其整个过程可以表示为：
工程师 手工 工人读图
三维概念设计—二维工程图设计—还二维图为三维实体—加工制造
由于受设计工具和方法的限制，设计师用传统方法很难设计出复杂精确的产品，造成新产品开发速度缓慢，对于复杂的产品，开发就会显得极为困难。而利用现代的计算机辅助技术将改变人们的传统设计方法和过程。例如要设计一个“舟形器”，就可以利用在计算机软件中的坐标系输入参数，运用先进的参数二维特征造型技术，绘制草图，然后通过挖空、倒角、过渡等一系列丰富的复杂曲面和曲面造型手段生成，相应的三视图、轴侧图也随之产生，操作非常简便。
3、传统手工绘图的精确度不及计算机。
4、计算机辅助软件的运用便于图纸的保存和查找。
5、著名软件简介。Auto desk的软件CAD 是当今最流行二维绘图软件，是全球最大的基于PC平台的可视化软件企业，具有如绘图、编辑、剖面线、图案绘制、尺寸标注及二次开发等功能。
二、计算机辅助软件在钢琴零部件组合中“动态模拟”的优越性
1、钢琴的击弦机装置对于不同型号的立式琴和三角琴在设计中必然有着或大或小的差别，一开始就在实物上模拟部件性能必然浪费时间。我们可以通过计算机在新设计的击弦机上模拟“开放式四连杆机构”各部件与键盘的运动状态是否合乎演奏要求；在“弹奏”时用不同的力度、速度时，它的“手感”如何；计算键盘静止状态时的静阻力等等，从而试图找到各零部件配合的最佳状态，达到最佳的手感。
2、著名软件简介。生信国际有限公司的SoliWorks软件以Windows为平台，以 SoliWorks 的CAD/CAE/CAM为核心的各种应用的集成，可以实现复杂的运动分析，结构分析等等，帮助工程师进行模拟实验。
三、计算机辅助软件在钢琴加工、装配中的优越性
1、数字化设备生产零部件的精确度是普通机床所不能比拟的。钢琴零部件加工可以采用高科技成果的数字化设备，准确无误的进行加工，保证所有加工的部件可以有“千件一面”的精度。
2、计算机辅助软件可以在做模具前就方便的进行装配模拟。要提高钢琴制造企业的装配水平，必须要有先进的设计工具。计算机辅助软件可以使设计构思的表达，由二维图纸演变成能在计算机模拟显示零件三维实体模型的虚拟产品，在做模具之前就可以进行模拟装配及测试。
3、计算机辅助软件可以及时发现装配模拟中的问题。工程师可以直接操作电脑，利用相应软件在计算机上进行零件设计、产品的装配；产品的制作过程几乎与真实的产品制造没有差别，计算机屏幕上的产品就是未来制造出的产品（当然现有的设备和工艺能制造出来），并能在设计过程中利用计算机技术完成工程师手工难以完成的低效率的工作，如产品零件装配后的干涉检查，零件的不合理结构检查，机构的运动模拟，零件和装配体的物理特性计算（质量、弦长等），发现实现装配过程中可能出现的问题，其整个过程可描述为：
工程师 自动+手工干预 工人读图
三维概念设计—二维工程图+轴侧图—还二维图为三维实体—加工制造。
4、著名软件简介。Auto desk公司MDT可以比较方便的完成几百个甚至上千个零件的大型装配。美国PTC公司第三代机械CAD/CAE/CAM产品Pro/Engineer软件介面简洁，概念清晰，符合工程人员的思想和习惯，可以实现并行工程。
四、运用计算机辅助软件的钢琴参数数据库可以对产品设计提供参考
企业产品的三化（标准化、系统化、通用化）工作非常重要，因为设计工作不仅仅是绘图，还需要查阅大量的资料、手册，进行各种计算；如果计算机仅仅解决手工绘图，其他工作仍由手工完成，那么工作的效率和精度将是非常有限的，因此必须解决设计手册、计算公式和方法、标准、典型结构、通用体、外构件的电子化工作，即所有的设计资料进入计算机。例如容纳不同型号钢琴零部件的标准数据（如白键键宽为23.5mm，露在外面的白键部分长度为155mm），建立一个比较完善的数据库，这样就省去了查阅标准的麻烦，优化了设计。例如PDM（产品数据管理）软件就可以对所有数据实行统一管理。
五、计算机软件在钢琴声学分析方面的运用
1、在开发新型号钢琴的过程中，可以用专门的音色分析软件分析。在选择止音器位置时，可以通过计算机在图形上找出每根弦振动的波腹和波节，找到它的不合理泛音的位置，然后将止音器选择在恰当位置。同样的方法，也可以用计算机选择击弦点的位置，例如，在同一型号的钢琴上低音部、中音部、高音部的击弦点在1/7、1/9、1/10、1/24等数种模式上那种更好。
2、钢琴的摆放环境对钢琴的音色好坏也有着很大的影响。用计算机软件可以分析钢琴外部环境对钢琴音色的影响，状态合理将会使钢琴发音更具有音乐性。
六、计算机辅助软件可以分析钢琴内在的物理特性
国外最好的钢琴可以击键50万次左右而击弦机基本不变型，做到基本参数不变；而国内的大部份钢琴在连续弹15-20万次时，击弦机就变的比较松懈了。这种情况可以用计算机对钢琴击弦装置进行耐久性分析、疲劳性分析。此外还可以用计算机对钢琴内部结构在张弦时关于力学方面的受力状态分析；在不同气候条件下钢琴木材变形情况的热力分析等等。例如美国的SDRC公司开发IDEASMaster Series对机械耐久性分析、结构分析、优化设计、热力分析等方面都具有优异性能。
七、计算机辅助软件与生产管理等相结合可以产生很大综合效益
1、计算机辅助技术可以与生产管理形成生产技术管理体制，实现生产现代化。随着现代科技的快速发展，各行各业都利用了计算机辅助技术，还拿汽车制造行业来说，它制造过程全部采用流水线作业，计算机控制生产流程，喷漆涂装、总装、检测等过程95%的工作都由计算机来代替，它把成百上千个螺丝的安全锁紧，把单元总成进行整车总装变得轻而易举。同样，对钢琴生产企业来说，运用计算机辅助技术，在信息采集、设计、管理、总装、检测等工作流程中都可以在计算机帮助和监控下进行，可以大大提高生产效率，节约成本，同时也减少了各类工作人员的工作量。
2、采用计算机辅助技术以前，工艺和经营管理过程中涉及到的各类图纸、技术文挡、工艺卡片、生产单、更改单、采购成本核算单、材料清单均由人工编写、审批、归类、分发、存档。采用计算机辅助技术后，PDM软件可以把上述信息变成了电子信息。除了管理数据外还可以对市场需求、分析、设计与制造过程中的全部更改历程，以及用户说明及售后服务等数据进行统一有效的管理。
八、计算机辅助技术在钢琴设计和制造中的展望
计算机辅助技术的应用是不可扭转的趋势，只有与之相结合，顺应时代发展，才能制造出高质量、高品质的钢琴。
