孫福德 馬政 路波

摘? 要：介紹了某三維設(shè)計(jì)軟件三維布線設(shè)計(jì)的功能及優(yōu)點(diǎn)，總結(jié)了三維線纜設(shè)計(jì)流程、方法、規(guī)則，設(shè)計(jì)一種三維布線框架。給出了某型電子測(cè)量?jī)x器三維布線設(shè)計(jì)實(shí)例，為傳統(tǒng)線纜設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)、效率低、成本高、效果差等問(wèn)題提供了解決方案。

關(guān)鍵詞：三維布線;纜模塊;布線框架

中圖分類(lèi)號(hào)：O212.1? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）27-0079-03

Abstract： This paper introduces the functions and advantages of a 3D design software， summarizes the process， method and rules of 3D cable design， and designs a 3D wiring framework. An example of 3D wiring design for an electronic measuring instrument is given， which provides a solution for the problems of long design cycle， low efficiency， high cost and poor effect of traditional cable design.

Keywords： cable and harness; cable module; wiring frame

1 概述

傳統(tǒng)布線為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和布線規(guī)劃串行的工作方式，儀器通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)、投產(chǎn)、加工、裝配完成后，電子裝聯(lián)工程師在樣機(jī)基礎(chǔ)上，對(duì)線纜進(jìn)行路徑規(guī)劃，根據(jù)測(cè)量結(jié)果設(shè)計(jì)線纜、加工、裝配。首先，這種布線方式擁有串行工作模式的固有缺點(diǎn)，有時(shí)甚至需要在結(jié)構(gòu)件上補(bǔ)充加工線纜固定點(diǎn)或者增加結(jié)構(gòu)加固點(diǎn)，由此導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)件變更會(huì)加劇生產(chǎn)周期的延長(zhǎng)。其次，手工測(cè)量結(jié)果存在一定的不確定度，線纜長(zhǎng)度測(cè)量存在誤差，增加裝配難度。再次，傳統(tǒng)布線方式無(wú)法評(píng)估線纜的布局對(duì)于整機(jī)熱仿真、諧振仿真、電磁仿真等計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方面的影響。三維布線的方式改為結(jié)構(gòu)和布線并行設(shè)計(jì)的方式，可以顯著縮短設(shè)計(jì)周期[1]，提高整機(jī)可靠性和線纜布局美觀性，有效為后續(xù)仿真提供支持，實(shí)現(xiàn)工藝信息化。

2 基于某三維設(shè)計(jì)軟件纜模塊的三維布線

某三維設(shè)計(jì)中纜模塊作為內(nèi)置于其中的三維布線模塊，其對(duì)三維布線發(fā)揮著舉足輕重的作用，在該模塊中，可以方便地創(chuàng)建、修改連接器到連接器之間的線纜路徑。線纜種類(lèi)基本分為三類(lèi)：?jiǎn)涡揪€纜、多芯線纜和扁平線纜，遵循內(nèi)置于模塊中的規(guī)則，即可創(chuàng)建三種反應(yīng)真實(shí)線纜信息的三維數(shù)字化模型。三維線纜設(shè)計(jì)主要有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）可有效控制線纜種類(lèi)和數(shù)量，獨(dú)立性強(qiáng)，路徑修改方便;

（2）可以獲取線纜規(guī)格，檢查線纜的電氣間隙，并且可以驗(yàn)證其可折彎性;

（3）可以整體把控線纜布線情況，直觀性強(qiáng);

（4）對(duì)于整機(jī)結(jié)構(gòu)而言，可以提前設(shè)置線纜固定點(diǎn)，協(xié)同設(shè)置整機(jī)結(jié)構(gòu)加強(qiáng)點(diǎn)，為后續(xù)整機(jī)熱仿真、諧振仿真、電磁仿真等計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)提供技術(shù)保障。

某三維設(shè)計(jì)軟件纜模塊有自動(dòng)布線和手動(dòng)布線之分，自動(dòng)布線需要從整體把控接插件之間的邏輯關(guān)系，理清線纜接線原理圖，存在布線失敗、需要手動(dòng)修復(fù)的缺點(diǎn);手動(dòng)布線的特點(diǎn)是布線過(guò)程清晰、靈活、線纜路徑調(diào)整方便。本文以三維布線中的手動(dòng)布線為例，系統(tǒng)的介紹三維布線流程。

3 布線原則

布線原則作為三維布線的指導(dǎo)規(guī)范，關(guān)系到整機(jī)布線的可靠性、可裝配性、可維修性等，一般按照以下原則進(jìn)行布線：

（1）交流導(dǎo)線與直流導(dǎo)線分開(kāi)，高電壓信號(hào)與低電壓信號(hào)分開(kāi)，強(qiáng)電流信號(hào)與弱電流信號(hào)分開(kāi)，高頻信號(hào)與低頻信號(hào)分開(kāi)。

（2）線纜忌靠近發(fā)熱元件，如電源變壓器、大功率管、散熱器等，無(wú)法避免應(yīng)隔熱。

（3）線纜切忌懸空布設(shè)，不能有較大長(zhǎng)度的無(wú)固定走線，應(yīng)與底板或結(jié)構(gòu)件捆扎固定。

（4）在線纜裝配所要求的最大公差內(nèi)，相對(duì)運(yùn)動(dòng)件附近布置的線束，距離運(yùn)動(dòng)件之間要設(shè)置足夠的間隙。

（5）線纜與元器件距離不小于2mm。

（6）保證線纜的彎曲半徑，一般以大于3倍直徑為宜。

（7）線纜布設(shè)避開(kāi)印制板焊點(diǎn)和印制板的邊緣，保證5mm安全間隙。

（8）線纜如果平行走線，長(zhǎng)度大于150mm時(shí)，在不產(chǎn)生干擾和耦合的情況下，需將其捆扎。

（9）一般不從印制板底部布線，以防器件引腳損壞線纜，迫不得已時(shí)需要對(duì)線纜采取保護(hù)措施。

（10） 線束在過(guò)孔和跨鈑金邊緣時(shí)注意保護(hù)線束，線束轉(zhuǎn)彎處增加固定點(diǎn)[2]。

4 三維布線設(shè)計(jì)流程及實(shí)例

模型前處理：在基礎(chǔ)虛擬樣機(jī)A0中建立三維布線組件A1，并且激活此組件，然后插入骨架模型A1-S，激活骨架模型，對(duì)基礎(chǔ)虛擬樣機(jī)進(jìn)行收縮包絡(luò)，以此作為布線參考。

線纜組件創(chuàng)建：按照線纜類(lèi)型分類(lèi)，同類(lèi)編組，以B1，Bi，……，Bn表示，將其插入到A1中，分別激活這些組件，獨(dú)立布線。

模型前處理和線纜組件創(chuàng)建步驟作為三維布線框架設(shè)計(jì)，對(duì)三維布線起到至關(guān)重要的作用。三維布線框架設(shè)計(jì)如圖 2所示，其中虛線方向?yàn)閮蓚€(gè)元素的參照方向，即A1-S參照A0，B1-S、Bi-S、Bn-S參照A1-S，各線纜Bi，1、Bi，2、Bi，mi參照Bi-S。

信息輸出：布線完成后，線纜規(guī)格和長(zhǎng)度信息已經(jīng)確定，通過(guò)線束制造模塊即可輸出多根線纜制造信息在某型電子測(cè)量?jī)x器研發(fā)過(guò)程中，成功地應(yīng)用某三維設(shè)計(jì)軟件纜模塊對(duì)其進(jìn)行三維布線設(shè)計(jì)。根據(jù)上述布線原則和布線流程，共完成了88根線纜的布線規(guī)劃。圖3為某型電子測(cè)量?jī)x器基礎(chǔ)模型，圖4為三維布線模型，圖5為獨(dú)立出的三維線纜布線圖。

5 結(jié)束語(yǔ)

一改傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-布線設(shè)計(jì)串行工作方式，三維布線設(shè)計(jì)可以使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和布線設(shè)計(jì)并行進(jìn)行，一方面可以顯著提高整體工作效率，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本，另一方面可使電裝人員明確線纜布局的三維數(shù)字化成果，保證線纜布局整齊、美觀。

某三維設(shè)計(jì)軟件纜模塊為三維布線設(shè)計(jì)提供了便捷、直觀的數(shù)字化平臺(tái)，協(xié)同結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段生成的虛擬樣機(jī)，可以有效的避免產(chǎn)品在研制階段因結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、布線設(shè)計(jì)之間的協(xié)調(diào)性差問(wèn)題。因此基于某三維設(shè)計(jì)軟件纜模塊的三維布線設(shè)計(jì)為傳統(tǒng)線纜設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)、效率低、成本高、效果差等問(wèn)題提供了優(yōu)質(zhì)解決方案。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭超，曹倫等.基于Creo/Cabling的電力電子設(shè)備三維布線應(yīng)用[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程，2015（6）：27-31.

[2]趙娜，郝駿剛，胡鋼.基于Creo2.0/Cabling的載車(chē)集成三維布線設(shè)計(jì)[J].電腦開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，2013（10）：44-46.