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        某型電子測(cè)量?jī)x器三維布線設(shè)計(jì)

        2020-12-24 07:56:55孫福德馬政路波
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2020年27期

        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.

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