CREO／Cabling在電氣設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計中的布線仿真應(yīng)用

袁平定 張 娜 王楊陽

（許繼電氣股份有限公司，河南 許昌461000）

0 引言

電氣設(shè)備作為工業(yè)領(lǐng)域高附加值的高技術(shù)含量電氣裝備，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、機(jī)電一體化集成度高、設(shè)計和制造周期長、專業(yè)化程度高，已成為國際市場上一個重要的競爭領(lǐng)域。而作為企業(yè)的設(shè)計開發(fā)部門，則需要一套合適的軟件幫助企業(yè)提高競爭力。PTC公司的CREO軟件即為一套可伸縮的套件，用它可做三維模型設(shè)計、零部件圖紙后期加工、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和熱仿真分析以及后期的布線仿真設(shè)計，反饋電氣設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性和布線的工藝可行性。它能逼真地模擬出產(chǎn)品的外觀，生成各種營銷宣傳資料，大幅度縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，提升企業(yè)的市場競爭力。在CREO的應(yīng)用過程中需要做好以下幾步：

1 建立布線用的基礎(chǔ)模型

在設(shè)計出產(chǎn)品的三維模型后，在總裝配中建立布線的組件，后通過組件激活，再建立布線用的骨架模型。此時，由于產(chǎn)品的三維模型已設(shè)計完畢，模型較大，不利于后期布線的快速查看及參照整體三維模型修改，可通過在骨架模型中對產(chǎn)品的三維模型手動復(fù)制幾何模型，建立布線的基礎(chǔ)組件參考模型，避免在大型裝配中占用過多系統(tǒng)資源，盡可能地提升電腦運(yùn)行速度，也可排除布線時不需要的無用信息，避免對布線仿真設(shè)計產(chǎn)生干擾，減少模型再生時間。通過加載線纜色彩外觀庫文件，可以逼真地模擬出線纜的外觀色彩。后續(xù)再像組裝零件一樣裝配電氣連接件。建立完畢的布線基礎(chǔ)模型如圖1所示。

圖1 建立完畢的布線基礎(chǔ)模型

2 布線規(guī)劃，繪制布線網(wǎng)絡(luò)圖

建立基礎(chǔ)參考模型，由“應(yīng)用程序——纜（Cabling）”進(jìn)入布線模塊。首先指定連接器，并為其輸入和設(shè)置相應(yīng)的線纜參數(shù)，并指定其為單根線、多股線還是帶狀多股線屬性。建立線軸文件，以備布線時選用。線軸不僅是線纜逼真顯示的前提，而且線纜自身帶多種參數(shù)信息，直接影響到布線效果。具體的線纜布線要建立在線束下，可依據(jù)產(chǎn)品的功能模塊和走線位置區(qū)域，分成若干線束，以每個區(qū)域建立一個或多個線束為宜。而布線中走線的路徑方便與否則是直接影響到實際生產(chǎn)操作中布線方便與否的關(guān)鍵因素之一。如果布線的線纜數(shù)量很少，走線路徑較簡單，布線設(shè)計時在基礎(chǔ)參考模型上直接點取合適的位置即可；如果布設(shè)的線纜數(shù)量多，且走線路徑復(fù)雜，此時可先建立布線網(wǎng)絡(luò)，規(guī)劃好走線路徑，供布線時參考。一個產(chǎn)品布線較為復(fù)雜時，布線網(wǎng)絡(luò)是布線仿真設(shè)計的總綱。布線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的好壞，直接影響到后期布線的工藝可行性和操作維護(hù)的方便性以及最終產(chǎn)品走線的美觀。布線較為復(fù)雜時，可規(guī)劃設(shè)計數(shù)個布線網(wǎng)絡(luò)，而每個線束通常只能用在其下創(chuàng)建的布線網(wǎng)絡(luò)圖，當(dāng)需要借用其他線束下創(chuàng)建的布線網(wǎng)絡(luò)圖時，可將想借用的布線網(wǎng)絡(luò)設(shè)置為共享，再調(diào)用。在布線網(wǎng)絡(luò)繪制中，在需要設(shè)置空間位置點時，可先繪制出一個點，后把此位置點轉(zhuǎn)換為偏移點，然后再修改其空間三維坐標(biāo)值，驅(qū)動其位置變化到所期望的空間位置。

3 首根線纜的布置，提綱挈領(lǐng)

常選取路徑最長的線纜作為布線設(shè)計中的第一根線來實施。優(yōu)點是后續(xù)布線時以此線纜為參照做沿纜布線設(shè)計，其他線纜可借用整個走線路徑，或者借用其中一部分走線路徑，快捷方便。在使用沿纜布線時，需要指定具體參照的那根線，并且指定選取參照線纜中使用的初始位置和終止位置供參照創(chuàng)建。當(dāng)?shù)谝桓€纜生成以后，由于與連接器相連接的初始段和末段線纜路徑連接是系統(tǒng)自動產(chǎn)生的，與所期望不相符時，可事先在連接器中創(chuàng)建合適的空間位置點，給通過與連接器相接的那段線纜插入合適的空間位置點，修改其走線路徑，調(diào)整其位置，達(dá)到預(yù)期效果。

4 參照首根線纜設(shè)計后續(xù)線纜

后續(xù)線纜可參照先前創(chuàng)建的線纜布線。當(dāng)布線需用另外一個布線網(wǎng)絡(luò)中的一部分，而這兩個布線網(wǎng)絡(luò)又不連接時，需先將借用的那個布線網(wǎng)絡(luò)設(shè)置共享后，對原本兩個不相連接的布線網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建連接，再從一個布線網(wǎng)絡(luò)到另外一個布線網(wǎng)絡(luò)借用參考布線，實現(xiàn)線纜跨網(wǎng)絡(luò)布線；當(dāng)兩個或多個布線網(wǎng)絡(luò)交叉時，布線時系統(tǒng)不知道哪個布線網(wǎng)絡(luò)是優(yōu)先走線路徑參考，可將優(yōu)先考慮的那個布線網(wǎng)絡(luò)與其他布線網(wǎng)絡(luò)交叉點后方緊接著的那個位置點屬性設(shè)置為“必須”，并配合將另外一個布線網(wǎng)絡(luò)交叉點后方緊接著的那個位置點屬性設(shè)置為“不允許”，以此來設(shè)置布線網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)先級層次。

5 后期線纜規(guī)范調(diào)整，美化走線設(shè)計

當(dāng)一個布線網(wǎng)絡(luò)被多條線纜參照使用時，常出現(xiàn)線纜扭曲交叉干涉的情況。可通過設(shè)置線纜扭曲交叉干涉較嚴(yán)重的位置點及其前后位置點的屬性，改變角度值，調(diào)整理順線纜；對多股線可修改設(shè)置位置點的“最大直徑”，增大其間隙，消除干涉。如果線纜很多，常通過增加走線槽加以規(guī)整，使其規(guī)范。在虛擬布線中，線纜扭曲交叉干涉現(xiàn)象不影響實際布線，可酌情放寬要求。

6 提高布線美觀性,優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計完整性,驗證布線工藝可行性

增加線號、扎帶、走線槽及護(hù)套元件，美化和規(guī)整線纜，使其更加逼真，與實際工藝相一致。與此同時，它也能反饋虛擬布線的位置是否滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計要求，布線工具是否適用，操作和后期維護(hù)是否方便，是否需要對產(chǎn)品增加布線結(jié)構(gòu)工藝件，滿足布線工藝可行性，或?qū)δ承┝悴考黾虞o助工藝，如扎線孔、引線支架和引線橋等。在總裝中，審閱當(dāng)前布線的工藝和結(jié)構(gòu)，通過對需要增加輔助工藝特征的零部件進(jìn)行激活，增加輔助工藝開孔特征或引線支架和引線橋等元件。由于CREO統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫具有全相關(guān)性，對零部件的修改會實時反映到總裝上，從而使總裝效果的審閱非常方便。當(dāng)確認(rèn)所有的工作完成后，可把線纜裝配下的骨架模型隱藏，消除總裝配中復(fù)制幾何模型和原來零部件模型干涉造成的顯示重影問題，完整的布線仿真三維模型全部生成。布完線的骨架模型和完整布線三維模型如圖2所示。

圖2 布完線的骨架模型和完整布線三維模型

7 結(jié)語

基于CREO／Cabling虛擬技術(shù)，對電氣設(shè)備布線結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真設(shè)計，能夠優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計，適時反饋產(chǎn)品結(jié)構(gòu)布線設(shè)計工藝可行性，逼真模擬產(chǎn)品最終效果。利用CREO統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫的全相關(guān)性，快速修改虛擬制造中反饋的實際布線結(jié)構(gòu)的不合理處，同時反映到總裝配中，解決了以往需要實際生產(chǎn)才能驗證的結(jié)構(gòu)設(shè)計合理性和工藝可行性問題，改變了需生產(chǎn)出樣機(jī)才能做出產(chǎn)品推廣的各種宣傳圖片的現(xiàn)狀，可顯著縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，降低產(chǎn)品試制加工費(fèi)用。利用CREO提前做好產(chǎn)品的企業(yè)宣傳資料，還能為產(chǎn)品的快速投入市場贏得寶貴時間，提升企業(yè)的市場競爭力。

［1］黃國振.構(gòu)建數(shù)字化樣機(jī)——Pro／ENGINEER Wildfire鈑金設(shè)計與三維布線［M］.北京：人民郵電出版社，2006