一種采用Creo軟件的3D布線技術(shù)

楊艷紅

(中華通信系統(tǒng)有限責(zé)任公司 河北分公司，河北 石家莊 050081)

一種采用Creo軟件的3D布線技術(shù)

楊艷紅

(中華通信系統(tǒng)有限責(zé)任公司 河北分公司，河北 石家莊 050081)

3D布線技術(shù)是對生產(chǎn)加工過程中線纜布局布線的虛擬仿真技術(shù)，是電子裝備與系統(tǒng)整機(jī)電氣互聯(lián)的主要內(nèi)容。在3D布線模型中，可清晰地觀察到電子設(shè)備中機(jī)箱、機(jī)柜,天線等內(nèi)部所有零部件的結(jié)構(gòu)模型、工藝布線模型以及所處的位置、路徑和空間，形象直觀，可很好地指導(dǎo)生產(chǎn)。

3D布線技術(shù)；虛擬仿真；工藝布線模型

0 引言

目前很多軍工單位仍然采用的是傳統(tǒng)線纜布局布線工藝，即工藝人員結(jié)合實(shí)物樣機(jī)、圖紙及工藝技術(shù)要求等確定走線路徑，再量取長度尺寸，利用AutoCAD或CAXA等繪圖軟件，按1∶1的比例繪制二維線扎圖，車間工人再將圖紙放置在釘板上制作線束。隨著近幾年電子設(shè)備向小型化、模塊化和集成化方向的發(fā)展，設(shè)備內(nèi)部的線纜敷設(shè)日益復(fù)雜，傳統(tǒng)線纜布線模式已經(jīng)不滿足軍工產(chǎn)品的需求。

因此，為了提高電子裝備的性能和質(zhì)量，降低研制成本、縮短研制周期，探索并引進(jìn)先進(jìn)的布線技術(shù)勢在必行。

1 3D布線技術(shù)優(yōu)勢

3D布線是基于三維幾何模型，依靠帶有電氣屬性的元件，在三維模型上進(jìn)行模擬布線的技術(shù)。在三維布線模型中，可清晰地觀察到電子設(shè)備中機(jī)箱、機(jī)柜，天線等內(nèi)部所有零部件的結(jié)構(gòu)模型、工藝布線模型以及所處的位置、路徑和空間，形象直觀。3D布線技術(shù)優(yōu)勢如下：

1) 3D布線技術(shù)變串行設(shè)計(jì)為并行設(shè)計(jì)，是結(jié)構(gòu)、電路和工藝開展協(xié)同設(shè)計(jì)的一個平臺和切入點(diǎn)；

2) 3D布線設(shè)計(jì)過程中，可直觀地發(fā)現(xiàn)復(fù)雜線束之間、線束與結(jié)構(gòu)之間的干涉情況，方便設(shè)計(jì)優(yōu)化；

3) 可通過綜合考慮電磁兼容性、可操作性、可維修性、經(jīng)濟(jì)性等進(jìn)行布線優(yōu)化，從而得出線束的最優(yōu)路徑；

4) 可對線束的固定安裝提出合理性建議，方便結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員預(yù)留或設(shè)置安裝孔；

5) 設(shè)計(jì)、工藝及生產(chǎn)人員可以在三維布線樣機(jī)上進(jìn)行評審與交流，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的各種問題，將原來只有制造出樣機(jī)才能進(jìn)行評審與修改的大循環(huán)，變成邊設(shè)計(jì)邊修改的小循環(huán)，將問題解決在開發(fā)階段；

6) 3D布線技術(shù)能夠從三維設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)中自動提取所有的線扎制作信息，如原材料清單(導(dǎo)線及輔材)、導(dǎo)線列表(長度)、立體線束等，從而消除人工制作帶來的錯誤和誤差，實(shí)現(xiàn)線纜、線束生產(chǎn)和產(chǎn)品生產(chǎn)的并行，縮短生產(chǎn)周期。

2 Creo軟件3D布線技術(shù)

Creo軟件是PTC公司研制的一種三維布線設(shè)計(jì)軟件，其包含一系列的設(shè)計(jì)規(guī)則，這些規(guī)則包括電氣、機(jī)械和制作工藝等方面的一些特性和立體空間數(shù)據(jù)，可以用來校驗(yàn)線纜布設(shè)的正確性。Creo軟件的3D設(shè)計(jì)環(huán)境和2D線扎圖制作環(huán)境是相互關(guān)聯(lián)的，任一環(huán)境的改變，在另一環(huán)境都將做自動改變。

現(xiàn)以某天線滑環(huán)部分為例，介紹Creo2.0軟件3D自動布線的方法與步驟。

“雙體系”?，F(xiàn)代學(xué)徒制的課程體系由學(xué)校課程和企業(yè)課程組成。企業(yè)課程的學(xué)習(xí)在工作現(xiàn)場進(jìn)行，通過完成工作任務(wù)來獲取相關(guān)知識和技能。雙體系課程的構(gòu)建有利于提高學(xué)生的實(shí)際工作能力和學(xué)習(xí)興趣，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。

2.1 生成中性文件

1)填寫項(xiàng)目代號和接線關(guān)系文件

項(xiàng)目代號文件中指明了每個項(xiàng)目代號對應(yīng)的接插件型號，接線關(guān)系文件中指明了線纜的型號規(guī)格及端子間的連接關(guān)系,如圖1所示。在填寫過程中應(yīng)注意線纜的型號規(guī)格及顏色等必須符合線纜庫中的信息，否則后期布線時無法調(diào)取相應(yīng)的線纜。

圖1 項(xiàng)目代號和接線關(guān)系文件

2)文件轉(zhuǎn)換

打開Creo Cabling Data Conversion程序，導(dǎo)入項(xiàng)目代號和接線關(guān)系文件，設(shè)置好中性文件的輸出路徑，點(diǎn)擊“開始轉(zhuǎn)換”按鈕，生成.nwf中性文件，如圖2所示。注意觀察轉(zhuǎn)換過程是否提示錯誤。

圖2 轉(zhuǎn)換文件生成

2.2 3D布線前準(zhǔn)備

1)三維模型預(yù)處理

在三維結(jié)構(gòu)模型基礎(chǔ)上，新建骨架模型，收縮包絡(luò)布線需要的所有機(jī)械元件及電氣元件，同時要注意將布線所需的全部參考坐標(biāo)系、參考軸加入到收縮包絡(luò)中。三維模型預(yù)處理的目的是為了簡化模型，減小數(shù)據(jù)量及消除遮擋等，預(yù)處理工作做的越細(xì)致，后期布線工作越方便。

核對所裝配的連接器是否正確，各端子是否有相應(yīng)的參考坐標(biāo)系及坐標(biāo)軸，尤其注意各插頭坐標(biāo)系的Z軸必須指向插頭的外側(cè)，即線纜的出線方向。

2.3 3D布線設(shè)計(jì)

1) 新建線束零件HARNESS1，導(dǎo)入.nwf中性文件，如圖3所示。

圖3 導(dǎo)入中性文件

2) 創(chuàng)建布線網(wǎng)絡(luò)，明確走線的公共路徑，為了保證線纜敷設(shè)的美觀性，可草繪一些基準(zhǔn)線或基準(zhǔn)面。

3) 點(diǎn)擊“布線纜”，選取要敷設(shè)的線纜,如圖4所示。所有線纜會自動選擇距離自己最近的布線網(wǎng)絡(luò)上的點(diǎn)開始走線。

圖4 敷設(shè)線纜示意圖

圖5 滑環(huán)3D布線圖

4) 自動布線完成，如圖5所示。查看線纜是否已全部連接，線束是否沿布線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行走線。原則上如果布線網(wǎng)絡(luò)建立合理，系統(tǒng)可自動生成所有的線纜，對于個別不符合要求的導(dǎo)線，可手工進(jìn)行調(diào)整，也可重新進(jìn)行手工布線。

2.4 文件輸出

3D布線設(shè)計(jì)完成后，為指導(dǎo)車間生產(chǎn)操作，除將布線模型推送至生產(chǎn)現(xiàn)場的終端顯示屏外，還應(yīng)將帶尺寸標(biāo)記的三維布線展平圖、接線報(bào)表和導(dǎo)線分類匯總表發(fā)送給車間。其中展平圖用來在釘板上敷設(shè)線纜，值得注意的是，線纜展平雖然軟件操作很簡單，但是對于復(fù)雜的線束組件，無論是自動展平還是手工展平，都很難符合生產(chǎn)實(shí)際，均需進(jìn)行人工二次整理與修改；接線報(bào)表用來指導(dǎo)車間工人下料；導(dǎo)線分類匯總表可以反饋給采購人員，方便成品電纜的采購，也可以給出庫配送人員提供線纜出庫長度尺寸的參考。3D布線展平圖、接線報(bào)表和導(dǎo)線分類匯總表見圖6、圖7和圖8所示。

圖6 3D布線展平圖示意

圖7 接線報(bào)表示意

圖8 導(dǎo)線分類匯總表示意

3 結(jié)束語

利用3D布線技術(shù)不但可省去制作樣機(jī)的過程，變串行設(shè)計(jì)為并行設(shè)計(jì)，大大縮短研制周期，還可利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)，對布線的電磁兼容和結(jié)構(gòu)情況進(jìn)行仿真分析，提前發(fā)現(xiàn)前端的設(shè)計(jì)缺陷，避免或減少布線組裝時的返工，提高布線質(zhì)量。面對激烈的市場競爭，產(chǎn)品更新速度不斷加快，市場對產(chǎn)品周期和質(zhì)量提出了更高的要求，越來越多的企業(yè)把能夠高質(zhì)量、敏捷、快速地響應(yīng)客戶需求的先進(jìn)制造技術(shù)作為企業(yè)繼續(xù)生存并保持發(fā)展的有效途徑。3D布線技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的重要體現(xiàn)，軍工電子行業(yè)更應(yīng)重視該技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。

[1] 郭林松，邱兆義,等.利用PRO/E進(jìn)行三維布線工藝設(shè)計(jì)[J].船電技術(shù)，2014，(1).

[2] 安利全，鄭建明,等.三維布線技術(shù)在工藝中的應(yīng)用[J].制造技術(shù)研究，2009，(6).

[3] 游小嘉，楊似瓊,等.基于Pro/CABLING的三維布線設(shè)計(jì)[J].電腦開發(fā)與應(yīng)用，2013，(1).

[4] 周三三，劉恩福.電子設(shè)備三維布線工藝技術(shù)應(yīng)用研究[J].電子工藝技術(shù)，2011，(7).

3DcablingtechnologybasedonCreosoftware

YANGYan-hong

(ChinaCommunicationsSystemCo.,LtdHebeiBranch,ShijiazhuangHebei050081,China)

3D cabling technology is the virtual simulation of cable distribution arrangement during manufacturing process.It is also the main subject of electronic equipment and system electrical connection.In 3D cabling model, it can clearly observe the structure model, technological cabling model, position, path and space of all parts in cabinet, chassis or antenna etc.electronic equipment, It not only has visual image, but also guides the fabrication efficiently.

3D cabling technology; Virtual simulation ; Technological cabling model

2017-09-05

楊艷紅(1981-),女，河北安平人，碩士，工程師，主要從事電子產(chǎn)品工藝設(shè)計(jì)、裝聯(lián)、制造等方面的研究.

1001-9383(2017)03-0047-05

TN02

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