電子設(shè)備機殼模型快速生成方案

張茂 李佳煒 陳婕 曹旭民 王愛國

摘要：三維建模是結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中非常重要的一步，本文介紹了基于NX的由多個印制板模塊組成的電子設(shè)備的機殼三維模型快速生成方案。

關(guān)鍵詞：NX;三維模型;電子設(shè)備

中圖分類號：TN915.05 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2020）01-0119-02

0 引言

電子設(shè)備的主要組成部件是印制板，為了節(jié)省體積，一般設(shè)計為多個印制板平行排列，再由內(nèi)總線或板間接插件實現(xiàn)板間互通。[1]典型的設(shè)備結(jié)構(gòu)如圖1所示。

通常我們把一個實現(xiàn)一個功能的印制板封裝為一個模塊，設(shè)備由多個模塊組成。由于設(shè)備的尺寸和重量限制，實際使用時通常不允許留空槽位。因此每個產(chǎn)品的機殼需要根據(jù)所選用的模塊做調(diào)整。由于每個模塊的寬度也不同，存在著眾多的組合，因此雖然模塊本身為型譜產(chǎn)品，但每個產(chǎn)品的機殼或多或少都有些區(qū)別。

傳統(tǒng)的設(shè)計方式是根據(jù)現(xiàn)有模塊重新設(shè)計機殼。這過程中雖然可以在原有的參數(shù)化模型基礎(chǔ)上更改，但是由于層數(shù)不同，各個模塊對外接插件不同等原因，此設(shè)計工作量仍舊很大，導致很多設(shè)計師寧可在AutoCAD中直接更改二維圖紙也不愿意建三維模型。但是由于純二維設(shè)計的錯誤率高，圖紙繪制麻煩，且加工廠家普遍開始采用三維編程，因此純二維設(shè)計已經(jīng)不能滿足現(xiàn)有設(shè)計需要。在此需求推動下，采用更快速的建模方式以提高工作效率。

1 快速生成思路

由于機殼的設(shè)計是基于各個模塊的寬度，對外接插件，模塊位置等信息設(shè)計。如果把左右側(cè)板也看成模塊，則設(shè)備就可以看成由眾多模塊拼接，然后用機殼包裹得到，如圖2所示。機殼與下列信息相關(guān)：（1）每個模塊所占據(jù)的寬度;（2）模塊的排列順序;（3）每個模塊的對外接插件。

也就是說，機殼的參數(shù)根據(jù)模塊參數(shù)及排列確定。很自然的就能想到，如果將機殼也沿著模塊的接觸面切開，則每部分的機殼寬度與模塊寬度相關(guān)，且關(guān)系固定;每個模塊的對外接插件開孔均在模塊所在位置的面板上。也就是說，如果這些被切開部分裝配在模塊上，跟隨模塊設(shè)計，則每個部分的參數(shù)就都能在模塊設(shè)計時確定，整機設(shè)計時只需要根據(jù)模塊的順序?qū)⒛K一次放置，然后將各個模塊所附帶的部分機殼拼接求和就可得到機殼。

2 NX中實現(xiàn)

本文采用NX作為建模軟件。由于NX支持每個文件中存在多個體，因此可以將每個文件所關(guān)聯(lián)的殼體放置在一個文件中，如圖3所示。建模是殼體段與模塊直接尺寸關(guān)聯(lián)，可以直接隨著模塊的參數(shù)變更而變更。

利用NX的WAVE功能，可以方便的把一個模塊中的體關(guān)聯(lián)至各個零件，然后求和。

為了后續(xù)可編程實現(xiàn)求設(shè)備自動生成功能，需要對模型特征命名以幫助程序選擇所需要的面。

如圖4所示，需要命名的面如下：

（1）模塊與左側(cè)相鄰模塊的接觸面（圖4a）;（2）模塊與右側(cè)相鄰模塊的接觸面（圖4b）;（3）用于模塊上下對齊的面（圖4c）;（4）用于模塊前后對齊的面（圖4d）。

并且為了程序能夠識別將哪些部分屬于同一個零件，則需要對各個機殼段的實體命名，并將屬于相同零件的實體命名為統(tǒng)一名稱。

由于各個模塊中的機殼段在生成機殼后就沒有用處，因此為了模型的連接且方便管理，需要將那些機殼段獨立放置于統(tǒng)一的圖層。以便在后續(xù)設(shè)計時關(guān)閉圖層。

在實際產(chǎn)品中不可避免的存在一些介于兩個模塊之間的特征，在設(shè)計時需將這些特征放在一側(cè)的模塊上，如圖5所示。

對于模塊放置在某些位置時需要，另一些位置不需要的特征，需要設(shè)置為由參數(shù)控制特質(zhì)抑制。

設(shè)計時還可以根據(jù)模塊的特性設(shè)置一些參數(shù)以方便模塊修改，比如模塊厚度。

3 整機設(shè)計過程

實際設(shè)計時，模塊設(shè)計師從整機設(shè)計師處獲得帶有機殼段的接口模型，并在此基礎(chǔ)上進行進行模塊詳細設(shè)計。包括內(nèi)部印制板，器件放置，接插件放置，模塊框架詳細設(shè)計等，形成模塊詳細模型。

整機設(shè)計師獲得詳細模型后按照需要將模塊依次排列并完成裝配。然后根據(jù)機殼零件建立相應(yīng)的空零件，將屬于各個模塊的機殼段實體WAVE至對應(yīng)的各個實體，WAVE時需按需包涵螺紋，然后在各個零件文件中將各個實體求和，從而形成各個機殼零件。

4 優(yōu)勢

采用此方法建模具有以下幾個優(yōu)勢：（1）在模塊設(shè)計時將各個模塊相關(guān)的機殼參數(shù)都已經(jīng)確定，整機設(shè)計時只需要將模塊裝配至所需位置即可，模塊位置機殼所需要的操作都在模塊設(shè)計時確定，也就省去了模塊設(shè)計師需要對整機設(shè)計師傳遞大量注意事項的工作，且整機設(shè)計也不會遺漏內(nèi)容，減少設(shè)計錯誤。（2）模塊是通用型譜模塊，一次模塊定義可以在眾多電子設(shè)備產(chǎn)品中應(yīng)用，大大節(jié)省設(shè)計效率。（3）對于電子設(shè)備設(shè)計方案階段，模塊選用平凡變更，模塊位置也反復更改的情況下，采用此方案可以輕松的完成更改。

5 結(jié)語

通過采用上述電子設(shè)備快速建模方法生成設(shè)備模型可以快速的獲得由多個模塊排列組成的電子設(shè)備的三維模型。只需要根據(jù)設(shè)備結(jié)構(gòu)形式將零件切開并放置于各個模塊的模型內(nèi)。此方法可操作性強，實用性強且效率高，值得推廣。

參考文獻

[1] 邱成悌，趙惇，蔣全興.電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計原理[M].南京：東南大學出版社，2001：12-15.