電子設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：三維建模是結構設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備的機殼三維模型快速生成方案。

關鍵詞：NX;三維模型;電子設備

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

電子設備的主要組成部件是印制板，為了節(jié)省體積，一般設計為多個印制板平行排列，再由內總線或板間接插件實現(xiàn)板間互通。[1]典型的設備結構如圖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，設備由多個模塊組成。由于設備的尺寸和重量限制，實際使用時通常不允許留空槽位。因此每個產品的機殼需要根據(jù)所選用的模塊做調整。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品，但每個產品的機殼或多或少都有些區(qū)別。

傳統(tǒng)的設計方式是根據(jù)現(xiàn)有模塊重新設計機殼。這過程中雖然可以在原有的參數(shù)化模型基礎上更改，但是由于層數(shù)不同，各個模塊對外接插件不同等原因，此設計工作量仍舊很大，導致很多設計師寧可在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，因此純二維設計已經(jīng)不能滿足現(xiàn)有設計需要。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

由于機殼的設計是基于各個模塊的寬度，對外接插件，模塊位置等信息設計。如果把左右側板也看成模塊，則設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：（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，且關系固定;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，跟隨模塊設計，則每個部分的參數(shù)就都能在模塊設計時確定，整機設計時只需要根據(jù)模塊的順序將模塊一次放置，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聯(lián)至各個零件，然后求和。

為了后續(xù)可編程實現(xiàn)求設備自動生成功能，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）模塊與左側相鄰模塊的接觸面（圖4a）;（2）模塊與右側相鄰模塊的接觸面（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)設計時關閉圖層。

在實際產品中不可避免的存在一些介于兩個模塊之間的特征，在設計時需將這些特征放在一側的模塊上，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，需要設置為由參數(shù)控制特質抑制。

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

3 整機設計過程

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

整機設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)機殼零件建立相應的空零件，將屬于各個模塊的機殼段實體WAVE至對應的各個實體，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）在模塊設計時將各個模塊相關的機殼參數(shù)都已經(jīng)確定，整機設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計時確定，也就省去了模塊設計師需要對整機設計師傳遞大量注意事項的工作，且整機設計也不會遺漏內容，減少設計錯誤。（2）模塊是通用型譜模塊，一次模塊定義可以在眾多電子設備產品中應用，大大節(jié)省設計效率。（3）對于電子設備設計方案階段，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 結語

通過采用上述電子設備快速建模方法生成設備模型可以快速的獲得由多個模塊排列組成的電子設備的三維模型。只需要根據(jù)設備結構形式將零件切開并放置于各個模塊的模型內。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.電子設備結構設計原理[M].南京：東南大學出版社，2001：12-15.