Pro/ENGINEER在通信產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

sunshine1026

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,，通信產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇,，各大電信運(yùn)營(yíng)商對(duì)通信產(chǎn)品的外觀,、質(zhì)量等提出了更高,、更嚴(yán)的要求,。不但要求外形美、質(zhì)量高，而且對(duì)產(chǎn)品研發(fā)周期的要求也越來(lái)越短,。為了達(dá)到上述要求,，企業(yè)只有采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)，運(yùn)用科學(xué)的管理手段,，才能在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。筆者公司某事業(yè)部工藝結(jié)構(gòu)部從2002年4月開(kāi)始,，在部門(mén)內(nèi)推廣使用三維實(shí)體設(shè)計(jì)工具——Pro/ENGINEER,，并先后應(yīng)用該軟件對(duì)移動(dòng)定位終端系統(tǒng)、告警箱,、參數(shù)化標(biāo)準(zhǔn)插箱和各種機(jī)柜等通信產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā),，取得了不小的成績(jī)。下面以參數(shù)化標(biāo)準(zhǔn)插箱的設(shè)計(jì),、開(kāi)發(fā)為例,，就Pro/ENGINEER軟件在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用作簡(jiǎn)要探討。1 設(shè)計(jì)需求
/ W$ E/ }8 O& N5 L' ]* C  B（1）行參數(shù)化標(biāo)準(zhǔn)插箱設(shè)計(jì)的目的是為了極大提高后續(xù)設(shè)計(jì)者的工作效率,。
" n0 f0 ?7 [. I（2）插箱設(shè)計(jì)尺寸要求為標(biāo)準(zhǔn)的19'和24',。
( {9 d! g# J5 b% ~（3）所有零部件的設(shè)計(jì)要求均按IEC 60297的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。
3 D( S& u" w0 |( \5 {5 s（4）要求包括不同橫梁,、導(dǎo)軌,、側(cè)耳和上下網(wǎng)板等在內(nèi)的所有零部件，相互之間都能夠自由進(jìn)行替換,。
（5）要求插箱尺寸只能在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi),、按標(biāo)準(zhǔn)系列變換，各安裝尺寸不得隨意改變,。
（6）設(shè)計(jì)過(guò)程中需要考慮EMC,。
0 y; `- _  y! A7 z* S- j6 [; U（7）在BOM表中能夠區(qū)分借用與非借用件。
2 設(shè)計(jì)分析
1 v9 m; K2 D' ^5 i7 @    從設(shè)計(jì)需求中可知,，參數(shù)化標(biāo)準(zhǔn)插箱的設(shè)計(jì),，是為了使后續(xù)設(shè)計(jì)者能在較短的時(shí)間內(nèi)，按照IEC 60297的標(biāo)準(zhǔn)完成各種不同類(lèi)型插箱的設(shè)計(jì)工作,，包括工程圖的繪制,，同時(shí)避免出錯(cuò)。在實(shí)際的運(yùn)用過(guò)程中,，還要求能夠做到橫梁,、側(cè)耳等的截面形狀可以自由替換，也就是說(shuō),，不同形狀的橫梁,、側(cè)耳等在裝配中能夠自由得到選用。
    設(shè)計(jì)中可變的參數(shù)主要有：插箱高度、插箱深度,、插箱的寬度,、插箱所用的槽位數(shù)和橫梁根數(shù)等，需要考慮EMC,、有無(wú)上下網(wǎng)板和插箱通風(fēng)的方式等,。
: C6 K7 r. x! D, ^  I+ F; ~3 設(shè)計(jì)思路
( \. X; s+ N$ @0 J3 n    結(jié)合軟件本身的特點(diǎn)，擬采用Top-down方式進(jìn)行設(shè)計(jì),，用Layout控制零件的選用,，在設(shè)計(jì)過(guò)程中穿插使用Family_Table、Relation和Program對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行控制,，并用Interchange實(shí)現(xiàn)零件的替換,。
4 設(shè)計(jì)步驟
4 O/ ]/ p% u" q& v  O' }9 b（1）建立各零部件的Part文件模型，如橫梁,、螺母條和側(cè)板等,。
（2）按照IEC 60297標(biāo)準(zhǔn)，用Family_Table形式控制各種零件的外形尺寸,。
（3）創(chuàng)建Layout文件,，用Layout文件控制多個(gè)文件，并使之相互關(guān)聯(lián),，便于進(jìn)行參數(shù)控制,。
（4）建立*.asm、*.skeleton文件,，在*.asm文件中,，主要依靠skeleton控制各零件的裝配關(guān)系。
（5）在*.skeleton文件中寫(xiě)入各種關(guān)系式,，對(duì)各種相關(guān)參數(shù)之間的關(guān)系進(jìn)行控制,。
（6）在*.asm文件中，修改裝配Program,，通過(guò)Interchange的使用來(lái)實(shí)現(xiàn)各零件之間的相互調(diào)用,。
（7）調(diào)試、運(yùn)行,、修改,。
  \; X9 V% m* m9 ~$ X（8）出工程圖，并制作各種模板文件,。
5 詳細(xì)設(shè)計(jì)
5.1 創(chuàng)建Part文件模型
    在設(shè)計(jì)過(guò)程中,，按照IEC 60297的標(biāo)準(zhǔn)，用Family Table的形式,，建立各個(gè)零部件的Part文件模型,。
5.1.1 前,、后橫梁
    對(duì)于前、后橫梁來(lái)說(shuō),，需要控制其長(zhǎng)度,、扳手受力孔的數(shù)量、第一條格局線的位置等,，而橫梁的具體截面形狀可后續(xù)設(shè)計(jì),，因此在Family Table中控制的參數(shù)如圖1所示。其中,，d2控制橫梁的長(zhǎng)度,，d138控制第一條安裝格局線的位置，p141控制扳手受力孔的Pattern數(shù)量,。
# U) K  K. i4 h4 f  U- J' }$ H

圖1 前、后橫梁控制的參數(shù)

5.1.2 側(cè)耳
    很顯然,，對(duì)于側(cè)耳來(lái)說(shuō),，由于插箱尺寸的改變勢(shì)必引起側(cè)耳的截面形狀、側(cè)耳的高度,、安裝孔間距及位置的變化,，而這些尺寸的變化受標(biāo)準(zhǔn)的限制，因此在Family Table中需對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行控制,。如圖2所示,。其中，d4控制側(cè)耳的高度,，d1控制側(cè)耳寬度方向的截面尺寸,，d10、d11,、d15則控制側(cè)耳安裝面上安裝孔的位置及間距,。

圖2 側(cè)耳控制的參數(shù)

5.1.3  側(cè)板
    對(duì)于插箱側(cè)板來(lái)說(shuō)，由于受插箱高度（按U的倍數(shù)增加,，1U=44.45mm）和插箱深度（按60mm的整數(shù)倍增加）尺寸的影響,，因而在Family Table中由其產(chǎn)生的Instance則比較多。如圖3所示,。
+ Y: y- [; U2 ]& H& d

圖3 側(cè)板控制的參數(shù)

    在本例中,，主要通過(guò)d0控制側(cè)板的深度，d2控制側(cè)板的高度,。
    采用同樣的方法可以創(chuàng)建其他零件,，如中間橫梁、上下網(wǎng)板等的Part文件,。在建立Part文件時(shí),，為了保證零件特征的關(guān)聯(lián)性，應(yīng)在Part文件中加入Relation，以便控制這些特征的相互關(guān)系及存在與否,！如側(cè)耳上安裝孔的特征,，部分關(guān)系式如下。
9 k+ e" \: Y* q8 U, w1 GVERSION
REVNUM 861
3 d( R6 I9 h* F! b+ i  LLISTING FOR GENERIC PART MOUNTING_FLANGE
* r/ z7 q1 g5 A! U* R( {( }INPUT
END INPUT
RELATIONS
PWEIGHT=MP_MASS("")
New_Name=Lookup_inst("mounting_flange.prt",，0,，"D1"，Mounting_Flange_Width,，"D4",，H1)
5 a1 [1 E1 p# n6 t" X, G4 {2 tD14=D15/2
END RELATIONS
    這部分Relation主要控制：側(cè)耳上中間兩個(gè)安裝孔的位置關(guān)系和通過(guò)D1、D4和H1的數(shù)值選用不同的側(cè)耳Instance文件名,，以備在裝配時(shí)進(jìn)行文件的調(diào)用,。
$ ?0 [( L! Z7 i* FIF D4>260
     ADD FEATURE (initial number 7)
     INTERNAL FEATURE ID  161
7 W2 P( q; V3 s) ~7 W8 z& J     PARENTS = 5(#3) 39(#5)
CUT: Extrude
- @8 l) X& D; g' P/ u' S NO. ELEMENT NAME       INFO                                 STATUS
  1  Attributes              One Side                              Defined
  2  Section           Sk. plane - Surface of feat #5 (PROTRUSION)      Defined
  3  MaterialSide            Inside section                          Defined
  4  Direction                                                   Defined
  5  Depth                   Through All                          Defined
# e' V: k: C5 v   SECTION NAME = S2D0001
    FEATURE IS IN LAYER(S) :
' }3 h( }4 `7 e# I6 z- s% T      02___PRT_ALL_AXES - OPERATION = SHOWN
      20_ALL_FEATURES - OPERATION = BLANKED
+ l: B% M0 d3 F4 K5 s) a) {      03_ALL_AXES - OPERATION = SHOWN
+ c% W9 `, P/ p4 U0 ?. S* ^     FEATURE'S DIMENSIONS:
; L/ b( }0 a& E; J$ l5 `7 Q) q     d14 = 38.1
  m' Q9 M. M! \9 @7 d3 j9 m     d15 = 76.2
0 `1 N2 q6 X0 b4 \" j; v# @     d16 = 10.3
4 m! w' ~" |8 K" E% f/ p, m     d17 = 13.5
     d18 = 10.3
' t! c% T8 i, b- y, b/ ]0 J/ j     d19 = 13.5
     d20 = 3.4R (weak)
/ d3 A: {5 ]  {& R' W     END ADD
5 |9 D* A9 _& G( C4 Z" d& J6 n END IF
    這部分關(guān)系式主要是控制側(cè)耳上中間兩個(gè)安裝孔的顯示與否：當(dāng)D4>260時(shí)，顯示安裝孔特征,，即側(cè)耳上將有4個(gè)安裝孔,；否則，中間2個(gè)孔不顯示（weak）,，即側(cè)耳上只顯示上下2個(gè)安裝孔,。
" G1 _$ w9 j5 \$ d4 p, F5.2  各零件的Interchange
0 G6 o- m8 s( ]1 Z: ~5 l6 l7 W- L    對(duì)各零件進(jìn)行Interchange的目的是為了保證在裝配體中，各零件能夠按照各自的裝配基準(zhǔn)互相替換,，而不影響整個(gè)裝配件的生成,。
. ^: f% [: A8 Z* |9 b* ]5.3  創(chuàng)建Layout文件
' [& V' W$ `# j2 i  o5 l    Layout文件作為整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中的核心文件，它控制插箱組件中所有零件自身的特征,，如外形尺寸的大小,、Feature特征的有無(wú)等 ；同時(shí)還決定究竟采用哪個(gè)零件（Family Table中的Instance）來(lái)進(jìn)行裝配,。
    在設(shè)計(jì)Layout文件時(shí),，通常將其分成不同的頁(yè)（sheets），每頁(yè)側(cè)重不同的內(nèi)容,，將所有的可變參數(shù)都設(shè)置在該文件中,，并用簡(jiǎn)單的圖形將參數(shù)的意義表達(dá)出來(lái)，以便于后續(xù)設(shè)計(jì)者理解,、使用,。
    在本設(shè)計(jì)中，Layout文件被分成5個(gè)不同的頁(yè)面：第一頁(yè)用來(lái)確定需要設(shè)計(jì)的插箱種類(lèi),、高度和深度,；第二頁(yè)用來(lái)確定是否需要使用上下屏蔽網(wǎng)板以及屏蔽網(wǎng)板的類(lèi)型、開(kāi)孔情況,；第三頁(yè)用來(lái)確定插箱是否需要增加中間橫梁以及前后橫梁的截面形狀,；第四頁(yè)用來(lái)確定插箱側(cè)耳,、側(cè)板和導(dǎo)軌類(lèi)型；第五頁(yè)用來(lái)確定插箱導(dǎo)軌的數(shù)量,，并計(jì)算,、檢驗(yàn)所有數(shù)據(jù)是否正確，數(shù)據(jù)輸入是否完成,。
6 [( I+ K6 o3 M8 V1 W3 o    如圖4所示,，為L(zhǎng)ayout文件的第一頁(yè)，主要讓設(shè)計(jì)者確定插箱的類(lèi)型,、高度,、深度。
7 b4 X8 S. b0 w0 h8 O1 M2 E    由于Layout文件在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中的核心作用,，因此在該文件中,，應(yīng)利用關(guān)系式和簡(jiǎn)短的C程序?qū)υO(shè)計(jì)中所遇到的所有參數(shù)、變量加以控制,，并對(duì)它們之間的關(guān)系進(jìn)行設(shè)定,。通常在參數(shù)化設(shè)計(jì)中，Layout的設(shè)計(jì)以及所有參數(shù)之間關(guān)系式的設(shè)定是設(shè)計(jì)中的重點(diǎn),、難點(diǎn)，是參數(shù)化設(shè)計(jì)成敗的關(guān)鍵所在,！
    如下所示,，兩個(gè)循環(huán)語(yǔ)句決定了插箱的種類(lèi)、側(cè)耳的寬度以及所選用前梁的類(lèi)型,。
+ W6 p# M8 D. @  a- F) AHP=5.08
3 C9 O6 G3 n- E" m% m& O. KU=44.45
+ [. }" E' N' p# W4 H+ Bif Subcrack_Type==1
   mounting_flange_width=27.79
   SUBCRACK_WIDTH=431.8
else
$ j9 g5 G- a- A6 Q' m  \2 q    if Subcrack_Type==2
       mounting_flange_width=25.25
       SUBCRACK_WIDTH=563.88
else
    warning_0="輸入錯(cuò)誤,，請(qǐng)重新輸入"   
    endif
1 K# ]3 f1 h6 X( g# `' p$ T9 {endif
! M0 P* ?0 Z8 r; G, lif Front_Horizontal_Type==0
NAME_01=Lookup_Inst("Front_Horizontal_Member.prt"，0,，"D2",，SUBCRACK_WIDTH)
   Front_Horizontal_NAME=NAME_01
ENDIF
: {* @4 o# y3 {; U! x

圖4 Layout文件第一頁(yè)

5.4 建立Skeleton文件
! [3 _6 n+ J- Q' T/ a3 Z    所謂Skeleton文件，是一種由點(diǎn),、線,、面等組成的骨架文件，它可以包含所有零件的特征信息以及裝配體中各零件的裝配信息,。在本例的設(shè)計(jì)中,，為滿(mǎn)足設(shè)計(jì)的需要，Skeleton文件僅僅只包含零件的裝配信息,。如圖5所示,，在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中，可以增加更多的基準(zhǔn)面（Datum Plane）,，以及曲線（Curve）等,，作為輔助的定位基準(zhǔn),。

圖5 可增加更多基準(zhǔn)面

5.5 建立*.asm文件
! y# t2 z8 J! X/ u    建立好各零件的Part文件、Layout文件以及Skeleton文件后,，將各零件以Skeleton上提供的面,、線作為參考進(jìn)行裝配，組成插箱的裝配文件,，這樣進(jìn)行的目的是為了防止零件安裝面意外修改而導(dǎo)致裝配失敗,。

圖6 插箱尺寸

    所有的零件裝配好后，再修改*.asm文件中的Program,，確保Layout變化時(shí),，*.asm裝配文件能找到具有正確文件名的零件Instance。以下為修改后的Program,，注意括號(hào)內(nèi)的文件名參數(shù)以及條件語(yǔ)句的使用,。
1 D' l9 d0 I: W! F3 @) UADD PART (REAR_HORIZONTAL_NAME)
8 s  v6 C* ]9 q5 \" ~( I+ c INTERNAL COMPONENT ID 59
PARENTS = 43(#1)
END ADD
# ?# B) s: I4 C+ I IF HORIZONTAL_NUM==0
$ B+ o# |4 ^' F+ X( I ELSE
; x: i8 c1 l& K. L& n$ [     ADD PART (MIDDLE_HORIZONTAL_NAME)
, C( |$ l1 f- K9 S2 U$ G     INTERNAL COMPONENT ID 495
0 f  y  D; t0 W; ^, w     PARENTS = 43(#1)
     END ADD
% j* p8 S- G% K% f+ y# `/ c     ADD PART (MIDDLE_HORIZONTAL_NAME)
9 ^3 }+ K0 s( a- r4 a     INTERNAL COMPONENT ID 500
     END ADD
( J) n/ Z; u% A5 h) C: l  N END IF
! ]4 r: f8 b8 Q8 `5.6  運(yùn)行與調(diào)試
    依次打開(kāi)Layout文件、*.asm文件,，按照Layout中的提示,，輸入?yún)��?shù)值。若輸入錯(cuò)誤,，系統(tǒng)將根據(jù)輸入的值進(jìn)行判斷,、計(jì)算，并給出相應(yīng)的錯(cuò)誤提示,；若輸入正確,，系統(tǒng)將提示進(jìn)行下一步的輸入，直到最后一頁(yè)最后一欄中出現(xiàn)“輸入結(jié)束,，請(qǐng)修改工程圖,，并完成設(shè)計(jì)”提示時(shí)，表明所有的參數(shù)輸入符合標(biāo)準(zhǔn),，并能夠生成正確的*.asm,、*.drw文件。如圖7所示,。

圖7 運(yùn)行,、調(diào)試

5.7  完成設(shè)計(jì)
    在Layout文件中完成所有輸入后，只需重新生成*.asm文件,，并修改一些與*.prt文件對(duì)應(yīng)的*.drw文件,，生成相應(yīng)零部件的工程圖，就可以完成所有的設(shè)計(jì),。
6 結(jié)論
    采用參數(shù)化的模板以后,，設(shè)計(jì)者在進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)插箱的設(shè)計(jì)時(shí)，只需在Layout文件中按照提示進(jìn)行參數(shù)的輸入,，就能完成設(shè)計(jì),，且所有的設(shè)計(jì)尺寸均按照IEC 60297的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行,，減少了出錯(cuò)率，確保了設(shè)計(jì)尺寸的準(zhǔn)確性,，較大地提高了設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)效率,。
    Pro/ENGINEER軟件由于具有面向?qū)ο蟮膯我粩?shù)據(jù)庫(kù)和參數(shù)化設(shè)計(jì)的技術(shù)特點(diǎn)，因此,，尤其適用于具有標(biāo)準(zhǔn)化,、系列化特征的通信產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如通用模塊,、標(biāo)準(zhǔn)插箱和標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等,，可以極大地提高設(shè)計(jì)效率，縮短設(shè)計(jì),、研發(fā)周期,，降低研發(fā)成本�,？傊�,，在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中，合理使用Pro/ENGINEER中的各功能模塊,，將給我們的設(shè)計(jì)帶來(lái)極大的收獲,！