趙希芳

(南京電子技術(shù)研究所， 江蘇 南京 210039)

電連接器三維快速裝配研究*

趙希芳

(南京電子技術(shù)研究所， 江蘇 南京 210039)

電連接器是電子設(shè)備中的基礎(chǔ)元件，在電子設(shè)備三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，電連接器三維裝配設(shè)計(jì)頻率很高。文中通過分析電連接器三維裝配設(shè)計(jì)的流程及特點(diǎn)，提出了基于Pro/E軟件對電連接器三維裝配設(shè)計(jì)過程進(jìn)行定制開發(fā)、實(shí)現(xiàn)快速設(shè)計(jì)的開發(fā)思路，介紹了電連接器三維快速裝配工具的系統(tǒng)架構(gòu)及設(shè)計(jì)流程，并以電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)中常用的轉(zhuǎn)接板為例，描述了電連接器三維快速裝配工具的應(yīng)用。

電連接器；快速裝配；二次開發(fā)

引 言

在電子設(shè)備中，電連接器在器件與器件、組件與組件、系統(tǒng)與系統(tǒng)之間進(jìn)行電氣連接和信號傳遞，是構(gòu)成一個完整系統(tǒng)必需的基礎(chǔ)元件。在電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，作為基礎(chǔ)元件的電連接器的裝配設(shè)計(jì)出現(xiàn)的頻率非常高。電連接器的三維裝配設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要包括：連接器在安裝部件上的安裝孔創(chuàng)建，位置代號/名稱名牌等標(biāo)簽的創(chuàng)建，連接器及其安裝緊固件在安裝部件上的裝配。

電連接器三維裝配設(shè)計(jì)內(nèi)容的一致性使其具備了通過軟件二次開發(fā)實(shí)現(xiàn)快速裝配設(shè)計(jì)的條件[1-3]。

本文首先分析了電連接器三維裝配設(shè)計(jì)的流程及特點(diǎn)，有針對性地提出了開發(fā)的思路和系統(tǒng)架構(gòu)，并通過轉(zhuǎn)接板的設(shè)計(jì)實(shí)例說明了該工具的應(yīng)用效果。

1 電連接器三維裝配設(shè)計(jì)流程及特點(diǎn)

由于電連接器均由專業(yè)廠家進(jìn)行生產(chǎn)設(shè)計(jì)，因此在電子設(shè)備設(shè)計(jì)企業(yè)中，電連接器的三維模型一般都作為企業(yè)的共有模型存儲在企業(yè)的通用數(shù)據(jù)庫中，供電子設(shè)備設(shè)計(jì)時調(diào)用。

在通用的三維設(shè)計(jì)軟件中，電連接器的三維裝配設(shè)計(jì)流程是：平面布局，確定連接器安裝位置→安裝零件上連接器安裝孔建?！惭b零件上連接器代號/名稱名牌建?！鷦?chuàng)建裝配模型，裝配連接器→裝配連接器所需緊固件。

根據(jù)上述設(shè)計(jì)流程可知，電連接器的三維裝配過程具有以下特點(diǎn)：

1)電連接器的裝配過程難度不大，但過程復(fù)雜：三維裝配使用的均為三維設(shè)計(jì)軟件的常用工具，但涉

及到零件建模、寫名牌、裝配建模、緊固件裝配等多個過程，步驟繁瑣，設(shè)計(jì)效率低。

2)電連接器的安裝孔、名牌內(nèi)容及位置、所用緊固件的品種及數(shù)量等均與電連接器密切關(guān)聯(lián)，在平面布局時即全部確定。

3)不同類型電連接器的三維裝配流程一致，在設(shè)計(jì)過程中使用的功能菜單也基本相同。

通過上述分析可以看出，電連接器的裝配中，需要設(shè)計(jì)的內(nèi)容有確定連接器的安裝位置、輸入名稱/代號標(biāo)簽值、選擇具體緊固件，其余均為軟件操作內(nèi)容。

2 電連接器快速裝配設(shè)計(jì)工具開發(fā)

2.1 開發(fā)思路

根據(jù)電連接器三維裝配過程的特點(diǎn)，采用以下思路開發(fā)電連接器快速裝配設(shè)計(jì)工具：

1)采用成組技術(shù)，將電連接器裝配相關(guān)的安裝孔、名牌、緊固件特征或模型作為連接器的屬性，與電連接器的三維模型組合在一起，形成電連接器的復(fù)合模型(即在定義連接器標(biāo)準(zhǔn)件的過程中定義好約束關(guān)系和配合實(shí)體)。在連接器的裝配過程中只需輸入所需的參數(shù)值即可[1]。

2)在安裝電連接器的裝配模型內(nèi)，基于平面布局，確定連接器的安裝位置。輸入連接器的代號/名稱名牌、緊固件等屬性的具體值，其余打孔、裝配模型等具體工作由工具自動完成。

3)通過拖動電連接器三維模型，實(shí)時改變電連接器復(fù)合模型的位置。通過窗口編輯，改變電連接器復(fù)合模型各屬性值。從而實(shí)現(xiàn)安裝電連接器的裝配模型的關(guān)聯(lián)更改。

2.2 系統(tǒng)架構(gòu)

電連接器快速裝配設(shè)計(jì)工具采用Pro/E自帶的二次開發(fā)工具Pro/Toolkit進(jìn)行開發(fā)，系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 電連接器快速裝配設(shè)計(jì)工具架構(gòu)

(1)電連接器基礎(chǔ)信息管理系統(tǒng)

電連接器基礎(chǔ)信息管理系統(tǒng)管理電連接器的裝配相關(guān)信息，三維模型由PDS系統(tǒng)管理。電連接器快速裝配設(shè)計(jì)工具中用到的電連接器必須在電連接器基礎(chǔ)信息管理系統(tǒng)中注冊，添加安裝孔的位置、孔徑尺寸、裝配基準(zhǔn)面、基準(zhǔn)軸等裝配相關(guān)信息。

(2)平面布局

平面布局用于選擇安裝電連接器的基礎(chǔ)零件，確定安裝平面及開孔深度，通過點(diǎn)選確定每個連接器的安裝位置。

(3)成組裝配

成組裝配根據(jù)平面布局點(diǎn)選的位置，實(shí)現(xiàn)電連接器裝配組合體的一次裝配，同時也可以進(jìn)行電連接器裝配組合體的修改定義。

(4)寫字開孔

寫字開孔根據(jù)電連接器裝配組合體中定義的名稱/代號標(biāo)簽值、安裝孔開孔尺寸等，在安裝電連接器的基礎(chǔ)零件上完成寫字、開孔等特征的建立。

2.3 電連接器快速裝配設(shè)計(jì)流程

使用電連接器快速裝配設(shè)計(jì)工具進(jìn)行電連接器裝配設(shè)計(jì)時，需要先在基礎(chǔ)信息管理系統(tǒng)中注冊使用的電連接器，添加相應(yīng)的信息，這可由系統(tǒng)管理員批量完成。

用戶使用電連接器快速裝配設(shè)計(jì)工具進(jìn)行設(shè)計(jì)的具體流程如圖2所示。

圖2 電連接器快速裝配設(shè)計(jì)流程

在使用電連接器快速裝配設(shè)計(jì)工具進(jìn)行電連接器裝配設(shè)計(jì)時，用戶只需選擇電連接器，使用平面布局在裝配模型上確定連接器的安裝位置，在窗口中輸入連接器的名稱/代號，選擇使用的緊固件。工具會自動完成電連接器及其安裝緊固件的裝配，并在后臺打開基礎(chǔ)零件完成連接器安裝孔及標(biāo)簽等特征的建立。

3 電連接器快速裝配設(shè)計(jì)實(shí)例

轉(zhuǎn)接板是電子設(shè)備中常用的一種典型構(gòu)件，主要由安裝板及板上安裝的多個電連接器組成。轉(zhuǎn)接板三維設(shè)計(jì)具有結(jié)構(gòu)形式簡單、開孔數(shù)量多、字符標(biāo)識多等特點(diǎn)。

使用pro/E標(biāo)準(zhǔn)功能進(jìn)行轉(zhuǎn)接板設(shè)計(jì)的流程是：查資料確定各連接器的安裝參數(shù)→利用二維圖進(jìn)行平面布局→創(chuàng)建安裝板零件模型，根據(jù)平面布局和連接器的安裝參數(shù)，在安裝板零件上創(chuàng)建各連接器的安裝孔特征、名稱/代號標(biāo)簽特征→創(chuàng)建轉(zhuǎn)接板裝配模型，裝入安裝板零件→逐個裝入電連接器，逐個安裝相關(guān)緊固件。通過上述流程可以看出，盡管轉(zhuǎn)接板的設(shè)計(jì)比較簡單，但軟件中的操作步驟較多，效率低。另外需要調(diào)整連接器的安裝位置時，必須先調(diào)整安裝板零件上的孔特征，進(jìn)行裝配更改時十分煩瑣。

使用電連接器快速裝配設(shè)計(jì)工具進(jìn)行轉(zhuǎn)接板設(shè)計(jì)時，連接器的安裝參數(shù)定義通過基礎(chǔ)信息管理系統(tǒng)一次注冊完成，用戶只需確定連接器的安裝位置、輸入標(biāo)簽值并選擇緊固件，其余工作均由工具自動完成，設(shè)計(jì)效率提高了一倍。具體的流程是：

1)創(chuàng)建安裝板零件模型；

2)創(chuàng)建轉(zhuǎn)接板裝配模型，裝入安裝板零件，選擇連接器安裝平面；

3)根據(jù)平面布局確定連接器安裝位置，輸入標(biāo)簽，選擇緊固件，完成連接器裝配；

4)循環(huán)步驟3，完成所有連接器的安裝。

采用快速裝配設(shè)計(jì)工具完成的轉(zhuǎn)接板模型樹如圖3所示。與連接器相關(guān)的信息均可在窗口中進(jìn)行修改，連接器的安裝位置可以通過在屏幕上拖動進(jìn)行修改，非常方便。

圖3 電連接器快速裝配實(shí)例

實(shí)際應(yīng)用表明，采用電連接器快速裝配設(shè)計(jì)工具可以將轉(zhuǎn)接板的設(shè)計(jì)效率提高3倍以上。

4 結(jié)束語

電連接器快速裝配設(shè)計(jì)工具基于平面布局，通過二次開發(fā)實(shí)現(xiàn)了電連接器的快速裝配。實(shí)際應(yīng)用表明，采用電連接器快速裝配設(shè)計(jì)工具進(jìn)行連接器裝配設(shè)計(jì)，可以減少用戶的軟件操作步驟，使用戶集中精力于設(shè)計(jì)內(nèi)容上，其余工作由軟件自動完成，從而實(shí)現(xiàn)快速設(shè)計(jì)，提高設(shè)計(jì)效率。

[1] 杜林寶, 黃學(xué)良, 王彥偉, 等. 工業(yè)建筑預(yù)埋件三維快速裝配設(shè)計(jì)方法[J]. 圖學(xué)學(xué)報(bào), 2012, 33(3): 90-96.

[2] 梅啟元. Pro/E軟件定制開發(fā)實(shí)現(xiàn)分析[J]. 電子機(jī)械工程, 2013, 29(1): 60-64.

[3] 何援軍, 曹金勇, 李強(qiáng), 等. 基于參數(shù)化零部件的自動裝配設(shè)計(jì)[J]. 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào), 2001, 13(11): 1008-1011.

趙希芳(1977-)女，碩士，高級工程師，主要從事雷達(dá)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。

Study on Rapid 3D Assembly of Electrical Connector

ZHAO Xi-fang

(NanjingResearchInstituteofElectronicsTechnology，Nanjing210039,China)

Electrical connector is the basic element of electronic equipment. 3D assembly design of electrical connector frequently appears in 3D structural design of electronic equipment. By introducing the features and flows of 3D assembly of electrical connector, this article presents the ideas of customized design and rapid development for 3D assembly design of electrical connector based on Pro/E software. It also introduces the system structure and design workflow of 3D rapid assembly tool of electrical connector. With switching board commonly used in electronic products design as an example, it describes the application of the 3D rapid assembly tool.

electrical connector; rapid assembly; secondary development

2013-08-06

TM503+.5；TP391.9

A

1008-5300(2013)05-0041-03