CREO／Cabling在電氣設備結構設計中的布線仿真應用

袁平定 張 娜 王楊陽

（許繼電氣股份有限公司，河南 許昌461000）

0 引言

電氣設備作為工業領域高附加值的高技術含量電氣裝備，其結構復雜、機電一體化集成度高、設計和制造周期長、專業化程度高，已成為國際市場上一個重要的競爭領域。而作為企業的設計開發部門，則需要一套合適的軟件幫助企業提高競爭力。PTC公司的CREO軟件即為一套可伸縮的套件，用它可做三維模型設計、零部件圖紙后期加工、結構強度和熱仿真分析以及后期的布線仿真設計，反饋電氣設備結構設計的合理性和布線的工藝可行性。它能逼真地模擬出產品的外觀，生成各種營銷宣傳資料，大幅度縮短產品的開發周期，提升企業的市場競爭力。在CREO的應用過程中需要做好以下幾步：

1 建立布線用的基礎模型

在設計出產品的三維模型后，在總裝配中建立布線的組件，后通過組件激活，再建立布線用的骨架模型。此時，由于產品的三維模型已設計完畢，模型較大，不利于后期布線的快速查看及參照整體三維模型修改，可通過在骨架模型中對產品的三維模型手動復制幾何模型，建立布線的基礎組件參考模型，避免在大型裝配中占用過多系統資源，盡可能地提升電腦運行速度，也可排除布線時不需要的無用信息，避免對布線仿真設計產生干擾，減少模型再生時間。通過加載線纜色彩外觀庫文件，可以逼真地模擬出線纜的外觀色彩。后續再像組裝零件一樣裝配電氣連接件。建立完畢的布線基礎模型如圖1所示。

圖1 建立完畢的布線基礎模型

2 布線規劃，繪制布線網絡圖

建立基礎參考模型，由“應用程序——纜（Cabling）”進入布線模塊。首先指定連接器，并為其輸入和設置相應的線纜參數，并指定其為單根線、多股線還是帶狀多股線屬性。建立線軸文件，以備布線時選用。線軸不僅是線纜逼真顯示的前提，而且線纜自身帶多種參數信息，直接影響到布線效果。具體的線纜布線要建立在線束下，可依據產品的功能模塊和走線位置區域，分成若干線束，以每個區域建立一個或多個線束為宜。而布線中走線的路徑方便與否則是直接影響到實際生產操作中布線方便與否的關鍵因素之一。如果布線的線纜數量很少，走線路徑較簡單，布線設計時在基礎參考模型上直接點取合適的位置即可；如果布設的線纜數量多，且走線路徑復雜，此時可先建立布線網絡，規劃好走線路徑，供布線時參考。一個產品布線較為復雜時，布線網絡是布線仿真設計的總綱。布線網絡規劃的好壞，直接影響到后期布線的工藝可行性和操作維護的方便性以及最終產品走線的美觀。布線較為復雜時，可規劃設計數個布線網絡，而每個線束通常只能用在其下創建的布線網絡圖，當需要借用其他線束下創建的布線網絡圖時，可將想借用的布線網絡設置為共享，再調用。在布線網絡繪制中，在需要設置空間位置點時，可先繪制出一個點，后把此位置點轉換為偏移點，然后再修改其空間三維坐標值，驅動其位置變化到所期望的空間位置。

3 首根線纜的布置，提綱挈領

常選取路徑最長的線纜作為布線設計中的第一根線來實施。優點是后續布線時以此線纜為參照做沿纜布線設計，其他線纜可借用整個走線路徑，或者借用其中一部分走線路徑，快捷方便。在使用沿纜布線時，需要指定具體參照的那根線，并且指定選取參照線纜中使用的初始位置和終止位置供參照創建。當第一根線纜生成以后，由于與連接器相連接的初始段和末段線纜路徑連接是系統自動產生的，與所期望不相符時，可事先在連接器中創建合適的空間位置點，給通過與連接器相接的那段線纜插入合適的空間位置點，修改其走線路徑，調整其位置，達到預期效果。

4 參照首根線纜設計后續線纜

后續線纜可參照先前創建的線纜布線。當布線需用另外一個布線網絡中的一部分，而這兩個布線網絡又不連接時，需先將借用的那個布線網絡設置共享后，對原本兩個不相連接的布線網絡創建連接，再從一個布線網絡到另外一個布線網絡借用參考布線，實現線纜跨網絡布線；當兩個或多個布線網絡交叉時，布線時系統不知道哪個布線網絡是優先走線路徑參考，可將優先考慮的那個布線網絡與其他布線網絡交叉點后方緊接著的那個位置點屬性設置為“必須”，并配合將另外一個布線網絡交叉點后方緊接著的那個位置點屬性設置為“不允許”，以此來設置布線網絡的優先級層次。

5 后期線纜規范調整，美化走線設計

當一個布線網絡被多條線纜參照使用時，常出現線纜扭曲交叉干涉的情況?？赏ㄟ^設置線纜扭曲交叉干涉較嚴重的位置點及其前后位置點的屬性，改變角度值，調整理順線纜；對多股線可修改設置位置點的“最大直徑”，增大其間隙，消除干涉。如果線纜很多，常通過增加走線槽加以規整，使其規范。在虛擬布線中，線纜扭曲交叉干涉現象不影響實際布線，可酌情放寬要求。

6 提高布線美觀性,優化結構設計完整性,驗證布線工藝可行性

增加線號、扎帶、走線槽及護套元件，美化和規整線纜，使其更加逼真，與實際工藝相一致。與此同時，它也能反饋虛擬布線的位置是否滿足結構設計要求，布線工具是否適用，操作和后期維護是否方便，是否需要對產品增加布線結構工藝件，滿足布線工藝可行性，或對某些零部件增加輔助工藝，如扎線孔、引線支架和引線橋等。在總裝中，審閱當前布線的工藝和結構，通過對需要增加輔助工藝特征的零部件進行激活，增加輔助工藝開孔特征或引線支架和引線橋等元件。由于CREO統一數據庫具有全相關性，對零部件的修改會實時反映到總裝上，從而使總裝效果的審閱非常方便。當確認所有的工作完成后，可把線纜裝配下的骨架模型隱藏，消除總裝配中復制幾何模型和原來零部件模型干涉造成的顯示重影問題，完整的布線仿真三維模型全部生成。布完線的骨架模型和完整布線三維模型如圖2所示。

圖2 布完線的骨架模型和完整布線三維模型

7 結語

基于CREO／Cabling虛擬技術，對電氣設備布線結構進行仿真設計，能夠優化產品結構設計，適時反饋產品結構布線設計工藝可行性，逼真模擬產品最終效果。利用CREO統一數據庫的全相關性，快速修改虛擬制造中反饋的實際布線結構的不合理處，同時反映到總裝配中，解決了以往需要實際生產才能驗證的結構設計合理性和工藝可行性問題，改變了需生產出樣機才能做出產品推廣的各種宣傳圖片的現狀，可顯著縮短產品開發周期，降低產品試制加工費用。利用CREO提前做好產品的企業宣傳資料，還能為產品的快速投入市場贏得寶貴時間，提升企業的市場競爭力。

［1］黃國振.構建數字化樣機——Pro／ENGINEER Wildfire鈑金設計與三維布線［M］.北京：人民郵電出版社，2006