电连接器三维快速装配研究*

赵希芳

(南京电子技术研究所， 江苏 南京 210039)

电连接器三维快速装配研究*

赵希芳

(南京电子技术研究所， 江苏 南京 210039)

电连接器是电子设备中的基础元件，在电子设备三维结构设计中，电连接器三维装配设计频率很高。文中通过分析电连接器三维装配设计的流程及特点，提出了基于Pro/E软件对电连接器三维装配设计过程进行定制开发、实现快速设计的开发思路，介绍了电连接器三维快速装配工具的系统架构及设计流程，并以电子产品设计中常用的转接板为例，描述了电连接器三维快速装配工具的应用。

电连接器；快速装配；二次开发

引 言

在电子设备中，电连接器在器件与器件、组件与组件、系统与系统之间进行电气连接和信号传递，是构成一个完整系统必需的基础元件。在电子设备结构设计中，作为基础元件的电连接器的装配设计出现的频率非常高。电连接器的三维装配设计的内容主要包括：连接器在安装部件上的安装孔创建，位置代号/名称名牌等标签的创建，连接器及其安装紧固件在安装部件上的装配。

电连接器三维装配设计内容的一致性使其具备了通过软件二次开发实现快速装配设计的条件[1-3]。

本文首先分析了电连接器三维装配设计的流程及特点，有针对性地提出了开发的思路和系统架构，并通过转接板的设计实例说明了该工具的应用效果。

1 电连接器三维装配设计流程及特点

由于电连接器均由专业厂家进行生产设计，因此在电子设备设计企业中，电连接器的三维模型一般都作为企业的共有模型存储在企业的通用数据库中，供电子设备设计时调用。

在通用的三维设计软件中，电连接器的三维装配设计流程是：平面布局，确定连接器安装位置→安装零件上连接器安装孔建模→安装零件上连接器代号/名称名牌建模→创建装配模型，装配连接器→装配连接器所需紧固件。

根据上述设计流程可知，电连接器的三维装配过程具有以下特点：

1)电连接器的装配过程难度不大，但过程复杂：三维装配使用的均为三维设计软件的常用工具，但涉

及到零件建模、写名牌、装配建模、紧固件装配等多个过程，步骤繁琐，设计效率低。

2)电连接器的安装孔、名牌内容及位置、所用紧固件的品种及数量等均与电连接器密切关联，在平面布局时即全部确定。

3)不同类型电连接器的三维装配流程一致，在设计过程中使用的功能菜单也基本相同。

通过上述分析可以看出，电连接器的装配中，需要设计的内容有确定连接器的安装位置、输入名称/代号标签值、选择具体紧固件，其余均为软件操作内容。

2 电连接器快速装配设计工具开发

2.1 开发思路

根据电连接器三维装配过程的特点，采用以下思路开发电连接器快速装配设计工具：

1)采用成组技术，将电连接器装配相关的安装孔、名牌、紧固件特征或模型作为连接器的属性，与电连接器的三维模型组合在一起，形成电连接器的复合模型(即在定义连接器标准件的过程中定义好约束关系和配合实体)。在连接器的装配过程中只需输入所需的参数值即可[1]。

2)在安装电连接器的装配模型内，基于平面布局，确定连接器的安装位置。输入连接器的代号/名称名牌、紧固件等属性的具体值，其余打孔、装配模型等具体工作由工具自动完成。

3)通过拖动电连接器三维模型，实时改变电连接器复合模型的位置。通过窗口编辑，改变电连接器复合模型各属性值。从而实现安装电连接器的装配模型的关联更改。

2.2 系统架构

电连接器快速装配设计工具采用Pro/E自带的二次开发工具Pro/Toolkit进行开发，系统架构如图1所示。

图1 电连接器快速装配设计工具架构

(1)电连接器基础信息管理系统

电连接器基础信息管理系统管理电连接器的装配相关信息，三维模型由PDS系统管理。电连接器快速装配设计工具中用到的电连接器必须在电连接器基础信息管理系统中注册，添加安装孔的位置、孔径尺寸、装配基准面、基准轴等装配相关信息。

(2)平面布局

平面布局用于选择安装电连接器的基础零件，确定安装平面及开孔深度，通过点选确定每个连接器的安装位置。

(3)成组装配

成组装配根据平面布局点选的位置，实现电连接器装配组合体的一次装配，同时也可以进行电连接器装配组合体的修改定义。

(4)写字开孔

写字开孔根据电连接器装配组合体中定义的名称/代号标签值、安装孔开孔尺寸等，在安装电连接器的基础零件上完成写字、开孔等特征的建立。

2.3 电连接器快速装配设计流程

使用电连接器快速装配设计工具进行电连接器装配设计时，需要先在基础信息管理系统中注册使用的电连接器，添加相应的信息，这可由系统管理员批量完成。

用户使用电连接器快速装配设计工具进行设计的具体流程如图2所示。

图2 电连接器快速装配设计流程

在使用电连接器快速装配设计工具进行电连接器装配设计时，用户只需选择电连接器，使用平面布局在装配模型上确定连接器的安装位置，在窗口中输入连接器的名称/代号，选择使用的紧固件。工具会自动完成电连接器及其安装紧固件的装配，并在后台打开基础零件完成连接器安装孔及标签等特征的建立。

3 电连接器快速装配设计实例

转接板是电子设备中常用的一种典型构件，主要由安装板及板上安装的多个电连接器组成。转接板三维设计具有结构形式简单、开孔数量多、字符标识多等特点。

使用pro/E标准功能进行转接板设计的流程是：查资料确定各连接器的安装参数→利用二维图进行平面布局→创建安装板零件模型，根据平面布局和连接器的安装参数，在安装板零件上创建各连接器的安装孔特征、名称/代号标签特征→创建转接板装配模型，装入安装板零件→逐个装入电连接器，逐个安装相关紧固件。通过上述流程可以看出，尽管转接板的设计比较简单，但软件中的操作步骤较多，效率低。另外需要调整连接器的安装位置时，必须先调整安装板零件上的孔特征，进行装配更改时十分烦琐。

使用电连接器快速装配设计工具进行转接板设计时，连接器的安装参数定义通过基础信息管理系统一次注册完成，用户只需确定连接器的安装位置、输入标签值并选择紧固件，其余工作均由工具自动完成，设计效率提高了一倍。具体的流程是：

1)创建安装板零件模型；

2)创建转接板装配模型，装入安装板零件，选择连接器安装平面；

3)根据平面布局确定连接器安装位置，输入标签，选择紧固件，完成连接器装配；

4)循环步骤3，完成所有连接器的安装。

采用快速装配设计工具完成的转接板模型树如图3所示。与连接器相关的信息均可在窗口中进行修改，连接器的安装位置可以通过在屏幕上拖动进行修改，非常方便。

图3 电连接器快速装配实例

实际应用表明，采用电连接器快速装配设计工具可以将转接板的设计效率提高3倍以上。

4 结束语

电连接器快速装配设计工具基于平面布局，通过二次开发实现了电连接器的快速装配。实际应用表明，采用电连接器快速装配设计工具进行连接器装配设计，可以减少用户的软件操作步骤，使用户集中精力于设计内容上，其余工作由软件自动完成，从而实现快速设计，提高设计效率。

[1] 杜林宝, 黄学良, 王彦伟, 等. 工业建筑预埋件三维快速装配设计方法[J]. 图学学报, 2012, 33(3): 90-96.

[2] 梅启元. Pro/E软件定制开发实现分析[J]. 电子机械工程, 2013, 29(1): 60-64.

[3] 何援军, 曹金勇, 李强, 等. 基于参数化零部件的自动装配设计[J]. 计算机辅助设计与图形学学报, 2001, 13(11): 1008-1011.

赵希芳(1977-)女，硕士，高级工程师，主要从事雷达结构设计工作。

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