电子设备机壳模型快速生成方案

张茂 李佳炜 陈婕 曹旭民 王爱国

摘要：三维建模是结构设计过程中非常重要的一步，本文介绍了基于NX的由多个印制板模块组成的电子设备的机壳三维模型快速生成方案。

关键词：NX;三维模型;电子设备

中图分类号：TN915.05 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2020）01-0119-02

0 引言

电子设备的主要组成部件是印制板，为了节省体积，一般设计为多个印制板平行排列，再由内总线或板间接插件实现板间互通。[1]典型的设备结构如图1所示。

通常我们把一个实现一个功能的印制板封装为一个模块，设备由多个模块组成。由于设备的尺寸和重量限制，实际使用时通常不允许留空槽位。因此每个产品的机壳需要根据所选用的模块做调整。由于每个模块的宽度也不同，存在着众多的组合，因此虽然模块本身为型谱产品，但每个产品的机壳或多或少都有些区别。

传统的设计方式是根据现有模块重新设计机壳。这过程中虽然可以在原有的参数化模型基础上更改，但是由于层数不同，各个模块对外接插件不同等原因，此设计工作量仍旧很大，导致很多设计师宁可在AutoCAD中直接更改二维图纸也不愿意建三维模型。但是由于纯二维设计的错误率高，图纸绘制麻烦，且加工厂家普遍开始采用三维编程，因此纯二维设计已经不能满足现有设计需要。在此需求推动下，采用更快速的建模方式以提高工作效率。

1 快速生成思路

由于机壳的设计是基于各个模块的宽度，对外接插件，模块位置等信息设计。如果把左右侧板也看成模块，则设备就可以看成由众多模块拼接，然后用机壳包裹得到，如图2所示。机壳与下列信息相关：（1）每个模块所占据的宽度;（2）模块的排列顺序;（3）每个模块的对外接插件。

也就是说，机壳的参数根据模块参数及排列确定。很自然的就能想到，如果将机壳也沿着模块的接触面切开，则每部分的机壳宽度与模块宽度相关，且关系固定;每个模块的對外接插件开孔均在模块所在位置的面板上。也就是说，如果这些被切开部分装配在模块上，跟随模块设计，则每个部分的参数就都能在模块设计时确定，整机设计时只需要根据模块的顺序将模块一次放置，然后将各个模块所附带的部分机壳拼接求和就可得到机壳。

2 NX中实现

本文采用NX作为建模软件。由于NX支持每个文件中存在多个体，因此可以将每个文件所关联的壳体放置在一个文件中，如图3所示。建模是壳体段与模块直接尺寸关联，可以直接随着模块的参数变更而变更。

利用NX的WAVE功能，可以方便的把一个模块中的体关联至各个零件，然后求和。

为了后续可编程实现求设备自动生成功能，需要对模型特征命名以帮助程序选择所需要的面。

如图4所示，需要命名的面如下：

（1）模块与左侧相邻模块的接触面（图4a）;（2）模块与右侧相邻模块的接触面（图4b）;（3）用于模块上下对齐的面（图4c）;（4）用于模块前后对齐的面（图4d）。

并且为了程序能够识别将哪些部分属于同一个零件，则需要对各个机壳段的实体命名，并将属于相同零件的实体命名为统一名称。

由于各个模块中的机壳段在生成机壳后就没有用处，因此为了模型的连接且方便管理，需要将那些机壳段独立放置于统一的图层。以便在后续设计时关闭图层。

在实际产品中不可避免的存在一些介于两个模块之间的特征，在设计时需将这些特征放在一侧的模块上，如图5所示。

对于模块放置在某些位置时需要，另一些位置不需要的特征，需要设置为由参数控制特质抑制。

设计时还可以根据模块的特性设置一些参数以方便模块修改，比如模块厚度。

3 整机设计过程

实际设计时，模块设计师从整机设计师处获得带有机壳段的接口模型，并在此基础上进行进行模块详细设计。包括内部印制板，器件放置，接插件放置，模块框架详细设计等，形成模块详细模型。

整机设计师获得详细模型后按照需要将模块依次排列并完成装配。然后根据机壳零件建立相应的空零件，将属于各个模块的机壳段实体WAVE至对应的各个实体，WAVE时需按需包涵螺纹，然后在各个零件文件中将各个实体求和，从而形成各个机壳零件。

4 优势

采用此方法建模具有以下几个优势：（1）在模块设计时将各个模块相关的机壳参数都已经确定，整机设计时只需要将模块装配至所需位置即可，模块位置机壳所需要的操作都在模块设计时确定，也就省去了模块设计师需要对整机设计师传递大量注意事项的工作，且整机设计也不会遗漏内容，减少设计错误。（2）模块是通用型谱模块，一次模块定义可以在众多电子设备产品中应用，大大节省设计效率。（3）对于电子设备设计方案阶段，模块选用平凡变更，模块位置也反复更改的情况下，采用此方案可以轻松的完成更改。

5 结语

通过采用上述电子设备快速建模方法生成设备模型可以快速的获得由多个模块排列组成的电子设备的三维模型。只需要根据设备结构形式将零件切开并放置于各个模块的模型内。此方法可操作性强，实用性强且效率高，值得推广。

参考文献

[1] 邱成悌，赵惇，蒋全兴.电子设备结构设计原理[M].南京：东南大学出版社，2001：12-15.