标准电子机箱的参数化设计

【摘　要】针对拓扑结构相似的不同型号机箱，由不同的设计师进行设计，出现重复劳动，而且出错概率大，可能同一种错误重复出现。而且有时零件加工完后出现无法装配的问题，需要重新返修才能使用，严重影响产品研制周期，从而使企业竞争力降低。通过对1/2ATR和3/4ATR尺寸机箱进行的结构参数化设计技术研究，建成了机箱参数化结构设计系统，并经验证和测试，取得了令人满意的效果。使这种建好的参数化设计系统成为公共资源，可重复使用，使设计及生产效率大大提高。

【关键词】结构设计；顶层参数；参数化设计；表达式链接

Product Electrical System Design Automation

【Abstract】According to the different types of topological structure similar case,by different stylist design,dynamic,and old duplicated error probability and could cut a repeated the same mistake.And after cutting sometimes parts processing,appear unable to assembly needs to repair to use,the serious influence product development cycles,thus the enterprise competitive power decrease.Through 1/2ATR and 3/4ATR size of box/structural parameter technology research,built chassis parametric design system,and experience,with test satisfactory results have been obtained.Make this kind of product design,built good and trees become public resources system reusable,make a design and production efficiency is greatly increased.

【Key words】Struture design;The level parameter;Parametric design;Expression links

0.概述

计算机辅助设计（CAD）技术是现代设计的必备工具，在国内外企业中得到了越来越多的应用。然而，虽然现有的CAD技术应用已经在很大程度上改变了传统的设计理念，但大多数企业并未实现真正意义上的参数化设计。只有真正意义的参数化设计，才能使得产品设计周期大大缩短，设计成本大幅度降低。参数化设计技术作为一项先进的技术必将得到越来越多的应用。

对于具有相似拓扑结构的光机结构产品，只是为适应市场需求，尺寸和布局发生了变化，如箱体类、轴系类等等零件及装配都可以进行结构的参数化设计。针对不同的设计需求，依靠该结构的全局设计参数，快速自动完成整个结构部件设计。本文可用大型三维结构设计软件-UG5.0软件中CAD部分的Modeling、Assembly和Drafting模块进行标准密封机箱的参数化设计研究。

UG是一套功能强大的三维CAD/CAM/CAE软件系统，其内容涵盖了产品从概念设计、工业造型设计、三维模型设计、分析计算、动态模拟与仿真、工程图输出，到生产加工成产品的全过程。其应用范围涉及机械、航空航天、汽车、造船、通用机械、医疗器械和电子等诸多领域。

本文对标准密封机箱的参数化设计及应用情况进行论述[1]~[12]。

1.参数化模型的建立

机箱参数化模型的建立主要包括以下内容：零件及装配模型的设计及机箱参数化模型的测试。

1.1设计工作主要内容

参数化模型的设计工作，需对建立的模型进行反复的测试与反复修改模型及表达式，主要设计内容包括以下方面。

顶层表达式的建立

首先需要确定机箱的顶层设计参数，因顶层设计参数是全局设计变量，参数化模型就是用全局设计变量来驱动模型的变化。机箱的设计输入即为全局设计变量。

图一 顶层表达式的建立

对于机箱来说，设计输入为机箱的外形尺寸，每块电路板的厚度，每块电路板上冷板厚度，电路板间距，机上安装孔间距等等，这些设计输入都是作为顶层参数来建立顶层表达式。建立的顶层参数的表达式如图一所示。

机箱参数化建模方式

机箱采用自上而下和自下而上相结合的方式进行建模。自上而下建立模型，即先建装配，再在装配中建立零件模型；自下而上建模，即零件模型建好后，再装配在一起。根据机箱的总体外形尺寸，在装配粗略建立机箱的前面板、侧板、上盖板、下盖板等零件的外形尺寸，然后再分别对零件进行详细设计。

1/2ATR和3/4ATR两种尺寸机箱装配参数化模型建立

根据GJB 441-1988电子设备机箱、安装架的安装形式和基本尺寸等标准来分别建立两种尺寸机箱。

1/2ATR机箱的外形尺寸为：宽和高分别为：194mm和124mm，长度根据实际情况来定。外形尺寸如图二所示：

图二 1/2ATR机箱外形结构尺寸

3/4ATR机箱的外形尺寸为：宽和高分别为190.5mm和194mm，长度根据实际情况来定。外形尺寸如图三所示：

图三 3/4ATR机箱结构外形尺寸

参数化零件及装配设计

机箱零件主要包括两种：加工件和标准件。加工件设计，主要就是表达式的设计，特征的表达式用顶层参数来表达。如后面板的设计，表达式如下：