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基于Creo的自顶向下设计方法在电子仪器结构设计中的应用

2017/11/1    来源:互联网    作者:安帅伟      
关键字:Creo  自顶向下  系列化  骨架模型  
介绍了Creo环境下的自顶向下设计方法,通过某型电子仪器的设计过程,展示了自顶向下设计方法在电子设备结构设计中的应用。对于系列化产品的开发,通过修改骨架模型,利用零部件与顶层骨架模型的数据关联,能够有效提高设计效率。

引言

    出于市场多样化及我所项目种类多、批量小特点的考虑,传统先设计零件,再逐步装配的设计方法,由于其数据不具有关联性、设计修改不便、多次修改容易引起干涉等诸多弊端,已不能够满足需求。本文所介绍的自顶向下设计(Top-Down Design)方法以设计结果为导向,从整体的概念设计出发,按照产品的层次结构逐级细化,最终落实到每个细小零件的设计,设计过程遵循人的思维方式,随着设计师的设计意图由粗入精,产品也实现由抽象到具体的转变。设计中以骨架模型为数据传递载体,数据关联性强,修改方便。

1 自顶向下设计方法(Top-Down Design)

    与传统自底向上的设计方法相比,自顶向下设计方法设计思维上有着本质的区别。传统从零件设计、装配,最后完成整机设计的方法,设计过程中零部件之间只存在简单的装配关系,不存在设计参数的关联,产品结构比较复杂时,容易出现互相干涉的情况。零件装配操作繁琐,经过多次反复修改才能得到满意的结果,设计效率低下。自顶向下设计是一种以概念设计为起点,逐步细化的产品设计方法。产品设计是一个逐步细化的渐进过程,一般包括概念设计、布局设计、层次结构设计、详细设计等,首先从产品的外形出发对整体进行结构建模,然后根据零部件之间的配合关系拆画出各级零部件的模型,最终完成产品设计。二者相比,自顶向下的设计方法优势明显:

    (1)该设计方法符合产品开发过程和设计者的构思过程,设计中首先考虑产品要实现的功能和最终的外形,其次根据功能和外形构建结构要素,有利于把握结构和功能的协调统一。

    (2)设计修改方便,顶层设计信息与底层零件存在数据关联,顶层设计发生变更时可自动传递给底层零件。

    (3)便于多子系统并行设计。顶层骨架模型和各子骨架模型集成了产品的关键约束、连接关系,各子系统的设计信息均由本层骨架模型传递,便于团队协作和资源优化配置。

    (4)便于实现产品系列化设计。同系列产品往往风格一致,结构类似。完成基本型产品的设计后,通过修改其顶层骨架模型,可以实现同类产品的快速设计。

    Creo 软件为产品设计提供了一个整体化、关联性的设计平台,可以完美实现自顶向下的设计。

2 某型电子仪器的设计过程

2.1 某型电子仪器的外形设计

    根据设计要求,仪器外形尺寸为426mm(宽)伊221.5mm (高)伊160mm(深),选用10.4寸液晶屏幕。设计初期,根据外形尺寸及前、后面板特征分布要求确定关键尺寸和位置,给出外形的初步模型。然后按照硬件初步布局要求,由外观设计工程师确定仪器外观模型。

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    图1 硬件布局及产品外观

2.2 骨架模型建立

    根据设计要求,仪器结构由前、后壳、内部硬件等组成。分考虑机箱的可靠性、环境适应性及可维修性等方面的需求,确定机箱内部的大体框架结构。考虑到内部电路板及电源的散热及电磁屏蔽需求,对风道进行合理的规划,选择合适的风机进行风冷散热。对电源及电路板上有电磁屏蔽需求的部分加装金属壳体进行隔离,以免造成干扰。整机结构层次如图2 所示。

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    图2 整机结构层次

责任编辑:张纯子
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