舰载电子设备整机布线技术的工艺性研究

昵称47074140 2018-12-17

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摘要：在电子装联中，整机布线的操作方法大概可分为工装式布线、样板式布线及计算机三雏布线3种方法。本文详细介绍了这3种布线的操作方法及优缺点。通过对比分析，提出了三维布线在电子设备整机布线中的优越性。以Pro-Cabling三维布线为例，介绍了Pro—Cabling三维布线以及目前所存在的缺陷，并根据自身实际经验，提出相应的措施，弥补了三维布线存在的缺陷，使Pro-Cabling三维布线所生成的工艺文件对生产现场更具指导性。

关键词：整机布线；线缆束；线缆装配；线缆固定夹

电子设备整机布线技术一直是电子设备整机装配的瓶颈。随着电子技术的迅速发展，电子设备内部的电缆所传输的信号越来越多，频率越来越高，消耗越来越大。虽然传统的人工式布线模式在电子设备整机电装过程中应用时间最长，技术最成熟；但这些方法也存在着许多不足，如无法预知电缆的布线空间是否足够大，电缆与设备内部模块的相对位置是否产生干涉、电磁兼容性等问题，这些问题严重阻碍了电子设备整机装配向现代化、自动化、统一化、规范化方向的发展。

1传统的布线方式

1．1工装式布线

工装式布线是借用与产品结构相同的工装进行预布线的工艺方法。用这种方法进行整机布线，首先需要生产1个与产品结构相同的样机做工装；然后按照设计图，将所有器件装配到工装上，依据接线表中各个电器之间的接线关系及个人线缆放制经验，在确定了布线路径后，将产品中所有连线形成标准的线束，并将连接器件焊接到线缆上。完成后，将器件及线束一同从工装上取下，然后装配到产品上。

该方法优点为：1)不需要在产品上进行接线，所有的连接器件在工装上已经焊接好，解决了产品因结构内部空间狭小无法进行焊接的困难；2)在设计定型后，适用于批量产品的布线，可与设备结构件的生产并行进行生产，待设备结构装配好，就可将之前生产好的电缆缆形直接固定在设备上，批量产品的工艺性、一致性好，提高了生产效率，保证了生产进度。

该方法缺点为：1)生产滞后，由于连接器件是先被安装在工装之上，待电缆缆形做好并焊好连接器件之后，再拆下装配到产品中去，这样在整个操作过程中容易造成对连接器件的损坏；2)有些器件直接焊接到线缆上不利于拆卸或再装配，如YMG系列的DVI插座；3)对于批量小、样式多的产品，生产成本高；4)适用范围窄，只适合复杂且尺寸小的产品，不适合大的台柜产品的布线；5)无法预知产品结构的内部空间是否能够满足电装的工艺要求。

1．2样板式布线

样板式布线是根据实物内部结构及器件之间的相对位置和接线关系，以1：1的比例在方格图中绘制出二维的电缆布线的工艺方法，方格图用专用销钉固定于布线板上。在绘制此电缆缆形图之前，首先需要将实物中所有电器装配到位，然后绘制二维缆形图，将绘制好的缆形图固定在布线板上，再在布线板上完成电缆缆形的放制、捆扎以及电连接器的焊接等工作。完成后，将整个线缆缆形固定到产品上。

该方法优点为：1)线缆的走向与布局直观、清晰、易于变识，便于指导现场作业人员操作；2)信息全，工艺技术参数易于在缆形图上体现；3)操作方便，不受结构内部环境的影响；4)批产性强，可以将电缆缆形作为零件单独提前投产，以提高后续的生产效率；5)适用范围广，无论产品的结构大小或是生产批量大小均可满足；6)产品电装一致性强。

该方法缺点为：1)生产滞后，需要将产品的结构装配好之后，才能进行线缆缆形图的绘制；2)不能及时地响应设计更改，一旦设计更改，现用的图样将不能再利用；3)无法预知产品结构的内部空间是否能够满足电装的工艺要求；4)线柬密集空伺狭小时，已制作好的线缆不能充分展开；5)无法提前预知电器摆放是否合理；6)无法提前解决电缆导线之间的电磁兼容性问题。

由上述可知，2种做法都有1个缺陷，就是生产的滞后性，又称为被动性，电装工艺无法主动地做出电缆的空间布置及电缆实际的放线长度，这个缺点尤其是在新产品试制时更为突出。随着计算机技术的飞速发展，1个产品从设计到生产交付所要求的生产周期越来越短，而人工整机布线往往在整个产品过程中占据了太多的时间。而且在电子设备内部器件数目繁多，在设备电装好后，经常出现因器件之间相对位置狭小、电器位置设计不合理等问题需要改线。因此，具体三维仿真功能的计算机三维布线成为实现整机布线革命性飞跃的亟需技术。

2计算机三维布线

计算机三维布线主要是依靠三维软件的布线功能来实现电缆在仿真设备环境中进行模拟布线。随着电子设备结构设计越来越紧凑，内部能否容纳所需的电缆，内部电器、模块之间的布置能否满足整机产品电磁兼容性及装配工艺性要求，线缆在机柜内如何走线，都是需要考虑的问题。

目前，能够进行三维布线的软件很多，应用技术相当成熟的为Pro／E软件中的Pro—Cabling模块。它不仅可以做模块电缆、导线、电缆束、导线及电缆束的尾部弯曲模拟，还能在设置好走线路径后，自动进行布线。布线后可以生成完整的数字化样机，该数字化样机不仅包括结构件、电器元件的布置，也包括线缆的进出线方式、线缆在机柜内的布置、线缆和接插件的选型、线缆的绑扎方式等，且能帮助工程设计者在结构与电缆空间进行优化设计。现以Pro／E软件里的电器布线的专业模块Pro—Cabling的三维布线为例介绍三维布线。

该方法优点为：1)能够预先解决结构不合理问题；2)能够预先了解器件及模块布置的合理性；3)减少电缆束之间的电磁兼容性问题；4)可以在进行产品设计期间，同时进行电装工艺的设计；5)生成的电装工艺文件可以与结构件一起投产，提高生产效率；6)生成的电缆线扎图易于形成零件式管理、生产、装配，批产性强，一致性强。除此之外，Pro-Cabling三维布线还能够在完成自动布线后，对线束局部进行调整并进行修饰，最后将三维电缆布线图生成二维图样，其中，每束电缆的具体生产加工信息都可在二维图样上体现，从而有效地、科学合理地指导现场的生产。同时，在设计完成结构装配设计时，电装工艺设计也同步完成，这样能够大大缩短产品的生产周期，有效地提高产品的生产效率。

该方法也存在一定的缺陷，如在三维环境中形成的电缆装配关系并不能在二维的电缆束图样中得到完整的体现，操作者往往在拿到电缆之后，不知道如何装配电缆，经常会出现由于走线路径不一致而出现的电缆或长或短的问题；在三维布线环境中，无法做到线缆的固定，即线缆在何处固定，用多大的夹头固定都无法确定。

为了解决上述2个方面的不足，可以借鉴以往电缆照相图的做法，对在整机三维布线的数字化样机进行各个方向的内部视图，对于较简单的接线关系，只出视图，如图1所示，无需详细说明电缆的走线路径；对于较复杂的接线关系，不仅要出视图，而且要对每个视图之间的关系进行梳理、对应，找相同的参考点，标明走线标记，这样才能有效地指导生产。

在Pro—Cabling形成的工艺文件线缆布线中，无法设定线缆固定夹的位置及固定夹的大小。在对线缆布线图手动修改时，可根据设备结构情况，选定合理的线缆固定位置，并用标记标出。标记需明确提出线缆固定夹的大小及准确位置，从而保证不同的操作者在装配同一种产品时，其一致性能够得到保证。

在不同的部门有着不同的线缆固定夹，但其最终的目的都是将电缆有效地固定在设备内部，保证产品在调试、使用过程中，线缆不会由于台柜内部单元的活动及产品的振动而导致线缆脱落、散开。目前，使用最多的线缆固定夹是半圆型的夹头，如图2所示，具体型号见表1。夹头大小视线缆束外径的大小而定，具体的使用方式如图3所示。