射频电缆组件3D数据应用

何冬梅 张 涛 刘红君

（西南电子设备研究所，四川 成都 610036）

射频电缆组件3D数据应用

何冬梅 张 涛 刘红君

（西南电子设备研究所，四川 成都 610036）

射频电缆组件是电子装备中的重要组成部分，3D技术的运用为其设计制造能力的提升提供了可能性，但也同时产生了新问题需解决。本文介绍了基于3D模型解决射频电缆组件设计制造各环节所需数据的适用性及高效输出。此项工作较大程度地促进了3D技术在射频电缆组件领域的应用落地。

3D技术；射频电缆组件；半刚组件；柔性组件

在电子装备中，射频电缆组件用于实现各级产品间电气互联，是其中的重要组成部分，被大量使用。与其他组成部件相比，射频电缆组件具有一定的特殊性，这使其常常成为整个产品研发制造中的薄弱环节甚至瓶颈。随着3D技术的发展，在电子装备行业中越来越多企事业和科研院所已采用3D软件进行产品研制，主流软件如UG、CATIA、Pro/E等大多均提供有线缆设计模块，为射频电缆组件设计制造能力的提升提供了可能性，但这些线缆设计模块提供的大多为基础功能，面对不同实际应用针对性不强。故要有效实现3D技术对射频电缆组件设计制造能力的提升，除有实体模型外还需进一步结合实际情况所面临的问题进行分析研究，并找到解决措施和方法。

1.射频组件分类及特点

根据使用的缆材类型射频电缆组件可分为柔性射频组件和半刚射频组件两大类：

（a）柔性射频组件

由SFF等柔软类型线缆和SMA、N等类型射频电缆头组成，互联形式通常为一对一，近几年因产品集成化、小型化发展，互联形式也出现一对多甚至多对多。其制造过程无需进行折弯成型，只需将电缆与两端连接器进行装配即可，故其外形指标重点关注总长。

（b）半刚射频组件

由SFT等半刚类型线缆和SMA、N等类型射频电缆头组成，互联形式均为一对一。其制造过程除需将电缆与两端连接器进行装配外，还需进行折弯成型，故其外形指标除需关注总长外还需重点关注成型形状。

2.问题现状

2.1射频电缆组件设计

在很长一段时期，2D绘图软件是许多企业进行射频电缆组件设计的工具。一般射频电缆组件设计主要由电气设计人员利用AutoCAD和Excel完成二维图和明细表拟制，如图1、表1所示，两者包含不同信息，相互配合实现对设计要求的表达。

（a）二维图

内容包括物理外形（通过长度标注结合表格）、器材位置（通过序号指引）、电气指标（通过文字说明）、其他要求（通过文字说明）、互联关系（通过表格）、印字标识（通过表格）。

（b）明细表

内容包括器材序号（通过数字）、器材类型（通过器件代号结合名称型号）、器件用量（通过单位并结合数值）。

表1　半刚组件明细表

上述信息众多看似完整表达了设计要求，实则存在问题。首先，在2D设计模式下准确长度较难在设计阶段及时获得，故初期设计文件中的长度信息多为参考，不具使用性，即使其值经过经验预估，往往误差大，欠缺准确性。第二，对半刚组件而言，在2D设计模式下成型信息更难以及时地在设计阶段获得，即使后期想获取此部分信息也存在着一定的难度。故长期以来，半刚组件图示表达方式与柔性组件完全相同，如图1和表1，该方式无法准确反映组件外形信息，表达不合理。第三，设计输出的正确性和规范性主要依赖个人经验或习惯，往往造成连接器及线缆与辅材热缩管间的合理性匹配性存在问题，各器件图示表达不合理不统一，这对电气设计人员而言非其所长，若要做到往往费时费力。

2.2射频电缆组件制造

外形长度和分段成型对射频电缆组件而言是极其重要的设计信息，其缺失给其制造带来了很大困难。

很长时期，通常采取实物配做方式，即在相关零部件均已加工组装到位后再由电装人员根据互联关系现场规划射频电缆组件的路径、确定长度。该制造模式在产品研发周期缩短、小型化要求提高、质量控制提升的趋势下，越来越凸显诸多问题，如质量不稳定、一致性较差、装配效率低、制造周期长、制造成本难控等。

为解决上述问题，也曾尝试采用实物打样方式。即前期通过在产品实物上进行试做验证得到标准样件，再按标准样件进行测绘，随后对测绘数据进行计算整理，最终形成有效的加工数据。该途径在一定程度上缓解了制造的困境和瓶颈，但因过程往往反复迭代，费时费力，且准确性受样件自身精度和测量误差影响较大，加之后期组件制造误差，精度控制较难，尤其对半刚组件而言难度更大。

3.需求分析

3.1总体需求

为解决上述射频电缆组件设计制造面临的困难，提升设计手段是必然需求。目前借助3D软件已完全可以基于结构模型实现射频电缆组件虚拟设计与仿真，如图2所示。通过对3D模型中相关参数的提取和必要处理形成各类有效输出，使射频电缆组件虚拟设计与仿真能够实实在在发挥作用，实现应用落地。此项工作总体需求归结为两点：适用性和高效性。

3.2详细需求

3.2.1适用性

针对不同应用场合对射频电缆组件信息需求是不同的，故对3D模型进行数据提取、信息输出时需有针对性。如设计用文件侧重最终结果，制造用文件侧重中间过程，制造过程又由若干工序组成，各工序面对的操作人员不同、工作内容也不同，需根据不同使用对象、使用目的确定不同类型信息输出，并确定其组成要素和格式表达。

（a）设计文件

要求要素齐全，包含3.1所述二维图和明细表及上述全部信息，格式表达满足标准化要求。柔性组件和半刚组件外形表达采用不同方式，其中前者沿用原有方式，采用端到端直线示意图，后者采用准确3D投影视图，反映实际折弯成型状态。

（b）制造文件

针对下料、打标、切剥、成型等不同工序分别创建下料表、标识汇总表、手动成型表、自动成型文件等，同时为利于物料采购、成本核算等创建器材汇总表。其中下料表核心要素含线缆类型、单位、用量，标识汇总表核心要素含标识类型、单位、用量、打标内容，折弯成型表核心要素含分段长度、折弯角度、扭转角度、折弯半径、始末端信息，器材汇总表核心要素含物料种类、单位、用量。

3.2.2高效性

根据上述适用性要求，为满足射频电缆组件设计制造所需应产生若干文件输出，各份文件信息要素众多且相互间应保持一致，同时达到标准化、规范化要求，在满足上述工作质量要求的同时需考虑降低人员工作难度，提高工作效率。

（a）所有输出均由软件自动从3D模型中提取相关参数并结合必要辅助信息自动创建产生，其中大部分内容由程序自动填写，人员仅需在此基础上做少量完善修改即可发布使用。

（b）同级产品中所有射频电缆组件设计文件批量创建。

（c）射频电缆组件中所用各类热缩管型号及用量由程序按规则自动匹配选择，并自动填写在相应输出文件中。

表2　手动成型表模板

4.技术途径

为满足上述需求，技术途径如下：

（a）根据柔性组件和半刚组件自身特点并结合3D软件功能，柔性组件采用3D软件线束模块进行实体设计，刚性组件采用3D软件管道模块进行实体设计，如图3、图4所示。

（b）根据不同应用场合定制不同模板供程序调用输出，包括图框模板、图样模板、明晰表模板、下料表模板、标识汇总表模板、手动成型表模板、自动成型数据格式定义，表2为手动成型表模板。

（c）制定辅助文件格式及其内容，用于必要时程序对调用3D模型参数的合理处理与判断，包括余量添加表、器件类型匹配表、基准误差修正表、组件接线及分组表等。

（d）制定上述各类模板及辅助文件命名规范及调用规则。

（e）对3D软件进行二次开发，根据需求梳理详细功能项及其实现方式，如操作界面、控件方式、操作流程等。

5.实现成果

按上述技术途径开发出的功能控件如图5所示，各功能控件完全集成嵌入于3D软件中，与3D软件自带的线束或管道模块使用环境一致，为一体化操作。图6为半刚组件图纸创建操作界面，主要用于实现半刚组件批量出图，具有多项功能：如出图组件选择、图幅大小选择、组件投影方向选择、存放路径选择、输出精度控制等。图7为由上述功能控件自动创建生成的半刚组件图，几乎所有工作均有软件自动完成，人员仅需对各投影视图、表格、技术说明等的位置做适当调整或据情况对模板中已有常规技术说明进行补充完善。其他功能界面及数据输出情况相似。

上述工作实现了对原有设计文件的改进补充，大大提升了对射频电缆组件装配制造的工艺指导性，如折弯方式、组装顺序等，不同工序操作人员按对应文件完成相应工作，同时也为射频电缆组件制造流程的改善优化提供了技术支撑，实现其装配制造可与其他组成零部件的加工装配过程并行开展，缩短制造周期。目前该项工作已在一定范围进行了实际应用。

结语

上述工作是解决长期制约产品研发制造困境的一次实践，以射频电缆组件产品为突破点，基于较小投入实现了从3D模型到实际应用的转化，对3D技术在其他类型产品或专业领域的应用有一定借鉴意义。

［1］吴敏.3D应用程序开发的强大动力——数据接口组件InterOp［J］.CAD/CAM与制造业信息化，2006（6）：61-63.

The RF cable components are important parts of electronic devices， which may have a great improvement on design and manufacture by 3D technology. This paper illustrates a case that solves the data acquirement from RF cable components 3D model for the practical and efficient use on design and manufacture. The work conducted may have a positive effect on RF Cable Components field.

3D Technology；RF Cable Components；Semi-Rigid Components；Flexible Components

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