Tích hợp Điện Cơ trong Fusion 360: Quy trình Thiết kế Sản phẩm Thực tiễn

Thiết kế điện và cơ khí không còn là các ngành riêng biệt nữa

Kỹ thuật điện cơ thường liên quan đến các thiết bị riêng lẻ như rơle, solenoid, contactor, động cơ và bộ truyền động. Trong mỗi ví dụ, năng lượng điện tạo ra chuyển động hoặc điều khiển một hành động cơ học.

Phát triển sản phẩm hiện đại vượt xa các thành phần riêng lẻ này. Hầu hết các sản phẩm điện tử hiện nay đều phụ thuộc vào sự phối hợp chặt chẽ giữa thiết kế công nghiệp, kỹ thuật cơ khí, kỹ thuật điện và phát triển bảng mạch in.

Bảng mạch không thể được thiết kế riêng biệt với vỏ máy. Đầu nối phải thẳng hàng với các lỗ mở bên ngoài. Nút nhấn phải nằm sau bề mặt dễ tiếp cận. Màn hình phải luôn nhìn thấy được qua viền. Lỗ gắn phải khớp với các chốt cơ khí. Linh kiện sinh nhiệt phải nằm trong giới hạn nhiệt cho phép.

Vỏ máy cũng không thể được hoàn thiện nếu không hiểu rõ bảng mạch in. Chiều cao linh kiện ảnh hưởng đến khoảng trống bên trong. Đường đi của cáp ảnh hưởng đến hình dạng thành vỏ. Việc truy cập bảo trì quyết định vị trí nắp đậy. Tương thích điện từ có thể yêu cầu che chắn, tính năng nối đất hoặc tách biệt giữa mạch nguồn và tín hiệu.

Mối quan hệ này thể hiện mức độ tích hợp điện cơ cao hơn. Nó kết nối cấu trúc vật lý của sản phẩm với hệ thống điện cung cấp chức năng cho sản phẩm.

Hình 1. Một bộ lắp ráp điện cơ đại diện kết hợp bảng mạch in, vỏ máy, công tắc, đầu nối và các chi tiết cơ khí.

Trong một bộ lắp ráp điển hình, một bảng mạch in có thể được cố định vào vỏ đúc bằng bốn con ốc. Hai nút nhấn có thể thẳng hàng với các lỗ mở trên bảng điều khiển trước. Một jack kết nối có thể đi qua một lỗ mở khác. Mỗi chi tiết phải vừa vặn chính xác trước khi bắt đầu sản xuất.

Một vài milimét sai lệch có thể ngăn cản việc lắp ráp. Một đầu nối có thể va chạm vào thành vỏ. Màn hình có thể nằm ngoài khu vực quan sát. Lỗ gắn có thể chồng lên vùng đồng. Một linh kiện có thể ngăn nắp đậy đóng lại.

Những lỗi này rất tốn kém vì chúng thường bị ẩn cho đến khi một nguyên mẫu vật lý được lắp ráp. Đến giai đoạn đó, bảng mạch in có thể đã được sản xuất. Vỏ máy có thể đã được gia công hoặc đúc. Dụng cụ tùy chỉnh có thể đã được đặt hàng.

Môi trường thiết kế tích hợp giúp kỹ sư phát hiện các xung đột này khi sản phẩm vẫn còn dưới dạng hình học kỹ thuật số.

Tại sao việc bàn giao kỹ thuật truyền thống tạo ra rủi ro có thể tránh được

Sản phẩm điện cơ thường liên quan đến nhiều chuyên gia khác nhau. Mỗi chuyên gia làm việc từ một góc độ kỹ thuật riêng và quản lý các giới hạn thiết kế khác nhau.

Nhà thiết kế công nghiệp xác định tổng thể hình dáng, cách người dùng tương tác, hình dạng và môi trường hoạt động dự kiến. Vai trò này quyết định sản phẩm sẽ trông như thế nào và cách mọi người sẽ sử dụng nó ra sao.

Kỹ sư cơ khí chuyển đổi ý tưởng đó thành cấu trúc có thể sản xuất được. Độ dày tường, lựa chọn vật liệu, bu lông, xương sống, chốt, gioăng, bản lề và giá đỡ bên trong đều phải được xem xét.

Kỹ sư điện phát triển kiến trúc mạch. Điều này bao gồm chuyển đổi nguồn, điều chỉnh tín hiệu, xử lý, truyền thông, bảo vệ và mạch giao diện.

Nhà thiết kế PCB chuyển sơ đồ mạch thành bo mạch có thể sản xuất. Các thành phần phải được đặt, đường mạch được đi, mặt phẳng được tạo và các quy tắc chế tạo được đáp ứng.

Kỹ sư sản xuất sau đó xem xét trình tự lắp ráp, truy cập dụng cụ, dung sai, điểm kiểm tra, nhãn mác và hiệu quả sản xuất.

Mỗi chuyên ngành có thể sử dụng một nền tảng phần mềm riêng biệt. Nhóm cơ khí có thể trao đổi tệp STEP. Nhóm PCB có thể gửi bản vẽ bo mạch qua DXF. Vị trí thành phần có thể được xem xét qua bảng tính, ảnh chụp màn hình hoặc bình luận email.

Cách tiếp cận phân mảnh này tạo ra một số vấn đề lặp đi lặp lại:

Hình học trở nên lỗi thời. Một nhóm có thể tiếp tục làm việc trên phiên bản vỏ hoặc PCB cũ hơn.

Mục đích thiết kế trở nên không rõ ràng. Một lỗ mở cơ khí có thể trông như có thể di chuyển, mặc dù nó được gắn với một đầu nối bên ngoài cố định.

Thay đổi đòi hỏi xuất file lặp đi lặp lại. Mỗi lần sửa đổi tạo ra một tệp khác, một lần chuyển giao khác và một cơ hội khác gây nhầm lẫn.

Kiểm tra va chạm xảy ra quá muộn. Mô hình cơ khí và điện có thể chỉ được kết hợp gần cuối quá trình phát triển.

Quyền sở hữu trở nên phân mảnh. Các nhóm có thể không biết mô hình nào đại diện cho cấu hình sản phẩm được phê duyệt.

Do đó, một quy trình làm việc thành công phải cung cấp nhiều hơn là chỉ tương thích tệp. Nó phải duy trì mối quan hệ đáng tin cậy giữa PCB, vỏ, các tính năng cơ khí và hình học thành phần.

Một ví dụ thực tế: Vỏ thiết bị y tế nhỏ gọn

Hãy xem xét một thiết bị y tế nhỏ gọn được thiết kế trong Autodesk Fusion 360. Sản phẩm bao gồm một màn hình LCD nhỏ, bốn nút nhấn tròn, một đầu nối vuông, hai giắc cắm hướng về phía trước và một đầu nối USB ở bên cạnh.

Vỏ sử dụng kiểu dáng công nghiệp chức năng. Bề ngoài dựa trên các bề mặt đơn giản, các cạnh bo tròn và các góc bo hạn chế. Cấu trúc bên trong chứa các xương sống, các chốt gắn, giá đỡ và các tính năng giữ cáp.

Hình 2. Vỏ thiết bị y tế được chuẩn bị cho việc tích hợp PCB và các thành phần có dây.

Sản phẩm có vẻ đơn giản. Tuy nhiên, ngay cả một vỏ nhỏ cũng đòi hỏi nhiều quyết định phối hợp.

Màn hình LCD phải căn chỉnh với cửa sổ nhìn phía trước. Khu vực hoạt động của nó phải luôn hiển thị bất chấp sai số lắp ráp. Cáp màn hình cũng cần đủ không gian để uốn cong.

Các nút nhấn cần có khoảng cách phù hợp. Thân công tắc của chúng phải vừa với phía sau bảng điều khiển trước. Hành trình của chúng phải phù hợp với bất kỳ nắp nút đúc hoặc màng bên ngoài nào.

Đầu nối USB phải nằm ở độ sâu chính xác. Phích cắm cáp phải vào mà không va chạm với vỏ. Lỗ mở cũng cần đủ khoảng cách cho các vỏ cáp thương mại khác nhau.

Hai jack phía trước có thể cần đai ốc hoặc phần cứng giữ. Dụng cụ lắp ráp phải tiếp cận các bộ phận cố định này mà không bị cản trở bởi PCB hoặc tường bên trong.

Các chốt gắn PCB phải hỗ trợ bảng mà không tạo ra ứng suất quá mức. Lỗ vít của chúng phải tránh xa đồng, đường mạch và linh kiện gần đó.

Vỏ cũng phải cung cấp đủ không gian cho dây, nhãn, cách điện và sai số sản xuất.

Ví dụ này minh họa tại sao tích hợp sản phẩm không thể chỉ đơn giản là đặt một bảng mạch hình chữ nhật vào trong hộp.

Bắt đầu với phong bì cơ khí, không phải kích thước bảng tùy ý

Giai đoạn chính thức đầu tiên là xác định hình dạng PCB. Quyết định này nên theo phong bì cơ khí bên trong thay vì sở thích điện tùy ý.

Kỹ sư cơ khí bắt đầu bằng cách xác định không gian sử dụng bên trong vỏ. Các chốt gắn, độ dày tường, xương sườn, bộ phận cố định, màn hình, công tắc, đầu nối và kênh cáp làm giảm diện tích bảng có thể sử dụng.

Bảng đặt quá gần tường vỏ có thể gây ra vấn đề lắp ráp. Sai số sản xuất có thể gây tiếp xúc thỉnh thoảng. Cạnh bảng cũng có thể cần khoảng cách bổ sung cho việc ghép bảng hoặc định tuyến.

Fusion 360 cho phép kỹ sư tạo mặt phẳng xây dựng lệch so với bề mặt gắn PCB. Đường viền bảng sau đó có thể được phác thảo trực tiếp trên mặt phẳng đó.

Đường viền nên bao gồm nhiều hơn chỉ chu vi bên ngoài. Lỗ gắn, khe, vùng hạn chế, phần cắt và vùng cấm cơ khí nên được xác định sớm.

Phác thảo kết quả có thể được chuyển đổi thành PCB để sử dụng trong môi trường điện tử Fusion. Điều này tạo ra mối quan hệ ban đầu giữa mô hình cơ khí và thiết kế điện.

Hình 3. Phác thảo cơ khí được chuyển đổi thành định nghĩa PCB hai chiều.

Cách tiếp cận này cung cấp cho kỹ sư điện hình dạng bảng dựa trên hình học sản phẩm thực tế. Nó tránh tạo ra một PCB sau này buộc phải thay đổi không cần thiết đối với vỏ.

Đường viền bảng mạch nên được coi là một giao diện được kiểm soát. Bất kỳ thay đổi sau này có thể ảnh hưởng đến vị trí linh kiện, định tuyến mạch, chi phí sản xuất, truy cập lắp ráp và hành vi điện từ.

Trước khi phát hành đường viền, kỹ sư cơ khí nên xác minh một số câu hỏi.

Có thể đưa bảng mạch vào trong vỏ mà không cần nghiêng vượt quá không gian có sẵn không?

Mỗi con vít có thể được lắp đặt bằng công cụ dự định không?

Các đầu nối cạnh có thể tiếp cận sau khi lắp ráp không?

Có đủ không gian cho việc đi dây và bán kính uốn cáp không?

Các thành phần dễ vỡ có được bảo vệ khỏi tải cơ học không?

Bo mạch có thể được tháo ra trong quá trình bảo trì mà không cần ngắt kết nối các cụm không liên quan không?

Đường viền PCB tốt nhất không phải lúc nào cũng là đường viền lớn nhất có thể. Một bo mạch nhỏ hơn một chút có thể đơn giản hóa lắp ráp, cải thiện lưu thông không khí và cung cấp dung sai nhiều hơn quanh đầu nối.

Vùng cấm cơ học phải mang ý định thiết kế rõ ràng.

Chỉ có đường viền bo mạch không truyền đạt hết mọi hạn chế vật lý. Mô hình cơ học cũng nên xác định các thể tích nơi cấm thành phần, đồng hoặc chốt cố định.

Ví dụ, một vít vỏ có thể xuyên qua khu vực PCB. Nhóm điện phải dành đủ khoảng trống xung quanh đầu và thân vít.

Một gân đúc có thể chiếm không gian phía trên một vùng của bo mạch. Các thành phần thấp có thể vừa dưới đó, trong khi tụ điện hoặc đầu nối cao thì không.

Cáp màn hình có thể quét qua bo mạch trong quá trình lắp ráp. Các thành phần trong đường đi đó có thể làm hỏng cáp hoặc ngăn cản việc lắp đặt.

Ngăn chứa pin có thể chia sẻ một bên của vỏ. Đường chèn pin phải luôn thông thoáng, ngay cả khi pin không có trong mô hình lắp ráp cuối cùng.

Những hạn chế này nên được thể hiện dưới dạng hình học cấm rõ ràng. Chúng không nên dựa vào bình luận không chính thức hoặc ảnh chụp màn hình.

Nhà thiết kế điện cũng cần hiểu lý do đằng sau mỗi hạn chế. Một bức tường cấu trúc cố định khác với một đặc điểm thẩm mỹ có thể di chuyển. Ranh giới khe hở được quy định khác với vùng truy cập dịch vụ ưu tiên.

Ý định thiết kế rõ ràng giúp các nhóm thương lượng thay đổi một cách thông minh. Nó ngăn kỹ sư xem mọi đặc điểm hình học đều cứng nhắc như nhau.

Việc chọn thành phần phải bao gồm xác thực gói vật lý.

Sau khi nhận định nghĩa bo mạch, kỹ sư điện phát triển hoặc hoàn thiện sơ đồ mạch. Các thành phần được chọn theo yêu cầu điện, tính sẵn có, trạng thái vòng đời, chi phí và hiệu suất.

Tuy nhiên, một thành phần phù hợp về điện vẫn có thể không phù hợp về cơ học.

Bộ chuyển đổi điện có thể đáp ứng yêu cầu điện áp và dòng điện nhưng vượt quá chiều cao cho phép. Một đầu nối có thể có số chân đúng nhưng sử dụng hướng gắn không tương thích. Một tụ điện có thể vừa với bo mạch nhưng ngăn cản việc đóng vỏ.

Do đó, mỗi thiết bị quan trọng nên được liên kết với một mô hình vật lý chính xác.

Mô hình nên thể hiện kích thước thực của thân, vị trí chân cắm, mặt phẳng gắn, hướng kết nối đầu nối và chiều cao tối đa của thành phần.

Chất lượng mô hình rất quan trọng. Một khối chữ nhật đơn giản có thể hỗ trợ phát hiện va chạm cơ bản. Nó có thể không hiển thị chuyển động của chốt, khoảng trống đúc cáp, truy cập vít hoặc biến thể sản xuất.

Các thành phần có tương tác bên ngoài cần được chú ý đặc biệt:

Đầu nối phải căn chỉnh với các khe mở và cho phép cáp được chèn vào.

Màn hình phải căn chỉnh với cửa sổ, viền và bề mặt cảm ứng.

Công tắc phải phù hợp với bộ truyền động cơ học và hành trình yêu cầu.

Đèn LED phải thẳng hàng với ống dẫn sáng hoặc khe mở trên bảng điều khiển.

Tản nhiệt phải tránh xa tường và các chướng ngại luồng khí.

Biến áp và cuộn cảm có thể gây lo ngại về chiều cao, trọng lượng và rung động.

Khối đầu cuối cần truy cập dây và khoảng trống cho tua vít.

Các linh kiện có thể bảo trì cần không gian tháo lắp và truy cập của con người.

Khi đã chọn gói linh kiện, chúng có thể được đặt ở cả hai mặt của PCB. Bảng mạch sau đó có thể được xem xét như một cụm ba chiều.

Quyết định đặt linh kiện không chỉ dựa trên kết nối điện

Việc đặt linh kiện thường được mô tả như một bài toán tối ưu hóa điện. Nhà thiết kế giảm thiểu chiều dài đường mạch, quản lý đường trả tín hiệu, tách các mạch gây nhiễu và đặt các linh kiện khử nhiễu gần tải của chúng.

Những cân nhắc đó vẫn rất quan trọng. Tuy nhiên, hình dạng vỏ máy lại đưa ra một bộ giới hạn khác.

Một bộ điều chỉnh điện áp có thể cần đặt gần đầu vào pin. Nó cũng có thể cần luồng khí hoặc dẫn nhiệt đến vỏ máy.

Một đầu nối truyền thông có thể cần thẳng hàng với khe mở bên ngoài. Vị trí của nó có thể được cố định cơ khí trước khi bắt đầu đi dây.

Một cảm biến gia tốc dùng để giám sát máy móc có thể cần hướng đặt cụ thể. Nó cũng có thể cần cách ly khỏi quạt rung hoặc các linh kiện từ chuyển mạch.

Phần điện áp cao có thể cần tách biệt với các giao diện điện áp thấp. Vách ngăn cơ khí hoặc tính năng nối đất có thể ảnh hưởng đến bố trí cuối cùng.

Các điều khiển dành cho người dùng phải luôn dễ tiếp cận. Các đầu nối chẩn đoán bên trong có thể cần kỹ thuật viên truy cập nhưng không cần khe mở bên ngoài.

Sự kết hợp giữa ưu tiên điện và cơ khí này tạo ra một cấu trúc phân cấp đặt linh kiện.

Thứ nhất, đặt các linh kiện có giao diện bên ngoài cố định. Bao gồm các đầu nối, màn hình, công tắc, đèn báo, ăng-ten và cảm biến bên ngoài.

Thứ hai, đặt các thiết bị liên quan đến tính năng cơ khí hoặc nhiệt. Chúng có thể bao gồm tản nhiệt, điểm nối đất khung, biến áp nặng hoặc các linh kiện gắn trên miếng dẫn nhiệt.

Thứ ba, đặt các linh kiện quan trọng về điện. Các giai đoạn nguồn, bộ dao động, mạch tiền khuếch đại tương tự, bộ nhớ và giao diện tốc độ cao thường có yêu cầu bố trí nghiêm ngặt.

Cuối cùng, đặt các linh kiện linh hoạt như điện trở, tụ điện nhỏ và các thiết bị logic chung.

Cấu trúc phân cấp này giảm thiểu sự gián đoạn sau này. Di chuyển một đầu nối sau khi đi dây có thể buộc phải thay đổi hàng chục đường mạch. Di chuyển một linh kiện thụ động thường tạo ra ít công việc lại hơn nhiều.

Một sự lệch nhỏ của USB có thể kích hoạt một thiết kế lại lớn

Sau khi đặt ban đầu, toàn bộ bảng mạch in (PCB) nên được đẩy vào cụm cơ khí ba chiều.

Trong thiết bị ví dụ, đánh giá này cho thấy đầu nối USB không thẳng hàng với khe mở của vỏ máy.

Hình 4. Vị trí ban đầu của đầu nối USB không khớp với khe mở cơ khí.

Xung đột có vẻ đơn giản. Tuy nhiên, tác động của nó phụ thuộc vào thời điểm phát hiện.

Trước khi định tuyến, đầu nối thường có thể di chuyển với nỗ lực hạn chế. Sơ đồ mạch không thay đổi. Các thành phần gần đó có thể cần điều chỉnh vị trí nhỏ.

Sau khi định tuyến, di chuyển đầu nối có thể làm gián đoạn các cặp vi sai, đường trả về đất, đường nguồn, che chắn và các thành phần gần đó.

Sau khi chế tạo nguyên mẫu, thay đổi có thể yêu cầu phiên bản PCB mới và một nguyên mẫu vỏ khác.

Sau khi làm khuôn, xung đột đầu nối có thể trở thành vấn đề thương mại lớn.

Đây là lý do tại sao việc xác nhận vị trí quan trọng phải diễn ra trước khi bắt đầu định tuyến chi tiết.

Chỉnh sửa giao diện trước khi khóa bố cục điện.

Nhóm cơ khí xem xét xung đột và cung cấp hướng dẫn chỉnh sửa chính xác. Trong ví dụ này, đầu nối USB phải chuyển sang mặt bảng đối diện và dịch khoảng 100 mil theo trục Y.

Nhà thiết kế điện cập nhật vị trí thành phần và trả lại bảng mạch in cho nhóm lắp ráp cơ khí.

Hình 5. Vị trí đầu nối được chỉnh sửa căn chỉnh với lỗ mở vỏ.

Đầu nối hiện đã căn chỉnh đúng, nhưng chỉ căn chỉnh thôi là chưa đủ.

Nhóm nên mô phỏng việc cắm cáp. Các phích cắm USB thương mại sử dụng kích thước vỏ ngoài khác nhau. Một lỗ mở chấp nhận một loại cáp có thể từ chối loại khác.

Độ sâu của đầu nối cũng phải được xem xét. Đầu nối đặt quá sâu trong vỏ có thể ngăn cản việc kết nối đầy đủ. Đầu nối đặt quá xa bên ngoài có thể chịu tải cơ học.

Bất kỳ tab gắn hoặc tính năng che chắn nào cũng nên giữ được truy cập trong quá trình hàn và kiểm tra.

Lỗ mở vỏ cũng có thể cần giảm cạnh. Hình học sắc nhọn có thể làm hỏng cáp hoặc cản trở việc cắm nghiêng.

Việc xác nhận này chuyển đổi kiểm tra căn chỉnh trực quan thành đánh giá khả năng sử dụng thực tế.

Các thành phần quan trọng nên được khóa trước khi định tuyến đường mạch.

Khi tất cả các thành phần bị ràng buộc bên ngoài và quan trọng về cơ học được phê duyệt, vị trí của chúng nên được khóa lại.

Khóa giúp ngăn chặn việc di chuyển vô tình trong quá trình tối ưu hóa điện. Nó cũng truyền đạt rằng bất kỳ thay đổi sau này đều cần xem xét đa ngành.

Kỹ sư điện có thể định tuyến tín hiệu xung quanh các giao diện cố định.

Các thiết bị ít quan trọng hơn có thể vẫn di chuyển được. Điện trở, tụ điện và các thành phần nhỏ khác thường có thể di chuyển để cải thiện luồng đường mạch hoặc giảm tắc nghẽn.

Mạch tốc độ cao đòi hỏi sự chú ý cẩn thận. Các cặp vi sai nên duy trì hình học kiểm soát. Đường dẫn đồng hồ nên giữ ngắn. Dòng điện trả về nên có mặt phẳng tham chiếu liên tục.

Đường dẫn nguồn phải hỗ trợ dòng điện yêu cầu. Việc giảm nhiệt, trọng lượng đồng, số lượng via và chiều rộng dẫn điện phải phù hợp.

Các vùng tương tự có thể cần tách biệt khỏi các phần nguồn chuyển mạch. Các đầu vào nhạy cảm nên tránh các thành phần từ nhiễu và các cạnh số nhanh.

Các yêu cầu điện này nên được đáp ứng mà không vi phạm các giới hạn cơ khí đã được xác định.

PCB đã định tuyến phải trở lại lắp ráp cơ khí.

Hoàn thành định tuyến mạch không kết thúc quá trình điện cơ. Bảng mạch đã định tuyến cuối cùng phải trở lại mô hình sản phẩm ba chiều.

Cập nhật cuối cùng này có thể bao gồm các thành phần đã di chuyển trong quá trình định tuyến. Nó cũng có thể bao gồm các vùng đồng được sửa đổi, phần cứng gắn thêm, bộ phận che chắn, đầu nối kiểm tra hoặc tính năng sản xuất.

Nhóm cơ khí nên thực hiện một đánh giá can thiệp hoàn chỉnh khác.

Đánh giá nên xem xét khoảng cách thành phần với tường, đóng nắp, truy cập chốt, định tuyến cáp, không gian nhãn và trình tự lắp ráp.

PCB có thể vừa trong vỏ nhưng không thể lắp đặt. Ví dụ, đầu nối USB có thể yêu cầu bảng mạch vào theo góc trước khi hạ xuống các chốt gắn.

Fusion 360 có thể được sử dụng để kiểm tra chuyển động này qua vỏ. Kỹ sư có thể xác định xem các bức tường, xương sườn hoặc đầu nối gần đó có chặn đường chèn hay không.

Loại suy luận lắp ráp động này là cần thiết. Mô hình tĩnh không va chạm không đảm bảo sản phẩm có thể sản xuất được.

Trình tự lắp ráp là một phần của kiến trúc sản phẩm.

Mỗi sản phẩm điện cơ đều có trình tự lắp ráp, dù được lên kế hoạch hay phát hiện trên dây chuyền sản xuất.

Một trình tự tốt cho phép lắp các thành phần mà không cần xử lý quá mức, biến dạng tạm thời hoặc dụng cụ chuyên dụng.

Một trình tự kém có thể yêu cầu người vận hành uốn cong cáp mạnh, giữ nhiều bộ phận cùng lúc hoặc lắp các chốt ẩn.

Nhóm thiết kế nên ghi lại trình tự dự kiến trước khi phát hành cuối cùng.

Đối với thiết bị ví dụ, một trình tự có thể là:

Lắp màn hình và các thành phần bảng điều khiển phía trước.

Cố định các jack có dây và định tuyến cáp của chúng.

Chèn PCB theo góc yêu cầu.

Căn chỉnh đầu nối USB với lỗ mở bên.

Hạ bảng mạch xuống các chốt gắn.

Lắp vít PCB với lực siết được phê duyệt.

Kết nối dây bên trong và kiểm tra giảm căng.

Đóng vỏ và thực hiện kiểm tra chức năng.

Xem xét các bước này bằng kỹ thuật số có thể phát hiện các vấn đề truy cập trước khi tài liệu sản xuất được chuẩn bị.

Khoảng cách đầu nối phải bao gồm cả thành phần ghép nối.

Một sai lầm thiết kế phổ biến là mô hình hóa đầu nối bảng mạch nhưng không mô hình hóa phích cắm ghép nối của nó.

Ổ cắm có thể vừa vặn hoàn hảo bên trong vỏ. Bộ cáp thực tế có thể cần nhiều không gian hơn nhiều.

Các đầu nối công nghiệp thường bao gồm vít khóa, chốt, vỏ giảm căng hoặc lối ra nghiêng. Các khối đầu cuối yêu cầu không gian uốn dây dẫn và truy cập dụng cụ.

Các đầu nối Ethernet có thể cần khoảng trống cho chốt RJ45. Các đầu nối tròn có thể yêu cầu không gian để siết bằng tay. Các đầu cuối có thể tháo rời phải có chỗ để rút ra.

Do đó, các đánh giá thiết kế nên bao gồm các thành phần ghép nối đại diện.

Với sản phẩm sử dụng nhiều nhà cung cấp cáp, nhóm nên mô hình bao bọc đầu nối lớn nhất được chấp thuận. Điều này giảm các vấn đề tương thích thực địa.

Bán kính uốn cáp cũng quan trọng. Cáp mềm không phải lúc nào cũng có thể uốn ngay sau khi rời đầu nối. Uốn quá mức có thể làm hỏng dây dẫn hoặc tạo ra căng thẳng lâu dài.

Những mối quan tâm này đặc biệt quan trọng với thiết bị công nghiệp về chuyển động, điều khiển và truyền thông. Kỹ sư đánh giá phần cứng thay thế cũng có thể cần so sánh truy cập đầu nối trên các nền tảng điều khiển chuyển động và bộ truyền động khác nhau.

Thiết kế nhiệt nên bắt đầu trong giai đoạn đặt linh kiện

Quản lý nhiệt không thể trì hoãn đến khi hoàn thành vỏ.

Bộ chuyển đổi công suất, bộ xử lý, bộ điều khiển động cơ, thiết bị truyền thông và đèn nền màn hình đều có thể sinh nhiệt. Vị trí của chúng ảnh hưởng đến nhiệt độ cục bộ và luồng không khí tổng thể.

Bảng dữ liệu linh kiện có thể chỉ giới hạn nhiệt độ hoạt động. Tuy nhiên, nhiệt độ không khí xung quanh không luôn đại diện cho nhiệt độ mối nối bên trong.

Các nguồn nhiệt gần nhau có thể tạo điểm nóng cục bộ. Vỏ kín có thể giữ nhiệt. Tường nhựa có thể dẫn nhiệt kém.

Fusion 360 cho phép mô hình cơ khí bao gồm tản nhiệt, lỗ thông gió, miếng nhiệt và đường dẫn dẫn điện.

Bố trí PCB có thể hỗ trợ quản lý nhiệt thông qua trải đồng, lỗ nhiệt và tách biệt linh kiện.

Cần xem xét một số câu hỏi sau:

Nhiệt đi vào vỏ ở đâu?

Đối lưu tự nhiên có thể làm không khí di chuyển qua thể tích bên trong không?

Các linh kiện nhạy cảm với nhiệt độ có nằm gần nguồn nhiệt lớn không?

Nhiệt có thể truyền vào khung hoặc tường vỏ không?

Bụi, độ ẩm hoặc yêu cầu quy định có ngăn cản thông gió không?

Sản phẩm có cần làm mát bằng quạt không, và làm thế nào để phát hiện sự cố quạt?

Thiết kế nhiệt thường đòi hỏi thỏa hiệp. Di chuyển thiết bị công suất gần tường vỏ có thể cải thiện dẫn nhiệt nhưng làm phức tạp việc định tuyến điện.

Mô hình tích hợp làm cho những thỏa hiệp này trở nên rõ ràng với mọi ngành kỹ thuật.

Tương thích điện từ cũng có khía cạnh cơ học

Tương thích điện từ thường được xem như một vấn đề định tuyến PCB. Thực tế, thiết kế vỏ ảnh hưởng mạnh đến phát xạ và khả năng miễn dịch.

Vị trí đầu nối ảnh hưởng đến sự ghép cáp. Kết thúc che chắn ảnh hưởng đến đường dẫn dòng điện tần số cao. Các đường nối vỏ có thể trở thành khe phát sóng.

Cáp nguồn và tín hiệu không nên bị ép đi qua cùng một đường đi hạn chế. Các kết nối analog nhạy cảm có thể cần tách biệt khỏi dây dẫn động cơ hoặc chuyển mạch.

Vỏ kim loại có thể cung cấp che chắn, nhưng chỉ khi các nắp, đường nối, chốt và điểm nối đất được thiết kế đúng cách.

Vỏ nhựa có thể cần che chắn bên trong, lớp phủ dẫn điện, đầu nối lọc hoặc kiểm soát chế độ chung cẩn thận.

Các kết nối đất bảo vệ và đất khung phải luôn đáng tin cậy về mặt cơ học. Điểm nối đất không nên phụ thuộc vào sự thâm nhập sơn hoặc áp lực tiếp xúc không kiểm soát.

Mô hình PCB nên xác định các kết nối khung và vùng kết thúc chắn. Mô hình cơ khí nên giữ các đường dẫn trở kháng thấp đến vỏ bọc.

Những tính năng này nên được xem xét trước khi thử nghiệm tuân thủ nguyên mẫu. Thay đổi điện từ muộn có thể ảnh hưởng đến cả công cụ PCB và vỏ bọc.

Khả năng bảo trì đòi hỏi không gian không xuất hiện trên sơ đồ mạch.

Một sản phẩm có thể dễ sản xuất nhưng khó bảo trì.

Kỹ thuật viên bảo trì có thể cần truy cập cầu chì, pin, bộ nhớ tháo rời, cổng chẩn đoán, khối đầu cuối hoặc mô-đun truyền thông có thể thay thế.

Thiết kế cơ khí phải cung cấp đủ không gian cho tay, dụng cụ và linh kiện thay thế.

Một cầu chì có thể nhìn thấy nhưng không thể tháo bằng kìm tiêu chuẩn. Một vít đầu cuối có thể nằm sau bó cáp. Một đầu nối chẩn đoán có thể yêu cầu tháo toàn bộ PCB.

Truy cập bảo trì nên được mô phỏng bằng các vùng làm việc công cụ thực tế.

Nhà thiết kế cũng nên xem xét điều kiện thực tế. Kỹ thuật viên công nghiệp có thể đeo găng tay. Ánh sáng có thể hạn chế. Thiết bị có thể vẫn được gắn bên trong tủ điều khiển.

Đầu nối nên dễ nhận biết. Phân cực nên ngăn chặn việc cắm sai. Nhãn nên vẫn nhìn thấy sau khi đi dây.

Khi tính khả năng bảo trì được đưa vào sớm, sản phẩm cuối cùng sẽ dễ hỗ trợ hơn trong suốt vòng đời hoạt động.

Phân tích dung sai ngăn ngừa sự tự tin sai lầm vào hình học CAD hoàn hảo.

Mô hình kỹ thuật số thường đại diện cho kích thước danh nghĩa. Các bộ phận vật lý luôn có sự biến đổi.

Dung sai định tuyến PCB, dung sai lỗ khoan, co rút vỏ khuôn, độ chơi của bu lông, vị trí đầu nối và biến đổi lắp ráp đều có thể ảnh hưởng đến sự vừa vặn.

Một đầu nối được căn chỉnh danh nghĩa có thể bị lệch trong sản xuất. Một bảng mạch vừa khít với tường có thể chạm vào trong một số bộ lắp ráp.

Do đó, các giao diện quan trọng cần có biên độ dung sai.

Nhóm thiết kế nên xác định chuỗi kích thước giữa các điểm gắn và giao diện bên ngoài. Căn chỉnh đầu nối nên tham chiếu từ cùng các điểm chuẩn cơ khí được sử dụng trong quá trình lắp ráp.

Lỗ gắn có thể sử dụng khoảng cách kiểm soát để cho phép điều chỉnh. Các khe hở có thể cần thêm không gian quanh các đầu nối thương mại.

Tuy nhiên, khoảng cách quá lớn có thể làm giảm vẻ ngoài, khả năng chống xâm nhập hoặc hỗ trợ cơ học.

Phân tích dung sai giúp kỹ sư chọn thiết kế cân bằng thay vì chỉ dựa vào kiểm tra bằng mắt.

Thiết kế cho sản xuất phải bao gồm cả bảng mạch và vỏ bọc.

Thiết kế PCB cho sản xuất bao gồm khoảng cách đường mạch, vòng tròn vành, kích thước khoan, khoảng cách lớp hàn, khoảng cách linh kiện và yêu cầu lắp ráp.

Thiết kế cơ khí cho sản xuất bao gồm độ dày thành, góc nghiêng, khả năng tiếp cận dao cắt, bán kính uốn, hành vi vật liệu và phương pháp cố định.

Sản xuất điện cơ kết hợp cả hai lĩnh vực.

Ví dụ, một đầu nối có thể yêu cầu hàn sóng. Vị trí vỏ hộp của nó phải tương thích với quy trình hàn và việc làm sạch sau đó.

Một thành phần cao có thể tạo bóng trong quá trình kiểm tra quang học tự động. Giá đỡ cơ khí có thể chắn truy cập đến điểm kiểm tra.

Đầu nối ép chặt tạo ra lực chèn. Bo mạch và vỏ hộp phải chịu được lực đó mà không bị biến dạng quá mức.

Các thành phần nặng có thể cần giữ cố định thêm trong quá trình rung. Keo dán, kẹp hoặc giá đỡ có thể cần không gian trong vỏ hộp.

Lớp phủ bảo vệ có thể yêu cầu vùng cấm xung quanh các đầu nối, điểm kiểm tra và tiếp điểm nối đất.

Kiểm tra sản xuất có thể yêu cầu truy cập chốt pogo. Đồ gá kiểm tra cần các điểm cơ học đáng tin cậy và khu vực tiếp xúc không bị cản trở.

Những yêu cầu này nên được thêm vào trước khi sản phẩm đến giai đoạn phát hành cuối cùng.

Nghiên cứu trường hợp công nghiệp: Nút giám sát máy móc từ xa

Hãy xem xét một nút giám sát tình trạng nhỏ gọn được lắp đặt gần máy móc quay.

Thiết bị có thể thu thập tín hiệu rung, nhiệt độ và tốc độ. Nó có thể truyền thông qua Ethernet công nghiệp hoặc mạng nhà máy khác.

Thiết kế điện bao gồm điều chỉnh tín hiệu tương tự, xử lý, cách ly, truyền thông, chuyển đổi nguồn và mạch bảo vệ.

Thiết kế cơ khí phải xử lý các đầu nối cáp, kết thúc lớp chắn, niêm phong vỏ hộp, hướng gắn và tiếp xúc môi trường.

Đầu vào cảm biến nên được giữ tách biệt khỏi các mạch nguồn ồn. Lớp chắn cáp yêu cầu chiến lược kết nối có chủ ý. Vỏ hộp phải cung cấp không gian cho đi dây hiện trường và bán kính uốn cong.

Một đầu nối có thể đúng về mặt điện nhưng không phù hợp cho kỹ thuật viên đeo găng tay. Vỏ hộp nhỏ gọn có thể giảm chi phí trong khi làm cho việc truy cập đầu cuối trở nên khó khăn.

Nút cũng có thể yêu cầu bề mặt gắn cứng. Rung cơ học từ máy có thể ảnh hưởng đến các linh kiện điện tử nhạy cảm bên trong.

Đánh giá tích hợp cho phép nhóm phân tích các tương tác này trước khi xây dựng phần cứng.

Các kỹ sư làm việc với hệ thống nhà máy hiện có cũng có thể so sánh nhu cầu tích hợp vật lý của các thành phần giám sát máy móc khác nhau.

Nghiên cứu trường hợp công nghiệp: Cổng điều khiển servo nhỏ gọn

Một ví dụ khác là cổng kết nối bộ điều khiển máy với nhiều bộ truyền động servo.

Thiết bị có thể chứa các cổng Ethernet công nghiệp, truyền thông nối tiếp cách ly, đầu vào kỹ thuật số, chỉ báo trạng thái và đầu vào nguồn 24 VDC.

Các đầu nối truyền thông cần truy cập từ bảng điều khiển phía trước. Đèn LED trạng thái phải thẳng hàng với ống dẫn sáng hoặc cửa sổ quan sát. Đầu nối nguồn cần không gian đi dây.

Bộ xử lý và thiết bị mạng có thể tạo ra nhiệt tập trung. Các thành phần cách ly tạo ra rào cản về vị trí đặt. Tín hiệu tốc độ cao yêu cầu định tuyến có kiểm soát.

Vỏ hộp có thể được gắn trên thanh DIN. Điều này tạo ra các hạn chế về chiều rộng, truy cập chốt khóa và thiết bị lân cận.

Một vỏ hẹp có vẻ hấp dẫn vì tiết kiệm không gian tủ. Tuy nhiên, chiều rộng không đủ có thể buộc đầu nối phải đặt trên nhiều mặt và làm phức tạp việc đi dây.

Fusion 360 có thể hỗ trợ đánh giá hình dạng bảng, hướng đầu nối, gắn ray và trình tự lắp ráp trong một mô hình sản phẩm.

Nhóm có thể so sánh thiết kế bảng đơn với các bảng xếp chồng. Thiết kế xếp chồng có thể giảm chiều rộng nhưng tăng độ phức tạp đầu nối và mật độ nhiệt.

Những đánh đổi này trở nên dễ đánh giá hơn khi hình học điện và cơ học vẫn liên kết.

Nghiên cứu trường hợp công nghiệp: I/O phân tán cho môi trường khắc nghiệt.

Một đơn vị I/O phân tán tạo ra một vấn đề tích hợp đòi hỏi cao khác.

Sản phẩm có thể kết hợp đầu vào kỹ thuật số, kênh tương tự, đầu ra rơ le, truyền thông và điều chỉnh nguồn.

Dây trường cần không gian đầu cuối đáng kể. Ranh giới cách ly ảnh hưởng đến bố trí PCB. Các thành phần rơ le có thể tạo ra vấn đề về chiều cao và nhiệt.

Nếu vỏ yêu cầu cấp độ bảo vệ chống xâm nhập cao, các lỗ mở bên ngoài phải được giảm thiểu. Đầu nối, gioăng và ống cáp trở thành một phần của chiến lược bịt kín.

Các vách ngăn cơ học có thể tách điện áp nguy hiểm khỏi điện tử điện áp thấp. Khoảng cách rò rỉ và khoảng cách cách điện cần được giữ nguyên trên PCB và vỏ.

Vật liệu vỏ phải chịu được hóa chất, rung động, thay đổi nhiệt độ và tia cực tím nếu áp dụng.

Nhóm dịch vụ có thể cần thay thế điện tử mà không ngắt kết nối dây trường. Yêu cầu này có thể dẫn đến thiết kế đầu cuối có thể tháo rời hoặc kiến trúc đơn vị cơ sở.

Quyết định như vậy ảnh hưởng đến việc chọn đầu nối, hình dạng PCB, dụng cụ vỏ và chi phí sản phẩm.

Mô hình điện cơ sớm giúp nhóm đánh giá các lựa chọn kiến trúc này trước khi chúng trở thành cam kết tốn kém.

Quản lý thay đổi quan trọng không kém việc trao đổi hình học.

Một nền tảng tích hợp giảm thiểu việc chuyển giao tệp, nhưng các nhóm vẫn cần kiểm soát phiên bản nghiêm ngặt.

Mỗi giao diện chính nên có một chủ sở hữu được xác định rõ ràng. Lỗ mở vỏ có thể thuộc về nhóm cơ khí, trong khi chân cắm đầu nối thuộc về nhóm điện.

Một thay đổi đối với bất kỳ mục nào nên kích hoạt việc xem xét bởi cả hai nhóm.

Các mốc thiết kế có thể thiết lập các trạng thái được kiểm soát:

Trạng thái khái niệm: hình học vẫn linh hoạt trong khi kiến trúc được khám phá.

Trạng thái giao diện: đường viền bảng mạch, đầu nối, màn hình và điểm gắn trở nên được kiểm soát.

Trạng thái định tuyến: vị trí các thành phần quan trọng được khóa.

Trạng thái xác nhận: các kiểm tra nhiệt, cơ học, điện và sản xuất đã hoàn thành.

Trạng thái phát hành: dữ liệu sản xuất khớp với mô hình tích hợp đã được phê duyệt.

Mỗi trạng thái nên xác định những thay đổi nào được phép và ai phải phê duyệt chúng.

Các nhóm nên tránh các bản sao không được quản lý của hình học xuất khẩu. Một tệp STEP được lưu trên máy tính cục bộ có thể nhanh chóng trở nên lỗi thời.

Ghi chú phiên bản nên mô tả tác động kỹ thuật thay vì chỉ nêu thành phần đã di chuyển. Ghi chú nên giải thích lý do di chuyển và các giao diện đã được xác nhận lại.

Đánh giá liên ngành nên theo các giao diện sản phẩm.

Nhiều đánh giá thiết kế được tổ chức theo chuyên ngành. Kỹ sư điện đánh giá sơ đồ mạch. Kỹ sư cơ khí đánh giá vỏ máy. Nhà thiết kế PCB đánh giá bố cục.

Đánh giá điện cơ nên tập trung vào các giao diện.

Đánh giá đầu nối nên bao gồm vị trí đầu nối, hình học khe mở, khoảng cách cáp, che chắn, niêm phong, dán nhãn và truy cập lắp ráp.

Đánh giá màn hình nên bao gồm khu vực hoạt động, góc nhìn, áp lực gắn, định tuyến cáp, độ trong quang học và thay thế dịch vụ.

Đánh giá nhiệt nên bao gồm tổn thất thành phần, phân tán đồng, luồng không khí, dẫn nhiệt vỏ máy, điều kiện môi trường và giới hạn nhiệt độ.

Đánh giá nối đất nên bao gồm tham chiếu mạch, liên kết khung, che chắn cáp, tiếp xúc bộ khóa và yêu cầu quy định.

Phương pháp dựa trên giao diện này phát hiện các vấn đề mà các đánh giá theo chuyên ngành có thể bỏ sót.

Danh sách kiểm tra đánh giá điện cơ thực tế.

Trước khi bắt đầu định tuyến, xác minh các mục sau:

Đường viền PCB phù hợp với bao bọc cơ khí đã được phê duyệt.

Lỗ gắn kết căn chỉnh với các chốt và phần cứng của vỏ máy.

Các vùng cấm quan trọng được xác định và hiểu rõ.

Các đầu nối căn chỉnh với các khe mở của chúng.

Các phích cắm ghép nối có đủ không gian chèn và tháo.

Màn hình, công tắc và chỉ báo được căn chỉnh chính xác.

Các thành phần cao và nặng có khoảng cách đủ.

Các thiết bị nhiệt có đường dẫn tản nhiệt rõ ràng.

Định tuyến cáp và bán kính uốn đã được xem xét.

Công cụ lắp ráp có thể tiếp cận mọi bộ khóa cần thiết.

Sau khi định tuyến, xác minh các mục bổ sung sau:

Không có thành phần nào di chuyển vào vùng cấm cơ khí.

Bảng mạch có thể theo đúng đường chèn dự kiến.

Vỏ máy đóng lại mà không làm nén cáp.

Các bộ khóa có thể được lắp đặt bằng công cụ sản xuất.

Các điểm kiểm tra vẫn có thể tiếp cận được.

Các tính năng nối đất và che chắn vẫn nguyên vẹn.

Các giấy phép quy định không bị ảnh hưởng.

Phiên bản PCB được phê duyệt phù hợp với bộ lắp ráp cơ khí.

Gói sản xuất phù hợp với mô hình sản phẩm đã được xác nhận.

Kiểm tra nguyên mẫu nên xác nhận các giả định kỹ thuật số.

Tích hợp kỹ thuật số giảm rủi ro, nhưng không loại bỏ nhu cầu về nguyên mẫu.

Nguyên mẫu vật lý tiết lộ hành vi vật liệu, độ linh hoạt của cáp, cảm giác của đầu nối, khả năng hiển thị màn hình, truy cập bộ khóa và sự biến đổi trong lắp ráp.

Nguyên mẫu đầu tiên nên được xem như công cụ xác nhận thay vì thiết bị trình diễn.

Kỹ sư nên ghi lại mọi tương tác bất ngờ. Ngay cả khó khăn nhỏ trong lắp ráp cũng có thể trở thành vấn đề lớn trong sản xuất với số lượng lớn hơn.

Đánh giá nguyên mẫu nên bao gồm đại diện từ các nhóm điện, cơ khí, sản xuất, chất lượng và dịch vụ.

Nhóm nên so sánh trực tiếp bộ lắp ráp vật lý với mô hình CAD tích hợp.

Bất kỳ sự khác biệt nào có thể chỉ ra mô hình thành phần không chính xác, phiên bản lỗi thời, sai lệch sản xuất hoặc giả định dung sai chưa hoàn chỉnh.

Các sửa đổi nên trở lại mô hình kỹ thuật số. Nguyên mẫu không nên trở thành nguồn sửa đổi không được ghi chép riêng biệt.

Nơi Fusion 360 mang lại giá trị lớn nhất

Fusion 360 mang lại giá trị đặc biệt khi các quyết định thiết kế điện và cơ khí vẫn liên kết chặt chẽ.

Thiết bị nhỏ gọn được lợi vì các xung đột hình học nhỏ có thể ảnh hưởng đến toàn bộ kiến trúc.

Sản phẩm có nhiều giao diện bên ngoài được lợi vì vị trí đầu nối, màn hình, công tắc và chỉ báo phải luôn đồng bộ.

Thiết bị công nghiệp sản xuất số lượng thấp được lợi vì các nhóm có thể không có nền tảng doanh nghiệp riêng cho từng ngành kỹ thuật.

Nguyên mẫu phát triển nhanh được lợi vì thiết kế có thể thay đổi thường xuyên trong giai đoạn thử nghiệm ban đầu.

Sản phẩm sử dụng vỏ tùy chỉnh được lợi vì các tính năng cơ khí có thể đáp ứng trực tiếp yêu cầu PCB.

Nền tảng cũng hỗ trợ quy trình làm việc liên tục hơn. Hình học cơ khí có thể xác định PCB. Vị trí điện có thể trở lại vỏ. Cả hai nhóm có thể xem xét cùng một bối cảnh sản phẩm.

Sự liên tục này giảm số lần xuất thủ công và hạn chế rủi ro xem xét hình học lỗi thời.

Tích hợp không thay thế đánh giá kỹ thuật

Nền tảng thiết kế chung không tự động tạo ra sản phẩm đáng tin cậy.

Mô hình thành phần chính xác vẫn là cần thiết. Vùng cấm phải được xác định đúng. Các ràng buộc điện phải được tôn trọng. Độ dung sai cơ khí phải thực tế.

Kỹ sư cũng phải hiểu các quy trình sản xuất, vật liệu, yêu cầu quy định và điều kiện thực tế.

Phát hiện can thiệp tự động có thể nhận diện các vật thể rắn chồng lên nhau. Nó có thể không nhận ra một con vít không thể tiếp cận, một đường cong cáp không chấp nhận được hoặc một quy trình bảo trì gây nhầm lẫn.

Phân tích nhiệt phụ thuộc vào các giả định hợp lý về công suất và vật liệu. Hiệu suất điện từ vẫn đòi hỏi đánh giá thiết kế chuyên môn và thử nghiệm thực tế.

Phần mềm cải thiện sự phối hợp. Nó không thay thế trách nhiệm kỹ thuật.

Phương pháp phát triển sản phẩm hiệu quả hơn

Quy trình điện cơ đáng tin cậy có thể được tóm tắt qua nhiều giai đoạn liên kết.

Bắt đầu với chức năng sản phẩm và thiết kế công nghiệp. Xác định cách sản phẩm sẽ được sử dụng, gắn kết, kết nối và bảo trì.

Tạo bao bì cơ khí. Bao gồm tường vỏ, các tính năng gắn kết, giao diện người dùng và các hạn chế lắp đặt.

Xác định đường viền PCB từ bao bì đó. Bao gồm các lỗ gắn, các phần cắt và vùng cấm.

Phát triển sơ đồ mạch và chọn các thành phần đã được xác thực về mặt vật lý.

Đặt các thành phần cố định cơ học trước. Xem xét các đầu nối, màn hình, công tắc, chỉ báo và giao diện nhiệt.

Trả lại PCB ban đầu cho cụm cơ khí. Giải quyết mọi sự can thiệp lớn trước khi đi dây.

Khóa vị trí các linh kiện quan trọng. Hoàn thiện bố trí tín hiệu, nguồn và nối đất.

Trả lại PCB đã định tuyến để xác nhận cơ khí cuối cùng.

Xem xét trình tự lắp ráp, truy cập bảo trì, hành vi nhiệt, dung sai và yêu cầu sản xuất.

Xây dựng nguyên mẫu và so sánh với mô hình kỹ thuật số đã được phê duyệt.

Chỉ phát hành dữ liệu sản xuất sau khi cấu hình điện và cơ khí được đồng bộ.

Kết luận

Tích hợp điện cơ không phải là kiểm tra tương thích giai đoạn cuối. Nó là một quy trình kỹ thuật liên tục bắt đầu từ kiến trúc sản phẩm và tiếp tục đến khi phát hành sản xuất.

Hầu hết mọi sản phẩm điện tử đều phụ thuộc vào mối quan hệ thành công giữa PCB, vỏ bọc, đầu nối, bộ điều khiển, dây điện, hệ thống nhiệt và phương pháp lắp ráp.

Fusion 360 hỗ trợ mối quan hệ này bằng cách giữ thiết kế cơ khí, định nghĩa PCB, đặt linh kiện và xác thực ba chiều trong một môi trường kết nối.

Quy trình thực tế bắt đầu với thiết kế công nghiệp và phát triển vỏ bọc. Nhóm cơ khí xác định hình dạng PCB. Nhóm điện chọn và đặt các linh kiện. Bảng mạch hoàn chỉnh được trả lại mô hình cơ khí để xem xét sự can thiệp.

Chỉ sau khi các giao diện quan trọng được xác nhận mới nên bắt đầu định tuyến chi tiết. Bảng mạch đã định tuyến sau đó phải được trả lại để kiểm tra lắp ráp cuối cùng, khoảng cách, nhiệt và sản xuất.

Cách tiếp cận này giảm thiểu các bước chuyển giao không cần thiết, hạn chế nhầm lẫn khi sửa đổi và phát hiện xung đột trước khi đến giai đoạn gia công hoặc chế tạo dụng cụ.

Kết quả quan trọng nhất không chỉ là công việc CAD nhanh hơn. Mà là giao tiếp kỹ thuật tốt hơn.

Khi các nhóm điện và cơ khí làm việc dựa trên một định nghĩa sản phẩm chung, các quyết định thiết kế trở nên rõ ràng trong bối cảnh. Một đầu nối không còn chỉ là ký hiệu sơ đồ. Nó trở thành giao diện điện, lỗ cơ khí, đường đi cáp, điểm che chắn, đặc điểm lắp ráp và vấn đề bảo trì.

Cái nhìn tổng quát hơn này giúp các nhóm tạo ra sản phẩm vừa vặn chính xác, lắp ráp đáng tin cậy, vận hành an toàn và duy trì tính thực tiễn trong suốt vòng đời sử dụng.

Thông tin thêm về khả năng tích hợp cơ khí và điện tử của Autodesk Fusion 360 có sẵn qua nguồn tài nguyên sản phẩm chính thức của Autodesk Fusion 360.