陶瑩 孫豐超 韓光杰

摘 要：在傳統(tǒng)的線束設(shè)計(jì)中，使用常規(guī)方法會(huì)產(chǎn)生很多問題。文章系統(tǒng)地介紹了三維立體CATIA布線軟件在某高端輕卡的設(shè)計(jì)應(yīng)用，分析了應(yīng)用軟件解決三維布線設(shè)計(jì)問題的一般過程。文章提倡應(yīng)用CATIA布線軟件進(jìn)行三維布線，為線束的設(shè)計(jì)提供了一個(gè)很好的思路。CATIA布線是現(xiàn)在國內(nèi)汽車廠和設(shè)計(jì)公司普遍應(yīng)用的一種布線方式，其特點(diǎn)是方便、簡單、快捷;主要目的是得到線束在空間的走向和尺寸。在整車線束系統(tǒng)設(shè)計(jì)中使用CATIA布線使線束布置的更合理，尺寸更準(zhǔn)確，縮短了開發(fā)周期。

關(guān)鍵詞：CATIA布線;線束設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：U462.1 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?文章編號(hào)：1671-7988（2020）09-214-04

Application of CATIA wiring to a light truck

Tao Ying， Sun Fengchao， Han Guangjie

（ Anhui Jianghuai Automobile Group Co.， Ltd.， Anhui Hefei 230601 ）

Abstract：?CATIA wiring domestic auto plants and is now widely used as a design company wiring， which is characterized by easy， simple， fast; main purpose is to get the wiring harness in the space direction and size. In the vehicle wiring harness wiring system design using CATIA to harness layout more reasonable， more accurate size and shorten the development cycle.

Keywords： CATIA wiring;?Harness Design

CLC NO.： U462.1 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2020）09-214-04

1?引言

在傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝中，基本流程包括設(shè)計(jì)圖紙的下達(dá)、準(zhǔn)備工作、建立電子設(shè)備的三維結(jié)構(gòu)模型、線束的規(guī)劃、走線路徑的測量、繪制扎線板圖和原材料清單、制造第一個(gè)線束、更改錯(cuò)誤、新線束的制造和測試以及最終文件產(chǎn)生等。由于線束的大小及規(guī)模有區(qū)別，各個(gè)企業(yè)的管理及工藝也有所不同，因此在具體的流程上可能有所差別。總的來說，設(shè)計(jì)及制作工序比上述流程要簡單，一般情況下是直接在實(shí)物上進(jìn)行線束的制作。從常規(guī)的工藝流程中可以看出，使用常規(guī)工藝制作線束，可能會(huì)帶來以下問題：

（1）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)導(dǎo)致的走線空間問題;

（2）線束設(shè)計(jì)及制作過程的反復(fù)帶來的時(shí)間與費(fèi)用浪費(fèi);

（3）線束制作過程中人為因素導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量的變化;

（4）更改過程復(fù)雜且易出錯(cuò)。

利用三維立體布線CAD 軟件進(jìn)行線束設(shè)計(jì)可以解決以上問題。

2 三維布線CAD軟件的應(yīng)用趨勢(shì)

在新車型的開發(fā)中使用三維布線是當(dāng)前汽車設(shè)計(jì)的客觀要求;其次，隨著三維設(shè)計(jì)軟件的引入和普及，國內(nèi)許多企業(yè)和研究所都實(shí)現(xiàn)了三維設(shè)計(jì)，這為三維布線在客觀上提供了條件;而三維立體布線軟件本身的發(fā)展也給三維布線提供了可能。

下面以某高端輕卡駕駛室線束的開發(fā)為例論述CATIA布線模塊在電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。三維立體布線CAD軟件也稱作Harness軟件，目前國外的品種較多，功能也日益完善。這些軟件主要有以下特點(diǎn)。

1）三維立體布線CAD軟件將線束圖的設(shè)計(jì)和繪制與現(xiàn)有的3D機(jī)械設(shè)計(jì)軟件完美地融合到一起，使設(shè)計(jì)過程非常流暢。軟件的3D設(shè)計(jì)環(huán)境和2D線束圖生成環(huán)境是互相關(guān)聯(lián)的，在任何一個(gè)環(huán)境中所作的改變，都會(huì)體現(xiàn)在另一個(gè)環(huán)境中，這減少了更改機(jī)械及電訊設(shè)計(jì)時(shí)出錯(cuò)的機(jī)會(huì)。

2）三維立體布線CAD軟件可以從電原理圖和ASCII文本文件中獲取電訊的接線信息，實(shí)現(xiàn)了與電訊數(shù)據(jù)的融合。

3）三維立體布線CAD軟件直接在3D機(jī)械模型中工作，節(jié)省了在常規(guī)線束制作工藝中測量及建立三維結(jié)構(gòu)模型所需要的時(shí)間。

4）三維立體布線CAD軟件在線束圖的設(shè)計(jì)過程中，可以綜合所有針對(duì)線束設(shè)計(jì)的要求和規(guī)則。這些要求和規(guī)則包括電氣方面、機(jī)械方面和制作工藝方面的，用來校驗(yàn)線束圖的設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)出的線束符合產(chǎn)品各方面的要求。

5）三維立體布線CAD軟件在線束設(shè)計(jì)完成后，能夠從3D設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)中自動(dòng)生成所有生產(chǎn)所需的信息，如原材料清單、導(dǎo)線列表和扎線板圖等，從而消除了人工制作產(chǎn)生的影響。

6）三維立體布線CAD軟件在線束設(shè)計(jì)完成后，所有的設(shè)計(jì)信息都存儲(chǔ)在3D模型中，并且可以隨時(shí)調(diào)用，可維護(hù)批產(chǎn)的一致性。

7）三維立體布線CAD軟件實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)中所見即所得。

隨著三維機(jī)械設(shè)計(jì)軟件的發(fā)展，Harness軟件也真正進(jìn)入了三維時(shí)代。下面我們將結(jié)合CATIA布線設(shè)計(jì)軟件，認(rèn)識(shí)三維Harness軟件的基本特點(diǎn)以及在線束圖的設(shè)計(jì)和制作中的應(yīng)用。

3 某高端輕卡駕駛室線束的三維布線

在整個(gè)駕駛室線束的布線工作前要準(zhǔn)備好線束附屬物，即駕駛室管梁及其電器件等相關(guān)部件。

布線模塊的主要實(shí)施過程如下：

1）設(shè)定零件屬性為電器屬性;

2）制作常用零部件的庫文件;

3）放置電氣零件;

4）確定布線路徑;

5）增加線束保護(hù)。

3.1 準(zhǔn)備工作

組裝的實(shí)體模型，即駕駛室管梁組裝圖，應(yīng)包括設(shè)計(jì)線扎圖所必需的部分，并可適當(dāng)去除無用部分以簡化模型。在線束建模之前要準(zhǔn)備好線束的依附數(shù)模，如圖1所示。

3.2 電氣零件設(shè)計(jì)

3.2.1 定義連接器

把選定的連接器放入到如圖2所示的Electrical Part Design環(huán)境中選中零件并定義連接器的電氣屬性，為建立電氣庫做準(zhǔn)備。

例如接插件DJ70155-6.3-21，在零部件號(hào)中輸入連接器的型號(hào)及其針腳數(shù)，給連接器增加電氣屬性。加載電氣屬性后就可以給零件增加電氣連接點(diǎn)，電氣連接點(diǎn)的選取在連接器的出線端中心虛擬點(diǎn)。做出虛擬點(diǎn)之后定義連接點(diǎn)，給護(hù)套增加線束段的連接點(diǎn)，如圖3所示。

此輕卡電氣系統(tǒng)經(jīng)統(tǒng)計(jì)共需116個(gè)連接器，其中駕駛室線束的連接器有55個(gè)。

3.2.2 定義支撐物

本輕卡駕駛室線束的固定方式選定國內(nèi)成熟車型使用的某扎帶，此類型扎帶適用于孔徑9mm，料厚0.8mm至1.5mm。

進(jìn)入Electrical Part Design環(huán)境，定義支撐物。扎帶的電氣屬性設(shè)置主要考慮到線束的直徑與走向，根據(jù)不同的線束直徑提前對(duì)扎帶進(jìn)行參數(shù)化設(shè)置，然后對(duì)扎到的捆扎線束的相對(duì)兩平面的中心點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置。

除扎帶外，線束的過孔需要橡膠套的保護(hù)，同樣需要對(duì)橡膠套進(jìn)行電氣屬性的設(shè)置。

3.2.3 定義外附保護(hù)物

本輕卡駕駛室線束的保護(hù)物的類型主要有波紋管、膠帶、絨布和PVC膠管四種。例如在波紋管的屬性設(shè)置中可以定義Inner Diameter（內(nèi)徑）、Inner Section（內(nèi)部截面）、Thickness（厚度）、Bend Radius（彎曲半徑）、Linear Mass（管的密度）、Linear Type（線的類型）。設(shè)定后數(shù)模會(huì)顯示類似實(shí)物的視覺效果。

3.3 創(chuàng)建電氣零件庫

在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中的“庫編輯器”的模塊環(huán)境，可以添加線束設(shè)計(jì)中需要的常用電氣件，本車電氣庫主要包含各種連接器、扎帶、卡扣等。

3.4 放置電氣零件

3.4.1 建立產(chǎn)品

新建“Product”文檔，進(jìn)入線束裝配模塊Electrical Harness Assembly中，導(dǎo)入駕駛室管梁數(shù)模。

在結(jié)構(gòu)樹中新建一個(gè)“Product”文檔，命名為“XIAN -SHU”，同樣在“XIANSHU”下新建3個(gè)產(chǎn)品分別為“HUTAO”、“ZHADAI”、“Product”，如圖4所示。

3.4.2 調(diào)用電氣零件

進(jìn)入庫瀏覽器，將所需連接器、扎帶等加載到設(shè)計(jì)環(huán)境中，然后調(diào)整位置符合整車設(shè)計(jì)要求。

3.4.3 連接電氣元件

進(jìn)入線束裝配模塊Electrical Harness Assembly中定義結(jié)構(gòu)樹中的4003910LD010為“幾何組合”后自動(dòng)進(jìn)入布線模塊Electrical Harness ?Installation。

根據(jù)線束的實(shí)際走向與線束直徑定義分枝中定義Name（名字），Diameter（分枝的直徑），Section（截面積），Bend Radius（曲率范圍），Build Mode（下垂方式）。Slack（松弛度）的大小一般選在0—2之間。

依據(jù)電氣元件的分布位置與線束固定位置，依次點(diǎn)擊需要連接的電氣元件，軟件會(huì)按照預(yù)設(shè)置自動(dòng)繪制線束，如圖5所示。

繪制完成后可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行局部調(diào)整。

3.5 增加保護(hù)物

在線束裝配模塊Electrical Harness Assembly中進(jìn)入Instantiate Protective Covering增加防護(hù)物如：波紋管，膠帶等。完成線束保護(hù)選擇后的線束數(shù)模效果如圖6所示。

3.6 生成設(shè)計(jì)文件

3.6.1 建立導(dǎo)線列表和清單

這一步驟完全由軟件自動(dòng)完成，在布線的同時(shí)，導(dǎo)線的實(shí)際長度等信息和附加特性被存儲(chǔ)在Harness軟件的數(shù)據(jù)庫中，報(bào)表可以按設(shè)定的格式輸出，并且隨著布線的更改，報(bào)表中的數(shù)據(jù)均可自動(dòng)更新。生成的圖表包括多個(gè)與制作線扎相關(guān)的選項(xiàng)，一般包括導(dǎo)線的連接點(diǎn)及導(dǎo)線的長度等，選項(xiàng)可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行修改。

3.6.2 從3D模型中建立扎線板圖

在實(shí)際制造時(shí)，扎線板圖用于平鋪導(dǎo)線，組裝實(shí)際的線扎。從3D的線扎裝配模型中，Harness軟件自動(dòng)將3D模型展開成一個(gè)2D的扎線板圖，用戶可以對(duì)展開圖加以修改，如移動(dòng)導(dǎo)線和線束以及加入字符和線扎名稱等，以保證圖紙符合生產(chǎn)要求。

4 三維立體布線實(shí)踐的關(guān)鍵技術(shù)

因?yàn)檎麢C(jī)的三維布線是綜合性工程，所以應(yīng)用三維立體布線軟件，需要用到以下關(guān)鍵技術(shù)：

1）整車電氣原理;

2）完整的電氣庫;

3）機(jī)械三維設(shè)計(jì)技術(shù);

4）與電子模塊設(shè)計(jì)部門的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換;

5）三維立體布線CAD軟件的二次開發(fā);

6）相關(guān)的技術(shù)配合。

5?結(jié)束語

與傳統(tǒng)方法相比，使用CATIA布線模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，在人工費(fèi)用、工作效率、資源合理配制、線束設(shè)計(jì)合理性及線束質(zhì)量等方面都有著質(zhì)的飛躍。同時(shí)，費(fèi)用更低，改變了傳統(tǒng)線束制作的滯后性。

在某高端輕卡駕駛室線束的設(shè)計(jì)過程中應(yīng)用CATIA布線模塊進(jìn)行三維建模，

可以做到提前發(fā)現(xiàn)駕駛室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)導(dǎo)致的布線空間問題及其線束與周邊件的干涉帶來的故障隱患問題。CATIA布線模塊繪制的線束數(shù)?？梢耘cCHS等專業(yè)線束設(shè)計(jì)軟件結(jié)合生成線束報(bào)表，并且隨著線束數(shù)模的修改，報(bào)表中的數(shù)據(jù)均可自動(dòng)更新。EMC問題檢查中可以利用線束數(shù)模模擬檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)走線不合理帶來的電磁兼容性問題。線束設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中，由中心數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一管理，還可以為各個(gè)設(shè)計(jì)部門提供更加準(zhǔn)確并可重復(fù)利用的一致性數(shù)據(jù)信息。

因此，我們應(yīng)積極研究和應(yīng)用Harness軟件技術(shù)以促進(jìn)汽車事業(yè)的發(fā)展。

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