利用SOLIDWORKS實(shí)現(xiàn)電纜布置的三維設(shè)計(jì)

曾 毅 ，羊祥云 ，譚薪興

（1. 湖南湘電動(dòng)力有限公司，湖南 湘潭 411100; 2. 深圳市亞輝龍生物科技股份有限公司，廣東 深圳 518100）

0 引言

電纜布置三維設(shè)計(jì)可對(duì)實(shí)際工程中的電纜進(jìn)行更準(zhǔn)確、高效、安全地布置。傳統(tǒng)的二維布線方式只能呈現(xiàn)平面視圖，無(wú)法展示真實(shí)的立體空間，難以發(fā)現(xiàn)潛在的問(wèn)題。三維電纜布置則可以將電纜在三維空間內(nèi)進(jìn)行準(zhǔn)確地布置，更好地模擬實(shí)際情況，發(fā)現(xiàn)可能存在的沖突和危險(xiǎn)區(qū)域；同時(shí)能夠優(yōu)化布線方案，提高系統(tǒng)效率和穩(wěn)定性，減少維護(hù)成本和安全風(fēng)險(xiǎn)[1]。三維電纜布置在現(xiàn)代電氣工程領(lǐng)域中具有重要的意義，被廣泛應(yīng)用于能源、制造、建筑等行業(yè)的電纜布線設(shè)計(jì)和施工中[2-4]。

SOLIDWORKS是一款功能強(qiáng)大的三維設(shè)計(jì)軟件，它不僅可以進(jìn)行三維建模和電纜布置，還支持多種文件格式導(dǎo)入，可直接使用大部分已知三維設(shè)計(jì)軟件制作的模型進(jìn)行電纜布置的二次設(shè)計(jì)；電纜布線功能強(qiáng)大，可自由設(shè)置電纜線徑、轉(zhuǎn)彎半徑、顏色等參數(shù)，同時(shí)還可以進(jìn)行實(shí)時(shí)檢查，自動(dòng)計(jì)算長(zhǎng)度，并與其他功能集成，從而提高設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量[5-6]。

本文首先介紹了電纜三維布置時(shí)電纜參數(shù)的設(shè)置方法和常用電纜附件的設(shè)置方法，并用實(shí)例介紹電纜布置模型的建立方式。

1 電纜參數(shù)設(shè)置

建立電纜布置三維模型時(shí)，首先統(tǒng)計(jì)電纜型號(hào)、線徑、轉(zhuǎn)彎半徑和顏色，根據(jù)統(tǒng)計(jì)的電纜數(shù)據(jù)對(duì)電纜進(jìn)行分類，并制作電纜電線庫(kù)文件。

電纜電線庫(kù)文件制作使用Routing插件，點(diǎn)擊routing library manager選擇“電纜電線庫(kù)向?qū)А痹O(shè)置，在此界面中選擇電纜庫(kù)/電線庫(kù)后，雙擊電纜清單表格空格行，即可生成相應(yīng)的電纜電線。按電纜統(tǒng)計(jì)信息分別填入電纜名稱、規(guī)格、外徑、顏色和最小折彎半徑后點(diǎn)擊保存，完成電纜設(shè)置。最小轉(zhuǎn)彎半徑參數(shù)須按照實(shí)際電纜參數(shù)設(shè)置，此參數(shù)將影響電纜布置的實(shí)時(shí)檢查結(jié)果。

電纜庫(kù)與電線庫(kù)區(qū)別在于：電纜庫(kù)一項(xiàng)可直接設(shè)置多根電線，電線庫(kù)一項(xiàng)電線只能設(shè)置單根電線，根據(jù)需求進(jìn)行電纜設(shè)置，多相電纜建議使用電纜庫(kù)，便于后期模型參數(shù)調(diào)用。

2 電纜附件設(shè)置

電纜附件是用于連接、固定、維護(hù)和保護(hù)電纜及其接頭的各種設(shè)備和材料，常用的電纜附件有接頭、線夾、導(dǎo)管、電纜槽等。電纜附件設(shè)計(jì)主要以電纜接頭和線夾設(shè)計(jì)為主，兩者直接決定三維電纜的布置，接頭決定了電纜的起點(diǎn)和終點(diǎn)，線夾決定了電纜固定位置。

2.1 電纜接頭設(shè)計(jì)

電纜接頭主要用于連接電纜和電氣設(shè)備，根據(jù)用途和使用環(huán)境不同，不同設(shè)備配套不同電纜接頭。電纜布置三維設(shè)計(jì)無(wú)須關(guān)注電纜接頭的外形構(gòu)造，只須明確電纜接頭的連接線徑和出口方向，便可進(jìn)行三維電纜布置。如常用冷壓接頭DT120為例，如圖1所示，其接頭連接電纜為120 mm2電纜，從冷壓接頭尾部出線，在其尾部出線位置處設(shè)置電纜連接點(diǎn)，并設(shè)置好連接電纜線徑參數(shù)。

圖1 DT120冷壓銅接頭連接點(diǎn)設(shè)置

2.2 線夾設(shè)置

線夾是一種固定和保護(hù)電纜的零部件。為電纜布置走向提供支點(diǎn)，并起到保護(hù)電線的作用，減少電線斷裂、磨損等問(wèn)題的出現(xiàn)。線夾一般根據(jù)使用環(huán)境、線路路徑和安裝空間進(jìn)行設(shè)計(jì)，故線夾的形式多種多樣。在電纜三維的布置中，線夾的主要作用是固定電纜、控制電纜走向。在電纜三維的布置設(shè)計(jì)中引入設(shè)計(jì)好線夾模型后，須在線夾固定電纜孔中對(duì)線夾軸進(jìn)行設(shè)置：首先點(diǎn)擊routing library manager按鈕，選擇電氣、線夾選項(xiàng)，在線夾中的過(guò)線孔設(shè)置線路點(diǎn)后，生成零件的線夾軸。在后期三維設(shè)計(jì)時(shí)，電纜可通過(guò)線夾軸路徑進(jìn)行電纜導(dǎo)向，一個(gè)線夾可根據(jù)過(guò)線孔數(shù)量生成多根過(guò)線線路。

3 電纜三維布置

三維電纜布置分為4步：（1）在SOLIDWORKS軟件中引入設(shè)備模型，（2）建立電纜裝配體并引入電纜接頭和線夾進(jìn)行裝配固定，（3）進(jìn)行電纜布置放樣，（4）進(jìn)行電纜查錯(cuò)后進(jìn)行布置修正，完成三維電纜布置。

3.1 模型導(dǎo)入

以三相電機(jī)到接線柜連接線布置為例，利用SOLIDWORKS軟件建立裝配體，點(diǎn)擊打開(kāi)按鈕導(dǎo)入需要布置電纜的電機(jī)和接線柜模型，電機(jī)模型如圖2所示。接線柜模型如圖3所示，Soildworks軟件支持多種格式文件輸入。設(shè)置導(dǎo)入模型的相對(duì)位置，使導(dǎo)入模型與實(shí)際布置位置保持一致，如圖4所示。

圖2 電機(jī)模型導(dǎo)入

圖3 接線柜模型

圖4 導(dǎo)入模型布置

3.2 電纜裝配建立

使用電氣模塊的“按從/到開(kāi)始”按鍵建立電纜裝配體，裝配體建立時(shí)設(shè)置裝配體名稱和電纜線徑。裝配體中插入電纜接頭和線夾，與模型配合裝配。

3.3 電纜布置放樣

打開(kāi)電纜裝配體，首先選擇電纜接頭連接點(diǎn)新建線路，然后選擇所有電纜接頭連接點(diǎn)加入線路。在線路選項(xiàng)右鍵打開(kāi)編輯線路，選擇自動(dòng)步路，開(kāi)始電纜放樣。選擇一件電纜接頭連接點(diǎn)后，再點(diǎn)擊另一件電纜接頭連接點(diǎn)，即可完成一根電纜放樣。對(duì)所有電纜放樣完成后，電纜連接如圖5所示。

圖5 電纜三維布置初步模型

由于電纜自動(dòng)放樣后，電纜直接由一件電纜接頭直連到另一件電纜接頭，不符合實(shí)際布線情況，故須增加電纜固定點(diǎn)使線路合理布置。點(diǎn)擊通過(guò)線夾按鈕，選擇一根電纜再點(diǎn)擊前期添加的線夾過(guò)線孔，可使選定的電纜通過(guò)線夾，從而合理完成電纜的布置。如圖6所示。

圖6 電纜三維布置成品模型

3.4 電纜布置查錯(cuò)與修正

電纜放樣和布置完成后，點(diǎn)擊編輯電纜按鈕，選擇前期電纜參數(shù)設(shè)置的電纜庫(kù)。庫(kù)內(nèi)選擇所需型號(hào)電纜后，點(diǎn)擊已布置完成的相應(yīng)電纜，即可將電纜參數(shù)屬性映射到所選的電纜。軟件將根據(jù)現(xiàn)有布置電纜屬性判斷布置是否符合設(shè)計(jì)規(guī)范，如不符合設(shè)計(jì)規(guī)范，軟件將會(huì)使此電纜問(wèn)題高亮顯示并報(bào)錯(cuò)提示。

對(duì)于報(bào)錯(cuò)電纜可點(diǎn)擊修復(fù)線路按鈕，軟件將自動(dòng)生成合理布置線路，如不符合布置預(yù)期可點(diǎn)擊右鍵，軟件將自動(dòng)生成另一合理布置線路，右鍵選擇直至滿足設(shè)計(jì)預(yù)想。如軟件生成的所有方案均不符合設(shè)計(jì)預(yù)想，則說(shuō)明報(bào)錯(cuò)電纜段擺放空間位置不符合電纜參數(shù)，須調(diào)整電纜接頭位置、線夾位置或更換電纜，滿足實(shí)際擺放需求。

電纜三維布置完成后，通過(guò)SOLIDWORKS生成電纜布線報(bào)告，其中包括關(guān)鍵尺寸、電纜長(zhǎng)度等詳細(xì)信息，以便進(jìn)行跟蹤和記錄，如圖7所示。

本文介紹的基于SOLIDWORKS軟件的電纜三維布置方法，并應(yīng)用于多個(gè)項(xiàng)目和試驗(yàn)場(chǎng)地的電纜敷設(shè)，取得了良好效果。后續(xù)將繼續(xù)完善，提升電纜三維布置方法的適用性與準(zhǔn)確性。