陶瑩 孫豐超 韓光杰

摘 要：在傳統(tǒng)的線束設計中，使用常規(guī)方法會產生很多問題。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計應用，分析了應用軟件解決三維布線設計問題的一般過程。文章提倡應用CATIA布線軟件進行三維布線，為線束的設計提供了一個很好的思路。CATIA布線是現(xiàn)在國內汽車廠和設計公司普遍應用的一種布線方式，其特點是方便、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)設計中使用CATIA布線使線束布置的更合理，尺寸更準確，縮短了開發(fā)周期。

關鍵詞：CATIA布線;線束設計

中圖分類號：U462.1 ?文獻標識碼：A ?文章編號：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)的生產工藝中，基本流程包括設計圖紙的下達、準備工作、建立電子設備的三維結構模型、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、制造第一個線束、更改錯誤、新線束的制造和測試以及最終文件產生等。由于線束的大小及規(guī)模有區(qū)別，各個企業(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，設計及制作工序比上述流程要簡單，一般情況下是直接在實物上進行線束的制作。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，可能會帶來以下問題：

（1）結構設計導致的走線空間問題;

（2）線束設計及制作過程的反復帶來的時間與費用浪費;

（3）線束制作過程中人為因素導致產品質量的變化;

（4）更改過程復雜且易出錯。

利用三維立體布線CAD 軟件進行線束設計可以解決以上問題。

2 三維布線CAD軟件的應用趨勢

在新車型的開發(fā)中使用三維布線是當前汽車設計的客觀要求;其次，隨著三維設計軟件的引入和普及，國內許多企業(yè)和研究所都實現(xiàn)了三維設計，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)設計中的應用。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。

1）三維立體布線CAD軟件將線束圖的設計和繪制與現(xiàn)有的3D機械設計軟件完美地融合到一起，使設計過程非常流暢。軟件的3D設計環(huán)境和2D線束圖生成環(huán)境是互相關聯(lián)的，在任何一個環(huán)境中所作的改變，都會體現(xiàn)在另一個環(huán)境中，這減少了更改機械及電訊設計時出錯的機會。

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構模型所需要的時間。

4）三維立體布線CAD軟件在線束圖的設計過程中，可以綜合所有針對線束設計的要求和規(guī)則。這些要求和規(guī)則包括電氣方面、機械方面和制作工藝方面的，用來校驗線束圖的設計，使設計出的線束符合產品各方面的要求。

5）三維立體布線CAD軟件在線束設計完成后，能夠從3D設計數(shù)據(jù)中自動生成所有生產所需的信息，如原材料清單、導線列表和扎線板圖等，從而消除了人工制作產生的影響。

6）三維立體布線CAD軟件在線束設計完成后，所有的設計信息都存儲在3D模型中，并且可以隨時調用，可維護批產的一致性。

7）三維立體布線CAD軟件實現(xiàn)了設計中所見即所得。

隨著三維機械設計軟件的發(fā)展，Harness軟件也真正進入了三維時代。下面我們將結合CATIA布線設計軟件，認識三維Harness軟件的基本特點以及在線束圖的設計和制作中的應用。

3 某高端輕卡駕駛室線束的三維布線

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

布線模塊的主要實施過程如下：

1）設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。

3.1 準備工作

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

3.2 電氣零件設計

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，為建立電氣庫做準備。

例如接插件DJ70155-6.3-21，在零部件號中輸入連接器的型號及其針腳數(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，電氣連接點的選取在連接器的出線端中心虛擬點。做出虛擬點之后定義連接點，給護套增加線束段的連接點，如圖3所示。

此輕卡電氣系統(tǒng)經統(tǒng)計共需116個連接器，其中駕駛室線束的連接器有55個。

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。

進入Electrical Part Design環(huán)境，定義支撐物。扎帶的電氣屬性設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扎帶進行參數(shù)化設置，然后對扎到的捆扎線束的相對兩平面的中心點進行設置。

除扎帶外，線束的過孔需要橡膠套的保護，同樣需要對橡膠套進行電氣屬性的設置。

3.2.3 定義外附保護物

本輕卡駕駛室線束的保護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置中可以定義Inner Diameter（內徑）、Inner Section（內部截面）、Thickness（厚度）、Bend Radius（彎曲半徑）、Linear Mass（管的密度）、Linear Type（線的類型）。設定后數(shù)模會顯示類似實物的視覺效果。

3.3 創(chuàng)建電氣零件庫

在基礎結構中的“庫編輯器”的模塊環(huán)境，可以添加線束設計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 建立產品

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

在結構樹中新建一個“Product”文檔，命名為“XIAN -SHU”，同樣在“XIANSHU”下新建3個產品分別為“HUTAO”、“ZHADAI”、“Product”，如圖4所示。

3.4.2 調用電氣零件

進入庫瀏覽器，將所需連接器、扎帶等加載到設計環(huán)境中，然后調整位置符合整車設計要求。

3.4.3 連接電氣元件

進入線束裝配模塊Electrical Harness Assembly中定義結構樹中的4003910LD010為“幾何組合”后自動進入布線模塊Electrical Harness ?Installation。

根據(jù)線束的實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，依次點擊需要連接的電氣元件，軟件會按照預設置自動繪制線束，如圖5所示。

繪制完成后可根據(jù)實際需要進行局部調整。

3.5 增加保護物

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

3.6 生成設計文件

3.6.1 建立導線列表和清單

這一步驟完全由軟件自動完成，在布線的同時，導線的實際長度等信息和附加特性被存儲在Harness軟件的數(shù)據(jù)庫中，報表可以按設定的格式輸出，并且隨著布線的更改，報表中的數(shù)據(jù)均可自動更新。生成的圖表包括多個與制作線扎相關的選項，一般包括導線的連接點及導線的長度等，選項可以根據(jù)實際需要進行修改。

3.6.2 從3D模型中建立扎線板圖

在實際制造時，扎線板圖用于平鋪導線，組裝實際的線扎。從3D的線扎裝配模型中，Harness軟件自動將3D模型展開成一個2D的扎線板圖，用戶可以對展開圖加以修改，如移動導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要求。

4 三維立體布線實踐的關鍵技術

因為整機的三維布線是綜合性工程，所以應用三維立體布線軟件，需要用到以下關鍵技術：

1）整車電氣原理;

2）完整的電氣庫;

3）機械三維設計技術;

4）與電子模塊設計部門的數(shù)據(jù)轉換;

5）三維立體布線CAD軟件的二次開發(fā);

6）相關的技術配合。

5?結束語

與傳統(tǒng)方法相比，使用CATIA布線模塊進行設計，在人工費用、工作效率、資源合理配制、線束設計合理性及線束質量等方面都有著質的飛躍。同時，費用更低，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計過程中應用CATIA布線模塊進行三維建模，

可以做到提前發(fā)現(xiàn)駕駛室結構設計導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)線束設計軟件結合生成線束報表，并且隨著線束數(shù)模的修改，報表中的數(shù)據(jù)均可自動更新。EMC問題檢查中可以利用線束數(shù)模模擬檢查，及時發(fā)現(xiàn)走線不合理帶來的電磁兼容性問題。線束設計數(shù)據(jù)存儲在計算機中，由中心數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一管理，還可以為各個設計部門提供更加準確并可重復利用的一致性數(shù)據(jù)信息。

因此，我們應積極研究和應用Harness軟件技術以促進汽車事業(yè)的發(fā)展。

參考文獻

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