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(cè)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(cè)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(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)及制作工序比上述流程要簡(jiǎn)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(lái)以下問(wèn)題：

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

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

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

    （4）更改過(guò)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(wèn)題。

    1、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(guó)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(guó)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(guò)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(cè)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(guò)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(lái)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。

    2、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(guò)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(kù)文件；

    3）放置電氣零件；

    4）確定布線路徑；

    5）增加線束保護(hù)。

    2.1 準(zhǔn)備工作

    圖1 某輕卡駕駛室管梁

    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(wú)用部分以簡(jiǎn)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。

    2.2 電氣零件設(shè)計(jì)

    2.2.1 定義連接器

    把選定的連接器放入到如圖2 所示的Electrical PartDesign 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(kù)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)。

    2.2.2 定義支撐物

    本輕卡駕駛室線束的固定方式選定國(guó)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(guò)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。

    2.2.3 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)、LinearType(線的類型)。設(shè)定后數(shù)模會(huì)顯示類似實(shí)物的視覺(jué)效果。

    2.3 創(chuàng)建電氣零件庫(kù)

    在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中的“庫(kù)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(kù)主要包含各種連接器、扎帶、卡扣等。

    2.4 放置電氣零件

    2.4.1 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。

    圖4 線束裝配環(huán)境

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

    2.4.2 調(diào)用電氣零件

    進(jìn)入庫(kù)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。

    2.4.3 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），BendRadius（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。

    圖5 駕駛室線束數(shù)模

    2.5 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。

    圖6 線束保護(hù)局部視圖

    2.6 生成設(shè)計(jì)文件

    2.6.1 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(zhǎng)度等信息和附加特性被存儲(chǔ)在Harness 軟件的數(shù)據(jù)庫(kù)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(zhǎng)度等，選項(xiàng)可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行修改。

    2.6.2 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。

    3、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(kù)；

    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。

    4、結(jié)束語(yǔ)

    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(guò)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(wèn)題及其線束與周邊件的干涉帶來(lái)的故障隱患問(wèn)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(wèn)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(lái)的電磁兼容性問(wèn)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(kù)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。

核心關(guān)注：拓步ERP系統(tǒng)平臺(tái)是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用，蘊(yùn)涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念，功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理，全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域，是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴品牌。

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本文標(biāo)題：CATIA 布線在某輕卡車型上的應(yīng)用

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