基于CATIA和CHS的商用車(chē)線束設(shè)計(jì)

趙 帥，盧 晶

（一汽技術(shù)中心，吉林 長(zhǎng)春 130011）

基于CATIA和CHS的商用車(chē)線束設(shè)計(jì)

趙 帥，盧 晶

（一汽技術(shù)中心，吉林 長(zhǎng)春 130011）

隨著數(shù)字模擬以及數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的推廣應(yīng)用，線束3D布置及圖紙的平臺(tái)化設(shè)計(jì)變得越發(fā)重要。本文介紹基于CATIA和CHS（Capital Harness System ）的汽車(chē)線束設(shè)計(jì)方法，重點(diǎn)闡述在設(shè)計(jì)過(guò)程中的注意事項(xiàng)。

線束；平臺(tái)化；CATIA；CHS

隨著汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，人們對(duì)安全性、舒適性要求越來(lái)越高，電子設(shè)備被應(yīng)用于汽車(chē)領(lǐng)域也越來(lái)越多，汽車(chē)線束設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)工作也變得日益繁雜和重要。如何滿足電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的工業(yè)化和流程化，縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期并降低管理成本，已經(jīng)成為大家關(guān)注的重點(diǎn)。國(guó)外對(duì)CHS的應(yīng)用多基于CATIA線束信息的完整化，即在三維布置階段完成電源分配、線束防護(hù)、導(dǎo)線路徑優(yōu)化等工作，但目前國(guó)內(nèi)難以實(shí)現(xiàn)。在CATIA中完成線束3D布置得到分支及長(zhǎng)度信息，由CHS實(shí)現(xiàn)線束附件選擇、焊點(diǎn)位置設(shè)置等操作，可以大大提高設(shè)計(jì)效率的同時(shí)完成設(shè)計(jì)文件的數(shù)據(jù)庫(kù)管理。整個(gè)線束設(shè)計(jì)流程如圖1所示。

圖1 線束設(shè)計(jì)流程

在方案確定后即進(jìn)行CATIA和CHS的同步設(shè)計(jì)，在CATIA中模擬線束走向及裝配，并最終形成拓?fù)鋱D作為CHS的設(shè)計(jì)輸入，由CHS進(jìn)行拓?fù)鋱D和原理圖的綜合進(jìn)而生成線束圖紙。

1 電氣系統(tǒng)三維布置注意事項(xiàng)

線束的布置決定了整車(chē)線路的美觀及可靠程度，也決定了導(dǎo)線長(zhǎng)度，進(jìn)而影響成本。在整個(gè)布置過(guò)程中，既要遵循線束布置規(guī)則，也要充分考慮裝配、維修及電氣系統(tǒng)可靠性等方面。

1.1 試驗(yàn)設(shè)備

裝配方便性是考核設(shè)計(jì)是否合理的一個(gè)重要指標(biāo)，針對(duì)車(chē)門(mén)、儀表板、高架箱等進(jìn)行線下分裝的特點(diǎn)，可將駕駛室內(nèi)線束分為左/右車(chē)門(mén)線束、儀表板線束、高架箱線束，并且根據(jù)需要再細(xì)分出左/右車(chē)身、左/右側(cè)圍線束。在儀表板、車(chē)門(mén)等零部件眾多且結(jié)構(gòu)復(fù)雜的地方，要充分考慮安裝空間，盡量采取卡接固定，具體應(yīng)用如圖2所示。線束通過(guò)卡接進(jìn)行裝配，既增加整體美觀程度又能提高生產(chǎn)效率。

控制器、電磁閥盡量模塊化裝配，作為整體安裝到駕駛室或底盤(pán)上，如圖3所示。該項(xiàng)舉措能大大提高整車(chē)模塊化設(shè)計(jì)、降低管理成本并提高設(shè)計(jì)效率。

圖2 線束卡接固定

圖3 模塊化裝配

1.2 維修方便性

隨著人們對(duì)故障排查、功能改裝需求的提升，維修方便性已經(jīng)成為設(shè)計(jì)階段必須考慮的事情，在設(shè)計(jì)時(shí)需考慮以下幾點(diǎn)。

1）線束的插接器要觸手可及。無(wú)論是維修還是改裝，都需通過(guò)插接器進(jìn)行，所以插接器布置時(shí)一定要便于拆卸［1］；當(dāng)空間有限只能單手拆卸時(shí)，需保證插接器一端固定。

2）對(duì)于經(jīng)常維修的零部件，如熔斷絲盒、控制器等的拆裝，既要保證多次拆裝后的連接可靠性，還要保證后部線束有足夠余量以便取出總成。

3）標(biāo)準(zhǔn)件種類(lèi)盡量少。這樣既能縮短裝配及維修時(shí)間，又有利于整車(chē)廠管理、儲(chǔ)存?zhèn)浼?/p>

2 線束圖紙的實(shí)現(xiàn)

線束圖紙的實(shí)現(xiàn)包括標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)的建立、電氣原理圖的設(shè)計(jì)、系統(tǒng)綜合、線束生成4大部分。其中標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)的建立是進(jìn)行線束設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，包括Capital Symbol和 Capital Library兩個(gè)庫(kù)，在其中定義了插接器、端子、導(dǎo)線屬性等線束設(shè)計(jì)所必須的信息，庫(kù)建立的完整性及合理性將直接影響整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程。

2.1 Capital Symbol庫(kù)的建立

Capital Symbol庫(kù)定義了插接器、總成、搭鐵、技術(shù)條件等所有圖形符號(hào)，所有圖形均可手工繪制或由dxf文件導(dǎo)入。由于CHS繪圖模塊智能化程度較低，筆者建議復(fù)雜圖形用AutoCAD等軟件繪制后導(dǎo)入CHS中。圖4即為導(dǎo)入的總成及插接器圖形示意圖。

圖4 導(dǎo)入圖形符號(hào)示意圖

將圖形導(dǎo)入后，要對(duì)總成、插接器設(shè)置PIN腳及孔位信息，其中插接器的孔位定義一定要與實(shí)物相一致，否則制造出來(lái)的線束將不符合設(shè)計(jì)意圖。圖5為增加PIN腳及孔位信息后的總成和插接器圖形。

2.2 Capital Library庫(kù)的建立

Capital Library庫(kù)定義了導(dǎo)線的線徑、線色、端子、供應(yīng)商明細(xì)等一系列非圖形信息，而且在此庫(kù)中將插接器號(hào)與Capital Symbol庫(kù)中定義的圖形建立對(duì)應(yīng)關(guān)系，并將插接器各孔位與端子、密封塞進(jìn)行匹配，為插接器賦予了電氣屬性。圖6為插接器電氣屬性匹配界面。

圖5 信息完善后的圖形符號(hào)

圖6 插接器電氣屬性匹配

2.3 電氣原理圖繪制

電氣原理圖定義了導(dǎo)線的始末端，使獨(dú)立的總成通過(guò)導(dǎo)線形成完整的系統(tǒng)，在此過(guò)程中設(shè)定每根導(dǎo)線的線號(hào)、線徑及線色，為后期生成線束圖提供基礎(chǔ)。圖7為ABS系統(tǒng)原理示意圖。

圖7 ABS系統(tǒng)原理示意圖

拓?fù)鋱D的作用是定義各總成在整車(chē)上的位置，以此制定合理的導(dǎo)線分支。繪制拓?fù)鋱D，首先在整車(chē)平面模型上定義Slot（零部件位置），再添加Virtual Connector（插接器），最后用Bundle（線束）將各總成連接在一起。底盤(pán)線束拓?fù)涫疽鈭D如圖8所示。拓?fù)鋱D繪制完成后，需將其與原理圖進(jìn)行關(guān)聯(lián)，使拓?fù)鋱D真正擁有電氣屬性；為使拓?fù)鋱D與原理圖中總成建立對(duì)應(yīng)關(guān)系，在繪制時(shí)務(wù)必保證兩圖中同一總成名稱(chēng)一致。

圖8 底盤(pán)線束拓?fù)?/p>

2.4 系統(tǒng)綜合

系統(tǒng)綜合是將繪制的原理圖、拓?fù)鋱D按照一定規(guī)則進(jìn)行信息匯總，最終生成所需線束。用戶(hù)根據(jù)對(duì)顯示、選裝方案的需求設(shè)定規(guī)則，并在系統(tǒng)綜合中進(jìn)行調(diào)用，即可生成線束圖紙。圖9為規(guī)則設(shè)定界面及綜合后生成的線束圖紙。

圖9 規(guī)則設(shè)定及綜合后生成的線束圖紙

最初生成的圖紙中插接器是隨意放置的，需要手動(dòng)拖拽至合適位置，經(jīng)調(diào)整后線束圖紙已基本完成，后續(xù)只需手動(dòng)添加線束防護(hù)、技術(shù)條件、文字說(shuō)明等信息，即可完成整個(gè)圖紙的設(shè)計(jì)。圖10為生成的線束圖紙示意圖。

圖10 CHS線束圖紙示意圖

3 結(jié)束語(yǔ)

電氣系統(tǒng)可靠性直接依賴(lài)于線束設(shè)計(jì)品質(zhì)，目前的線束設(shè)計(jì)多依賴(lài)于CAD軟件，其無(wú)法完成幾百種線束附件的數(shù)據(jù)庫(kù)管理與系統(tǒng)仿真，已經(jīng)成為制約電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的瓶頸。CATIA與CHS的聯(lián)合使用，令線束設(shè)計(jì)工作平臺(tái)化、智能化，有效提升電氣系統(tǒng)品質(zhì)；并在設(shè)計(jì)過(guò)程中充分展現(xiàn)了平臺(tái)化和數(shù)據(jù)庫(kù)化管理的便利性。三維軟件與線束設(shè)計(jì)軟件相結(jié)合的設(shè)計(jì)模式必將成為電氣系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的發(fā)展趨勢(shì)。目前該設(shè)計(jì)方法已在一汽商用車(chē)設(shè)計(jì)中得以成功應(yīng)用。

［1］ 王關(guān)海.汽車(chē)電氣線束布置要點(diǎn)淺析［J］. 汽車(chē)電器.2015（8）：24-26.

Commercial Car Harness Design Based on CATIA and CHS

ZHAO Shuai， LU Jing
（First Automobile Workshop Technology Centre， Changchun 130011， China）

With the popularization and application of digital simulation and database technology， the platform of 3D lay out and harness drawing design is becoming increasingly important. This paper introduces the design method of automotive elect rical harness based on CATIA and CHS （Capital Harness System）， expounds the matters needing attention in the design pro cess.

harness； platform； CATIA； CHS

U463.6

A

1003-8639（2017）12-0037-03

2016-08-11

趙帥，工程師；盧晶 ，高級(jí)工程師。

（編輯 心 翔）