基于Pro/e5.0的非公路礦用自卸車三維線束設計

龐亞娜等

摘要：本文主要對Pro/e cabling模塊做功能介紹，結合非公路礦用自卸車車架進行三維布線，對布線過程進行實例化說明，探索了一條用pro/e設計礦用自卸車線束的方法和流程。

關鍵詞：Pro/e 5.0；礦用自卸車；三維布線

隨著經濟的發展，礦區用戶對礦用自卸車經濟性、舒適性、可靠性和靈活操作性等方面的要求也越來越高，隨之，電子信息技術被廣泛應用到礦用自卸車上，如CAN總線技術、車輛運行智能監控系統、故障診斷系統、物聯網等技術[1]。這使得車用電器元件之間的線束連接隨著不斷增加，作為整車電器零件的“血管”，其走向布置也越來越復雜，傳統二維布線方式已經很難準確表達現有復雜的布線信息[2]，目前可用于三維布線軟件較多，但涉及到布線方面書籍卻很少，與三維布線有關的文獻也只是提到一些功能模塊，并未對其操作步驟做詳細介紹。本文與CAD軟件Pro/e5.0開發的模型數據相結合，先對Pro/e5.0手動布線步驟進行了描述，再以某非公路礦用自卸車車架為例，對其進行三維布線，此功能的引入可以有效縮短電氣系統的開發周期，為后面整車線束的設計開發提供一個很好的平臺。

1.Pro/e5.0線束設計模塊介紹

Pro/e5.0是美國PTC公司開發的一套基于特征的CAD軟件，其Cabling模塊可實現自動布線和手動布線。經過在設計使用過程中的比較可知，自動布線只是將大量工作轉移到Pro/Diagram中，效率并沒有提高多少，且布置效果不美觀[3]。本文主要介紹手工布線，其概念更容易理解，布線過程很清楚，效果更加美觀。

手工三維布線的步驟如圖1示：

圖1 手工布線步驟

進行布線之前，首先要進入布線模塊。布線模塊只有在裝配中才有，在零件模式下不能進行布線。打開Pro/e，在需要線束設計的裝配文件中，選擇“應用程序”/“電纜”命令，進入布線模塊。Pro/e5.0不同于2.0、3.0和4.0，關于布線方面的資料很少，菜單管理器不能被直接調用。只能通過點擊右側 創建線纜（Harness），在Pro/E中，線纜（Harness）是以零件的形式來對待。

線軸（Spool）用來定義線纜的規格，線軸（Spool）中幾乎包括了所有的線纜參數。通過定義這些參數，并將這些參數傳遞給具體線纜，可控制線纜的外形和表征線纜的物理特性。創建纜特征（Feature）時要選擇其屬于哪類 線軸（Spool），所以線軸（Spool）必須要有一個見名知義的名稱。推薦如下所列的命名格式[2]：

（1）導線命名——導線的截面積_顏色；

（2）電纜線命名——芯線的截面積_芯線數+C_外層絕緣層的顏色；

（3）扁平線纜的命名——用扁平線纜的芯數來表示扁平線纜。

線軸（Spool）的定義和纜特征（Feature）是間接關聯的，通過點擊右側 ，即出現圖2示的菜單管理器（a）。

（圖2 Spool的菜單管理器

單擊圖2中（a）示的“創建”，接著如（b）示。在“線”、“線纜”、“鞘”、“帶”中選擇一項，出現（c），輸入線軸名稱，再單擊鼠標中鍵后如上圖（d）示，出現電氣參數對話框，對話框中默認了NAME、TYPE、N_BEND_RADIUS、THICHNESS和UNITS 等幾個參數，可以修改這些參數。如果需要增加參數，可選擇“視圖”—“列”命令，出現如圖（e）所示的對話框，，進行添加。

在布線之前，要對已經裝配好的零件連接口進行Component設置，定義其電氣屬性，選擇“編輯”—“元件操作”如圖3示，對接線端口的屬性進行設置，即在接線端口有3種端口類型：線（Wire）類型只能接一根線纜；倒圓角（Round）類型可以接多根線纜，且這些線纜圍繞坐標系的z軸呈圓形分布；平整（Flat）類型可以接多根線纜，且線纜沿坐標系的y軸展開。在布置扁平線纜時要創建兩個坐標軸，且兩個y軸對稱分布，并且需將端口類型設置為 Flat。

圖3 Component的編輯界面

Routing的布置主要結合右側的 圖標（或“插入”—“布線網絡”）和 圖標（或“插入—布線電纜”）協調完成。

2.礦用車車架的三維線束設計

應用Pro/e進行某非公路礦用車車架進行三維線束設計，具體流程可綜合車體開發流程再結合圖2中的布線步驟展開。考慮該車機械結構復雜，整車布置緊湊。為了避免電氣元件與其它結構件間的干涉，我廠布線設計師做了如下工作：

首先，將只有結構屬性的電氣元件和其相關連接件裝配到整車三維圖中；

其次，選擇菜單欄中“應用程序”—“電纜”，進入布線模塊，通過“編輯”—“元件操作”為其定義電氣屬性；

緊接著，根據需要線束的規格參數，再結合窗口右側的 、 和 分別設定相關線軸和線纜特征、網絡線及電纜線。經多次修改對比可知，每條線纜可以新建一個線束文件，這樣方便對個別特征進行修改。

隨后進行檢查，需特別注意—每條線纜在進行修改時，必須先激活。圖 4（a）為某礦用車車架線束的布置圖，圖4（b）為車上某個電控盒的局部出線圖。

（a）某非公路礦用車車架線束的布置圖

（b）電控盒的局部出線圖

圖 4 某礦用車局部布線圖

而后選擇菜單欄的“信息”—“線纜”出現電纜信息窗口，如圖5（a）示。選擇“線束列表”和“全部”單擊應用后，出現圖5（b）示的界面，此線纜信息窗口記錄了車架上所有線束的長度、線徑、線顏色及端子類型等。最后在編輯模式下，將所有數據導出，存為“.xls”格式，方便后續線束的規整和管理。

（a）電纜信息選擇窗口

（b）電纜信息顯示窗口

圖5 電纜信息窗口

3.結論與總結

用Pro/e5.0對某非公路礦用車做三維線束設計，可恰當設計管夾位置，合理規范線束路徑。不僅有效縮減了線束長度的設計誤差，還與三維結構設計軟件緊密結合，避免與其它結構件間發生干涉，有效地規范了布線的工藝性和美觀性，對線束的設計開發提供了一條合理的路徑。

參考文獻：

[1]趙佳.基于 CATIA的客車三維線束設計[J]. 客車技術與研究，2011，（6）17-19.

[2]谷孝衛.汽車線束設計及線束用原材料[J].汽車電器，2006，（10）16-19.

[3]黃國振.構建數字化樣機——Pro/ENGINEER Wildfire鈑金設計與三維布線.人民郵電出版社，2006，7.

作者簡介：龐亞娜（1987.11-），女，籍貫：陜西西安，助理工程師，碩士，西安理工大學，機械電子方向。