基于Pro/e5.0的非公路礦用自卸車(chē)三維線束設(shè)計(jì)

龐亞娜等

摘要：本文主要對(duì)Pro/e cabling模塊做功能介紹，結(jié)合非公路礦用自卸車(chē)車(chē)架進(jìn)行三維布線，對(duì)布線過(guò)程進(jìn)行實(shí)例化說(shuō)明，探索了一條用pro/e設(shè)計(jì)礦用自卸車(chē)線束的方法和流程。

關(guān)鍵詞：Pro/e 5.0；礦用自卸車(chē)；三維布線

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，礦區(qū)用戶(hù)對(duì)礦用自卸車(chē)經(jīng)濟(jì)性、舒適性、可靠性和靈活操作性等方面的要求也越來(lái)越高，隨之，電子信息技術(shù)被廣泛應(yīng)用到礦用自卸車(chē)上，如CAN總線技術(shù)、車(chē)輛運(yùn)行智能監(jiān)控系統(tǒng)、故障診斷系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)[1]。這使得車(chē)用電器元件之間的線束連接隨著不斷增加，作為整車(chē)電器零件的“血管”，其走向布置也越來(lái)越復(fù)雜，傳統(tǒng)二維布線方式已經(jīng)很難準(zhǔn)確表達(dá)現(xiàn)有復(fù)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(shū)籍卻很少，與三維布線有關(guān)的文獻(xiàn)也只是提到一些功能模塊，并未對(duì)其操作步驟做詳細(xì)介紹。本文與CAD軟件Pro/e5.0開(kāi)發(fā)的模型數(shù)據(jù)相結(jié)合，先對(duì)Pro/e5.0手動(dòng)布線步驟進(jìn)行了描述，再以某非公路礦用自卸車(chē)車(chē)架為例，對(duì)其進(jìn)行三維布線，此功能的引入可以有效縮短電氣系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)周期，為后面整車(chē)線束的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)提供一個(gè)很好的平臺(tái)。

1.Pro/e5.0線束設(shè)計(jì)模塊介紹

Pro/e5.0是美國(guó)PTC公司開(kāi)發(fā)的一套基于特征的CAD軟件，其Cabling模塊可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)布線和手動(dòng)布線。經(jīng)過(guò)在設(shè)計(jì)使用過(guò)程中的比較可知，自動(dòng)布線只是將大量工作轉(zhuǎn)移到Pro/Diagram中，效率并沒(méi)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(guò)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(jìn)行布線之前，首先要進(jìn)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(jìn)行布線。打開(kāi)Pro/e，在需要線束設(shè)計(jì)的裝配文件中，選擇“應(yīng)用程序”/“電纜”命令，進(jìn)入布線模塊。Pro/e5.0不同于2.0、3.0和4.0，關(guān)于布線方面的資料很少，菜單管理器不能被直接調(diào)用。只能通過(guò)點(diǎn)擊右側(cè) 創(chuàng)建線纜（Harness），在Pro/E中，線纜（Harness）是以零件的形式來(lái)對(duì)待。

線軸（Spool）用來(lái)定義線纜的規(guī)格，線軸（Spool）中幾乎包括了所有的線纜參數(shù)。通過(guò)定義這些參數(shù)，并將這些參數(shù)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(chuàng)建纜特征（Feature）時(shí)要選擇其屬于哪類(lèi) 線軸（Spool），所以線軸（Spool）必須要有一個(gè)見(jiàn)名知義的名稱(chēng)。推薦如下所列的命名格式[2]：

（1）導(dǎo)線命名——導(dǎo)線的截面積_顏色；

（2）電纜線命名——芯線的截面積_芯線數(shù)+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(shù)來(lái)表示扁平線纜。

線軸（Spool）的定義和纜特征（Feature）是間接關(guān)聯(lián)的，通過(guò)點(diǎn)擊右側(cè) ，即出現(xiàn)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(chuàng)建”，接著如（b）示。在“線”、“線纜”、“鞘”、“帶”中選擇一項(xiàng)，出現(xiàn)（c），輸入線軸名稱(chēng)，再單擊鼠標(biāo)中鍵后如上圖（d）示，出現(xiàn)電氣參數(shù)對(duì)話框，對(duì)話框中默認(rèn)了NAME、TYPE、N_BEND_RADIUS、THICHNESS和UNITS 等幾個(gè)參數(shù)，可以修改這些參數(shù)。如果需要增加參數(shù)，可選擇“視圖”—“列”命令，出現(xiàn)如圖（e）所示的對(duì)話框，，進(jìn)行添加。

在布線之前，要對(duì)已經(jīng)裝配好的零件連接口進(jìn)行Component設(shè)置，定義其電氣屬性，選擇“編輯”—“元件操作”如圖3示，對(duì)接線端口的屬性進(jìn)行設(shè)置，即在接線端口有3種端口類(lèi)型：線（Wire）類(lèi)型只能接一根線纜；倒圓角（Round）類(lèi)型可以接多根線纜，且這些線纜圍繞坐標(biāo)系的z軸呈圓形分布；平整（Flat）類(lèi)型可以接多根線纜，且線纜沿坐標(biāo)系的y軸展開(kāi)。在布置扁平線纜時(shí)要?jiǎng)?chuàng)建兩個(gè)坐標(biāo)軸，且兩個(gè)y軸對(duì)稱(chēng)分布，并且需將端口類(lèi)型設(shè)置為 Flat。

圖3 Component的編輯界面

Routing的布置主要結(jié)合右側(cè)的 圖標(biāo)（或“插入”—“布線網(wǎng)絡(luò)”）和 圖標(biāo)（或“插入—布線電纜”）協(xié)調(diào)完成。

2.礦用車(chē)車(chē)架的三維線束設(shè)計(jì)

應(yīng)用Pro/e進(jìn)行某非公路礦用車(chē)車(chē)架進(jìn)行三維線束設(shè)計(jì)，具體流程可綜合車(chē)體開(kāi)發(fā)流程再結(jié)合圖2中的布線步驟展開(kāi)。考慮該車(chē)機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，整車(chē)布置緊湊。為了避免電氣元件與其它結(jié)構(gòu)件間的干涉，我廠布線設(shè)計(jì)師做了如下工作：

首先，將只有結(jié)構(gòu)屬性的電氣元件和其相關(guān)連接件裝配到整車(chē)三維圖中；

其次，選擇菜單欄中“應(yīng)用程序”—“電纜”，進(jìn)入布線模塊，通過(guò)“編輯”—“元件操作”為其定義電氣屬性；

緊接著，根據(jù)需要線束的規(guī)格參數(shù)，再結(jié)合窗口右側(cè)的 、 和 分別設(shè)定相關(guān)線軸和線纜特征、網(wǎng)絡(luò)線及電纜線。經(jīng)多次修改對(duì)比可知，每條線纜可以新建一個(gè)線束文件，這樣方便對(duì)個(gè)別特征進(jìn)行修改。

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

（a）某非公路礦用車(chē)車(chē)架線束的布置圖

（b）電控盒的局部出線圖

圖 4 某礦用車(chē)局部布線圖

而后選擇菜單欄的“信息”—“線纜”出現(xiàn)電纜信息窗口，如圖5（a）示。選擇“線束列表”和“全部”單擊應(yīng)用后，出現(xiàn)圖5（b）示的界面，此線纜信息窗口記錄了車(chē)架上所有線束的長(zhǎng)度、線徑、線顏色及端子類(lèi)型等。最后在編輯模式下，將所有數(shù)據(jù)導(dǎo)出，存為“.xls”格式，方便后續(xù)線束的規(guī)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(jié)論與總結(jié)

用Pro/e5.0對(duì)某非公路礦用車(chē)做三維線束設(shè)計(jì)，可恰當(dāng)設(shè)計(jì)管夾位置，合理規(guī)范線束路徑。不僅有效縮減了線束長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)誤差，還與三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件緊密結(jié)合，避免與其它結(jié)構(gòu)件間發(fā)生干涉，有效地規(guī)范了布線的工藝性和美觀性，對(duì)線束的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)提供了一條合理的路徑。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙佳.基于 CATIA的客車(chē)三維線束設(shè)計(jì)[J]. 客車(chē)技術(shù)與研究，2011，（6）17-19.

[2]谷孝衛(wèi).汽車(chē)線束設(shè)計(jì)及線束用原材料[J].汽車(chē)電器，2006，（10）16-19.

[3]黃國(guó)振.構(gòu)建數(shù)字化樣機(jī)——Pro/ENGINEER Wildfire鈑金設(shè)計(jì)與三維布線.人民郵電出版社，2006，7.

作者簡(jiǎn)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(xué)，機(jī)械電子方向。