基于CATIA和CHS的商用車線束設計

趙 帥，盧 晶

（一汽技術中心，吉林 長春 130011）

基于CATIA和CHS的商用車線束設計

趙 帥，盧 晶

（一汽技術中心，吉林 長春 130011）

隨著數字模擬以及數據庫技術的推廣應用，線束3D布置及圖紙的平臺化設計變得越發重要。本文介紹基于CATIA和CHS（Capital Harness System ）的汽車線束設計方法，重點闡述在設計過程中的注意事項。

線束；平臺化；CATIA；CHS

隨著汽車產業的飛速發展，人們對安全性、舒適性要求越來越高，電子設備被應用于汽車領域也越來越多，汽車線束設計開發工作也變得日益繁雜和重要。如何滿足電氣系統設計的工業化和流程化，縮短產品設計周期并降低管理成本，已經成為大家關注的重點。國外對CHS的應用多基于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、導線路徑優化等工作，但目前國內難以實現。在CATIA中完成線束3D布置得到分支及長度信息，由CHS實現線束附件選擇、焊點位置設置等操作，可以大大提高設計效率的同時完成設計文件的數據庫管理。整個線束設計流程如圖1所示。

圖1 線束設計流程

在方案確定后即進行CATIA和CHS的同步設計，在CATIA中模擬線束走向及裝配，并最終形成拓撲圖作為CHS的設計輸入，由CHS進行拓撲圖和原理圖的綜合進而生成線束圖紙。

1 電氣系統三維布置注意事項

線束的布置決定了整車線路的美觀及可靠程度，也決定了導線長度，進而影響成本。在整個布置過程中，既要遵循線束布置規則，也要充分考慮裝配、維修及電氣系統可靠性等方面。

1.1 試驗設備

裝配方便性是考核設計是否合理的一個重要指標，針對車門、儀表板、高架箱等進行線下分裝的特點，可將駕駛室內線束分為左/右車門線束、儀表板線束、高架箱線束，并且根據需要再細分出左/右車身、左/右側圍線束。在儀表板、車門等零部件眾多且結構復雜的地方，要充分考慮安裝空間，盡量采取卡接固定，具體應用如圖2所示。線束通過卡接進行裝配，既增加整體美觀程度又能提高生產效率。

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上，如圖3所示。該項舉措能大大提高整車模塊化設計、降低管理成本并提高設計效率。

圖2 線束卡接固定

圖3 模塊化裝配

1.2 維修方便性

隨著人們對故障排查、功能改裝需求的提升，維修方便性已經成為設計階段必須考慮的事情，在設計時需考慮以下幾點。

1）線束的插接器要觸手可及。無論是維修還是改裝，都需通過插接器進行，所以插接器布置時一定要便于拆卸［1］；當空間有限只能單手拆卸時，需保證插接器一端固定。

2）對于經常維修的零部件，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）標準件種類盡量少。這樣既能縮短裝配及維修時間，又有利于整車廠管理、儲存備件。

2 線束圖紙的實現

線束圖紙的實現包括標準件庫的建立、電氣原理圖的設計、系統綜合、線束生成4大部分。其中標準件庫的建立是進行線束設計的基礎，包括Capital Symbol和 Capital Library兩個庫，在其中定義了插接器、端子、導線屬性等線束設計所必須的信息，庫建立的完整性及合理性將直接影響整個設計過程。

2.1 Capital Symbol庫的建立

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

圖4 導入圖形符號示意圖

將圖形導入后，要對總成、插接器設置PIN腳及孔位信息，其中插接器的孔位定義一定要與實物相一致，否則制造出來的線束將不符合設計意圖。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庫的建立

Capital Library庫定義了導線的線徑、線色、端子、供應商明細等一系列非圖形信息，而且在此庫中將插接器號與Capital Symbol庫中定義的圖形建立對應關系，并將插接器各孔位與端子、密封塞進行匹配，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

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線的始末端，使獨立的總成通過導線形成完整的系統，在此過程中設定每根導線的線號、線徑及線色，為后期生成線束圖提供基礎。圖7為ABS系統原理示意圖。

圖7 ABS系統原理示意圖

拓撲圖的作用是定義各總成在整車上的位置，以此制定合理的導線分支。繪制拓撲圖，首先在整車平面模型上定義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。底盤線束拓撲示意圖如圖8所示。拓撲圖繪制完成后，需將其與原理圖進行關聯，使拓撲圖真正擁有電氣屬性；為使拓撲圖與原理圖中總成建立對應關系，在繪制時務必保證兩圖中同一總成名稱一致。

圖8 底盤線束拓撲

2.4 系統綜合

系統綜合是將繪制的原理圖、拓撲圖按照一定規則進行信息匯總，最終生成所需線束。用戶根據對顯示、選裝方案的需求設定規則，并在系統綜合中進行調用，即可生成線束圖紙。圖9為規則設定界面及綜合后生成的線束圖紙。

圖9 規則設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，需要手動拖拽至合適位置，經調整后線束圖紙已基本完成，后續只需手動添加線束防護、技術條件、文字說明等信息，即可完成整個圖紙的設計。圖10為生成的線束圖紙示意圖。

圖10 CHS線束圖紙示意圖

3 結束語

電氣系統可靠性直接依賴于線束設計品質，目前的線束設計多依賴于CAD軟件，其無法完成幾百種線束附件的數據庫管理與系統仿真，已經成為制約電氣系統設計的瓶頸。CATIA與CHS的聯合使用，令線束設計工作平臺化、智能化，有效提升電氣系統品質；并在設計過程中充分展現了平臺化和數據庫化管理的便利性。三維軟件與線束設計軟件相結合的設計模式必將成為電氣系統開發的發展趨勢。目前該設計方法已在一汽商用車設計中得以成功應用。

［1］ 王關海.汽車電氣線束布置要點淺析［J］. 汽車電器.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 ，高級工程師。

（編輯 心 翔）