基于Pro/Cabling混凝土泵車三維布線應用

（徐州徐工施維英機械有限公司，徐州 221004）

0 引言

混凝土泵車電氣控制系統通過控制器集中控制分散的編碼器、傾角傳感器、遙控器、GPS、照明燈、電磁閥等元件，整車布線在控制過程中起到關鍵作用。傳統混凝土泵車采用二維平面設計布線，設計人員粗略構想泵車的整車結構及電子元件的相對位置，依據經驗布線。在產品試制過程中，根據線束邏輯圖及泵車的整車空間，逐步完善線束布置。二維平面布線存在以下缺點：1）設計人員不能全面的考慮泵車的所有細節，導致線束裝配時與結構件、液壓管等部件干涉；2）線束設計長度不精確，導致現場接線或截線，浪費資源且降低電氣系統的可靠性；3）同款產品布線情況不盡相同，增加售后維修難度。

1 混凝土泵車三維布線流程簡介

Pro/E中具有與標準模塊緊密銜接的Cabling電纜敷設功能模塊，Pro/Cabling模塊可以生成完整的布線，包括線纜的捆扎、線纜出線方式、線纜和接插件的選型、結構件及電器元件的布置等。Pro/Cabling布線包括自動布線和手動布線，手動布線是根據接線表或邏輯圖在結構模型中手工繪制電纜路徑，其更適合于混凝土泵車線束設計。混凝土泵車線束設計的基本流程如圖1所示。

圖1 三維布線流程框圖

1.1 線束邏輯圖設計

將整車的線束按照連接方向、連接情況化劃分為多個子線束，每個子線束以零件的形式存在，按照線束的電氣特性進行邏輯圖設計，根據線束的邏輯圖，可清晰的分析出每條線束需要實現的電氣功能。

1.2 三維布線

利用Pro/Cabling功能，混凝土泵車三維布線可分為以下六步，設計流程圖如圖2所示。

圖2 混凝土泵車三維布線設計流程圖

1.2.1 建立三維骨架模型

混凝土泵車線束一般是敷設在結構件及液壓管路上，在設計線束三維布線圖過程中，首先裝配與線束相關的結構件、液壓系統三維模型，并將其通過復制幾何的方法，收縮為骨架模型，并以子件的形式裝配到相應布線組件中。

1.2.2 裝配電氣元件

混凝土泵車電氣元件通過電器箱與控制系統連接，在裝配相關電氣元件時，先將電器箱三維模型裝配在線束組件模型中，其次裝配編碼器、傾角傳感器、遙控器、GPS、照明燈、泵送電磁閥等電氣元件的三維模型。根據整車三維骨架模型，可以精確地確定各電器元件的位置及元件連接處連接器、線束分叉處分線裝置的位置。

在BIM模型上對施工計劃和施工方案進行分析模擬，消除沖突，得到最優施工計劃和方案。如塔吊定位及運行，工具式模板選型及設計等均可充分利用BIM的參數化和可視化特性對節點進行施工流程的分析模擬，可以改進施工方案實現可施工性。

1.2.3 創建線束零件

將Pro/E切換到Cabling（電纜）模塊中，通過新建線束，建立以“.PRT”為后綴名的線束。

1.2.4 定義線纜信息

創建SPOOLS（線纜型材）用來定義線纜的參數，如最小折彎半徑、線纜直徑、線顏色等。SPOOL包括Wire單芯電纜、Cable多芯電纜、Ribbon扁平線纜、Sheath護線套。在同一系列的產品線束設計過程中，建立SPOOLS庫，可節約識圖時間，提高布線效率。

1.2.5 設置電氣元件及電纜接入端口信息

在Pro/E中線纜的連接方式包括單芯導線、多芯線纜、扁平導線。在混凝土泵車線束設計過程中主要使用的是單芯導線連接方式。單芯導線通過Z軸接入連接器，在設置相應坐標系時，要保證Z軸的正向指向線纜接入的逆方向[3]。

在連接線纜之前，需要指定連接器入口端信息，線纜通過指定端口連接。Pro/Cabling模塊中，通過“工具→元件→指定”元件的接入端口，定義連接器內部線纜的長度，選擇端口類型。通過端口坐標系，記錄每根纜線的邏輯連接關系。連接器端口指定如圖3所示。

圖3 連接器端口指定

1.2.6 三維布線

在線束組件中創建Harness（配線）零件并激活，點擊布線電纜功能。在進行線纜連接時，以連接器上指定的端口作為線纜的起始點和終點，選擇纜線型材，布線類型，定義線纜的名稱，實現線束的初步布線。根據實際布線需求，通過建立坐標軸、選擇就近液壓管路、結構件，將線束按照固定長度捆扎。在Pro/Cabling模塊中，可以建立空間點來實現線束路徑的修改，也可以選擇已定義的Network作為線束的路徑。

1.3 線束工程圖制作

在已布置好的三維模型中，選擇生產擬定的工藝參數，線纜編號和位置信息，繪制工程圖，方便線束的生產加工。

2 混凝土泵車線束三維布線應用實例

在開發系列混凝土泵車時，徐州徐工施維英機械有限公司成功將Pro/E三維布線應用于線束設計中，實現了布線與液壓、結構并行設計。

2.1 線束功能邏輯圖

在三維布線時，根據混凝土泵車的線束特性，將整車線束劃分為8條子線束，即8個零部件。圖4展示了某條線束的三維布線邏輯關系。

圖4 線束功能邏輯圖

由圖5可知，該線束主要包括左右支腿位置檢測、水平儀及支腿照明、急停功能、左右支腿動作、回轉檢測及遙控功能。

2.2 三維布線

根據液壓和結構設計師提供的三維模型，組裝與本線束相關的元件，利用Pro/E的骨架收縮功能，創建三維骨架模型。如圖5所示。

圖5 布線三維骨架模型

根據圖4功能邏輯圖展示，需安裝電氣箱，接線盒、支腿按鈕盒、三/四通、盲堵及檢測開關等。定義元件連接器端口后，建立線束零件，命名為DAF4501.25.3.6。根據產品性能和空間布局完善三維布線路徑，將線束路徑敷設于結構件、液壓管路上，完成線束三維布線。三維布線圖如圖6所示。

圖6 線束三維布線圖

2.3 工程圖制作

為了提高生產現場線束布置效率，使生產現場的裝配工人更好的按照設計人員的思路布線，需制作工程圖。工程圖細致地展現了線束中元件布置情況、線束走向及線束分叉點等信息。本線束工程圖如圖7所示。

三維布線可以將線束的分叉點精確地布置在合適的位置上，精確地測量單段線束的長度，清晰描述線束安裝路徑。生產現場按照線束工程圖進行生產裝配線束，這樣可以有效的保證線束生產的一致性。

圖7 線束工程圖

3 結束語

本文介紹了基于Pro/Cabling的三維布線，成功應用在徐州徐工施維英機械有限公司某型號混凝土泵車的線束設計中。生產實踐表明，三維布線可以實現線束長度精準化，線束走向統一化，線束分叉精確化；減少現場線纜及波紋管的浪費，減低線束生產成本，增強線束的可靠性和精準性。