基于Pro/e5.0的非公路矿用自卸车三维线束设计

庞亚娜等

摘要：本文主要对Pro/e cabling模块做功能介绍，结合非公路矿用自卸车车架进行三维布线，对布线过程进行实例化说明，探索了一条用pro/e设计矿用自卸车线束的方法和流程。

关键词：Pro/e 5.0；矿用自卸车；三维布线

随着经济的发展，矿区用户对矿用自卸车经济性、舒适性、可靠性和灵活操作性等方面的要求也越来越高，随之，电子信息技术被广泛应用到矿用自卸车上，如CAN总线技术、车辆运行智能监控系统、故障诊断系统、物联网等技术[1]。这使得车用电器元件之间的线束连接随着不断增加，作为整车电器零件的“血管”，其走向布置也越来越复杂，传统二维布线方式已经很难准确表达现有复杂的布线信息[2]，目前可用于三维布线软件较多，但涉及到布线方面书籍却很少，与三维布线有关的文献也只是提到一些功能模块，并未对其操作步骤做详细介绍。本文与CAD软件Pro/e5.0开发的模型数据相结合，先对Pro/e5.0手动布线步骤进行了描述，再以某非公路矿用自卸车车架为例，对其进行三维布线，此功能的引入可以有效缩短电气系统的开发周期，为后面整车线束的设计开发提供一个很好的平台。

1.Pro/e5.0线束设计模块介绍

Pro/e5.0是美国PTC公司开发的一套基于特征的CAD软件，其Cabling模块可实现自动布线和手动布线。经过在设计使用过程中的比较可知，自动布线只是将大量工作转移到Pro/Diagram中，效率并没有提高多少，且布置效果不美观[3]。本文主要介绍手工布线，其概念更容易理解，布线过程很清楚，效果更加美观。

手工三维布线的步骤如图1示：

图1 手工布线步骤

进行布线之前，首先要进入布线模块。布线模块只有在装配中才有，在零件模式下不能进行布线。打开Pro/e，在需要线束设计的装配文件中，选择“应用程序”/“电缆”命令，进入布线模块。Pro/e5.0不同于2.0、3.0和4.0，关于布线方面的资料很少，菜单管理器不能被直接调用。只能通过点击右侧 创建线缆（Harness），在Pro/E中，线缆（Harness）是以零件的形式来对待。

线轴（Spool）用来定义线缆的规格，线轴（Spool）中几乎包括了所有的线缆参数。通过定义这些参数，并将这些参数传递给具体线缆，可控制线缆的外形和表征线缆的物理特性。创建缆特征（Feature）时要选择其属于哪类 线轴（Spool），所以线轴（Spool）必须要有一个见名知义的名称。推荐如下所列的命名格式[2]：

（1）导线命名——导线的截面积_颜色；

（2）电缆线命名——芯线的截面积_芯线数+C_外层绝缘层的颜色；

（3）扁平线缆的命名——用扁平线缆的芯数来表示扁平线缆。

线轴（Spool）的定义和缆特征（Feature）是间接关联的，通过点击右侧 ，即出现图2示的菜单管理器（a）。

（图2 Spool的菜单管理器

单击图2中（a）示的“创建”，接着如（b）示。在“线”、“线缆”、“鞘”、“带”中选择一项，出现（c），输入线轴名称，再单击鼠标中键后如上图（d）示，出现电气参数对话框，对话框中默认了NAME、TYPE、N_BEND_RADIUS、THICHNESS和UNITS 等几个参数，可以修改这些参数。如果需要增加参数，可选择“视图”—“列”命令，出现如图（e）所示的对话框，，进行添加。

在布线之前，要对已经装配好的零件连接口进行Component设置，定义其电气属性，选择“编辑”—“元件操作”如图3示，对接线端口的属性进行设置，即在接线端口有3种端口类型：线（Wire）类型只能接一根线缆；倒圆角（Round）类型可以接多根线缆，且这些线缆围绕坐标系的z轴呈圆形分布；平整（Flat）类型可以接多根线缆，且线缆沿坐标系的y轴展开。在布置扁平线缆时要创建两个坐标轴，且两个y轴对称分布，并且需将端口类型设置为 Flat。

图3 Component的编辑界面

Routing的布置主要结合右侧的 图標（或“插入”—“布线网络”）和 图标（或“插入—布线电缆”）协调完成。

2.矿用车车架的三维线束设计

应用Pro/e进行某非公路矿用车车架进行三维线束设计，具体流程可综合车体开发流程再结合图2中的布线步骤展开。考虑该车机械结构复杂，整车布置紧凑。为了避免电气元件与其它结构件间的干涉，我厂布线设计师做了如下工作：

首先，将只有结构属性的电气元件和其相关连接件装配到整车三维图中；

其次，选择菜单栏中“应用程序”—“电缆”，进入布线模块，通过“编辑”—“元件操作”为其定义电气属性；

紧接着，根据需要线束的规格参数，再结合窗口右侧的 、 和 分别设定相关线轴和线缆特征、网络线及电缆线。经多次修改对比可知，每条线缆可以新建一个线束文件，这样方便对个别特征进行修改。

随后进行检查，需特别注意—每条线缆在进行修改时，必须先激活。图 4（a）为某矿用车车架线束的布置图，图4（b）为车上某个电控盒的局部出线图。

（a）某非公路矿用车车架线束的布置图

（b）电控盒的局部出线图

图 4 某矿用车局部布线图

而后选择菜单栏的“信息”—“线缆”出现电缆信息窗口，如图5（a）示。选择“线束列表”和“全部”单击应用后，出现图5（b）示的界面，此线缆信息窗口记录了车架上所有线束的长度、线径、线颜色及端子类型等。最后在编辑模式下，将所有数据导出，存为“.xls”格式，方便后续线束的规整和管理。

（a）电缆信息选择窗口

（b）电缆信息显示窗口

图5 电缆信息窗口

3.结论与总结

用Pro/e5.0对某非公路矿用车做三维线束设计，可恰当设计管夹位置，合理规范线束路径。不仅有效缩减了线束长度的设计误差，还与三维结构设计软件紧密结合，避免与其它结构件间发生干涉，有效地规范了布线的工艺性和美观性，对线束的设计开发提供了一条合理的路径。

参考文献：

[1]赵佳.基于 CATIA的客车三维线束设计[J]. 客车技术与研究，2011，（6）17-19.

[2]谷孝卫.汽车线束设计及线束用原材料[J].汽车电器，2006，（10）16-19.

[3]黄国振.构建数字化样机——Pro/ENGINEER Wildfire钣金设计与三维布线.人民邮电出版社，2006，7.

作者简介：庞亚娜（1987.11-），女，籍贯：陕西西安，助理工程师，硕士，西安理工大学，机械电子方向。