基于CATIA 的某重型汽车电气元件库的创建与使用

张 俊， 宋英华， 郭秀杰， 张 岚， 申 玮

（中国重汽集团汽车研究总院， 山东济南 250002）

1 前言

在航空和汽车设计领域， CATIA已经成为必选的设计辅助工具。 随着汽车产业的飞速发展， 人们对安全性、 舒适性要求越来越高， 电子设备被应用于汽车领域也越来越多， 汽车线束设计开发工作也变得日益繁杂和重要。 重型汽车线束设计逐渐向着模块化、 集成化的方向发展， 对线束走向具有美观性等提出了更高要求， 这就要求在新车型产品结构设计时同步进行三维布线的设计。 而由于使用的电子设备越来越多， 线束模块化、 集成化设计导致电气元件数量庞大， 在进行CATIA三维布线设计时， 不容易管理，建立一个能够最大程度满足实际设计的电气元件库十分的必要。 本文以某重型汽车新车型在设计开发阶段为对象，论述电气零件库的创建与使用， 为后续三维布线以及线束设计奠定基础。

2 CATIA电气元件库的创建

2.1 CATIA电气元件介绍

在设计线束时， 我们选用的线束插接器、 端子、 扎带、橡胶套等是基于知识工程的参数化设计零件， 它们并没有电气属性， 不是一个完整的电气元件， 在实际电气设计中缺乏良好的人机交互功能， 不能满足后续三维布线的电气要求。 因此在零件上必须添加电气属性和电气连接点。

在重型汽车电气设计领域， 根据电气元件的实际应用和功能可分为连接器、 端子、 盲堵、 线尾护壳、 包裹物、扎带、 卡扣等。 在CATIA里定义电气元件主要使用的模块为电子元件装置 （Electrical Part Design） 模块， 如图1所示。电气元件装置模块中电气属性主要包括设备 （Equipment）、壳体 （Shell）、 连接器 （Connector）、 端子 （Contact）、 盲堵（Filler Plug）、 线尾护壳 （Back Shell）、 包裹物 （Protection Part）、 支撑 （Support）。 本文中某重型汽车在设计开发阶段涉及的电气元件库包括连接器、 端子、 扎带、 卡扣、 护壳、波纹管、 胶带等， 在CATIA 中使用的电气模块为连接器（Connector）、包裹物（Protection Part）、支撑类（Support）。

图1 电子元件装置模块

2.2 创建连接器的电气属性

在设计线束时， 当选用了线束插接器时， 拿到的线束插接器三维数模不具备电气属性， 不能与线束连接， 要想使插接器成为线束的一部分， 首先需要定义插接器的电气属性。 插接器的电气属性包括如下特性。

1） 零件编号的命名， 必须与在线束图纸使用的零件号一致。

2） 端子的数量与插接器的孔位一致。

3） 线束的连接点选择在插接器线束端的中心。

4） 线束穿过连接点的方向， 选择与插接器线束端的垂直平面。

定义好的具有电气属性的插接器如图2所示。 创建的具有电气属性的插接器元件如图3所示。

图2 具有电气属性的插接器

图3 具有电气属性的插接器元件

2.3 创建支撑类的电气属性

我们拿到的扎带、 护壳、 卡扣等支撑类的数模也不具备电气属性， 无法连接到线束上， 要想其成为线束的一部分， 需要增加其电气属性。 在定义扎带、 卡扣电气属性时，首先选择扎带、 卡扣任意一个端面的中心创建线束穿过扎带时的点， 然后选择线束进入扎带、 卡扣的面和出去的面。定义好的具有电气属性的扎带卡扣如图4所示。 创建的具有电气属性的扎带、 卡扣、 护壳等如图5所示。

图4 具有电气属性的扎带卡扣

图5 具有电气属性的扎带、 卡扣、 护壳电气元件

2.4 创建保护类的电气属性

本文重型汽车在设计开发阶段涉及的保护类有波纹管、胶带、 纺织套管、 袖套等。 在Electrical Part环境中， 可以选择保护物的类型， 可选择管类和胶带两种类型， 可以定义保护物的内径、内部截面、 厚度、弯曲半径、 管的密度、 线的类型。 定义好的具有电气属性的保护类如图6所示。 创建的具有电气属性的保护类元件如图7所示。

图6 具有电气属性的保护类

图7 具有电气属性的保护类元件

2.5 创建电气元件库的目录

CATIA的Catalog是一个多任务功能的库文件， 可以是产品、 零件、 特征、 设计规则等， 把设计中可以重复使用的资源， 最大化地集中起来， 在其他产品的设计中加以引用，加速了产品的设计效率， 避免重复设计。 上面创建的电气元件库没有分类， 是杂乱无章的， 在进行三维布线时不易寻找。 而通过创建目录后， 可以将创建好的电气元件库进行分类方便管理。 在进行三维布线时， 可以极大地提升效率。 创建方法如下。

1） 单击文件菜单， 新建一个文件， 文件类型选择目录编辑器 （Catalog Document）。

2） 从属性在章节2.1添加， 电气元件库按功能分类命名， 将定义好的具有电气属性的插接器、 扎带、 护壳、 保护类等按命名分类添加进去， 如图8所示， 这就建立了电气元件库。

图8 建立的电气元件库目录

3） 在CATIA装配界面下， 在工具栏点击目录浏览器，弹出后选择创建好的目录， 在下拉列表中选择分类好的电气元件库， 则会出现元件库的预览， 如图9所示。 如果想选择某一电气元件进行装配， 只需要双击该元件的预览图标即可使用。

图9 在装配中使用目录

如此建立的电气元件库可以随意迁移， 在其他新车型设计开发阶段， 仍可以使用创建好的电气元件库， 这样将很大程度上加快设计进度， 降低设计成本。

3 电气元件库的使用

在CATIA的装配环境下， 如图10所示， 需要在控制器上装配插接器， 点击工具栏的目录浏览器， 选择对应控制器的元件库， 双击预览图标后确认， 就把插接器添加到装配环境中。 完成装配后， 进行布线， 如图11所示， 可以看出插接器具有电气属性。 同理， 用同样的方法可以添加使用扎带、 护壳、 卡扣等电气元件。

图10 装配好电气元件的控制器

图11 三维布线的电气元件

4 结论

本文以某重型汽车在设计开发阶段为对象， 创建了基于CATIA的电气元件库， 主要优势包括以下几个方面。

1） 面对数量庞大且重复使用的电气元件， 创建的电气元件库易分类管理， 可以节省设计时间， 提高设计效率。

2） 操作方便， 不需要单个导入某个电气元件， 只需要点击目录浏览器后双击某电气元件即可添加到装配中。

3） 建立的电气元件库可以公用， 在别的新车型的设计开发阶段仍可使用， 可以缩短新产品在电器方面设计的时间。

4） 创建的电气元件库具有电气属性， 为后续产品设计开发阶段的三维布线、 与E3软件结合使用奠定了基础， 极大提高了效率。

本文主要对CATIA电气模块的电气元件库的创建进行了分析， 阐述了电气元件库的创建过程。 创建的电气元件库为设计过程中电气元件之间的装配的合理性以及线束的设计打下了基础。 采用本文阐述的创建方式构建的CATIA电气元件库可以满足企业的实际使用需求。 本文所阐述的基于CATIA的电气元件库在某重卡新车型设计开发阶段也得到完美的应用。