張 俊， 宋英華， 郭秀杰， 張 嵐， 申 瑋

（中國重汽集團汽車研究總院， 山東濟南 250002）

1 前言

在航空和汽車設計領域， CATIA已經成為必選的設計輔助工具。 隨著汽車產業(yè)的飛速發(fā)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(fā)工作也變得日益繁雜和重要。 重型汽車線束設計逐漸向著模塊化、 集成化的方向發(fā)展， 對線束走向具有美觀性等提出了更高要求， 這就要求在新車型產品結構設計時同步進行三維布線的設計。 而由于使用的電子設備越來越多， 線束模塊化、 集成化設計導致電氣元件數量龐大， 在進行CATIA三維布線設計時， 不容易管理，建立一個能夠最大程度滿足實際設計的電氣元件庫十分的必要。 本文以某重型汽車新車型在設計開發(fā)階段為對象，論述電氣零件庫的創(chuàng)建與使用， 為后續(xù)三維布線以及線束設計奠定基礎。

2 CATIA電氣元件庫的創(chuàng)建

2.1 CATIA電氣元件介紹

在設計線束時， 我們選用的線束插接器、 端子、 扎帶、橡膠套等是基于知識工程的參數化設計零件， 它們并沒有電氣屬性， 不是一個完整的電氣元件， 在實際電氣設計中缺乏良好的人機交互功能， 不能滿足后續(xù)三維布線的電氣要求。 因此在零件上必須添加電氣屬性和電氣連接點。

在重型汽車電氣設計領域， 根據電氣元件的實際應用和功能可分為連接器、 端子、 盲堵、 線尾護殼、 包裹物、扎帶、 卡扣等。 在CATIA里定義電氣元件主要使用的模塊為電子元件裝置 （Electrical Part Design） 模塊， 如圖1所示。電氣元件裝置模塊中電氣屬性主要包括設備 （Equipment）、殼體 （Shell）、 連接器 （Connector）、 端子 （Contact）、 盲堵（Filler Plug）、 線尾護殼 （Back Shell）、 包裹物 （Protection Part）、 支撐 （Support）。 本文中某重型汽車在設計開發(fā)階段涉及的電氣元件庫包括連接器、 端子、 扎帶、 卡扣、 護殼、波紋管、 膠帶等， 在CATIA 中使用的電氣模塊為連接器（Connector）、包裹物（Protection Part）、支撐類（Support）。

圖1 電子元件裝置模塊

2.2 創(chuàng)建連接器的電氣屬性

在設計線束時， 當選用了線束插接器時， 拿到的線束插接器三維數模不具備電氣屬性， 不能與線束連接， 要想使插接器成為線束的一部分， 首先需要定義插接器的電氣屬性。 插接器的電氣屬性包括如下特性。

1） 零件編號的命名， 必須與在線束圖紙使用的零件號一致。

2） 端子的數量與插接器的孔位一致。

3） 線束的連接點選擇在插接器線束端的中心。

4） 線束穿過連接點的方向， 選擇與插接器線束端的垂直平面。

定義好的具有電氣屬性的插接器如圖2所示。 創(chuàng)建的具有電氣屬性的插接器元件如圖3所示。

圖2 具有電氣屬性的插接器

圖3 具有電氣屬性的插接器元件

2.3 創(chuàng)建支撐類的電氣屬性

我們拿到的扎帶、 護殼、 卡扣等支撐類的數模也不具備電氣屬性， 無法連接到線束上， 要想其成為線束的一部分， 需要增加其電氣屬性。 在定義扎帶、 卡扣電氣屬性時，首先選擇扎帶、 卡扣任意一個端面的中心創(chuàng)建線束穿過扎帶時的點， 然后選擇線束進入扎帶、 卡扣的面和出去的面。定義好的具有電氣屬性的扎帶卡扣如圖4所示。 創(chuàng)建的具有電氣屬性的扎帶、 卡扣、 護殼等如圖5所示。

圖4 具有電氣屬性的扎帶卡扣

圖5 具有電氣屬性的扎帶、 卡扣、 護殼電氣元件

2.4 創(chuàng)建保護類的電氣屬性

本文重型汽車在設計開發(fā)階段涉及的保護類有波紋管、膠帶、 紡織套管、 袖套等。 在Electrical Part環(huán)境中， 可以選擇保護物的類型， 可選擇管類和膠帶兩種類型， 可以定義保護物的內徑、內部截面、 厚度、彎曲半徑、 管的密度、 線的類型。 定義好的具有電氣屬性的保護類如圖6所示。 創(chuàng)建的具有電氣屬性的保護類元件如圖7所示。

圖6 具有電氣屬性的保護類

圖7 具有電氣屬性的保護類元件

2.5 創(chuàng)建電氣元件庫的目錄

CATIA的Catalog是一個多任務功能的庫文件， 可以是產品、 零件、 特征、 設計規(guī)則等， 把設計中可以重復使用的資源， 最大化地集中起來， 在其他產品的設計中加以引用，加速了產品的設計效率， 避免重復設計。 上面創(chuàng)建的電氣元件庫沒有分類， 是雜亂無章的， 在進行三維布線時不易尋找。 而通過創(chuàng)建目錄后， 可以將創(chuàng)建好的電氣元件庫進行分類方便管理。 在進行三維布線時， 可以極大地提升效率。 創(chuàng)建方法如下。

1） 單擊文件菜單， 新建一個文件， 文件類型選擇目錄編輯器 （Catalog Document）。

2） 從屬性在章節(jié)2.1添加， 電氣元件庫按功能分類命名， 將定義好的具有電氣屬性的插接器、 扎帶、 護殼、 保護類等按命名分類添加進去， 如圖8所示， 這就建立了電氣元件庫。

圖8 建立的電氣元件庫目錄

3） 在CATIA裝配界面下， 在工具欄點擊目錄瀏覽器，彈出后選擇創(chuàng)建好的目錄， 在下拉列表中選擇分類好的電氣元件庫， 則會出現(xiàn)元件庫的預覽， 如圖9所示。 如果想選擇某一電氣元件進行裝配， 只需要雙擊該元件的預覽圖標即可使用。

圖9 在裝配中使用目錄

如此建立的電氣元件庫可以隨意遷移， 在其他新車型設計開發(fā)階段， 仍可以使用創(chuàng)建好的電氣元件庫， 這樣將很大程度上加快設計進度， 降低設計成本。

3 電氣元件庫的使用

在CATIA的裝配環(huán)境下， 如圖10所示， 需要在控制器上裝配插接器， 點擊工具欄的目錄瀏覽器， 選擇對應控制器的元件庫， 雙擊預覽圖標后確認， 就把插接器添加到裝配環(huán)境中。 完成裝配后， 進行布線， 如圖11所示， 可以看出插接器具有電氣屬性。 同理， 用同樣的方法可以添加使用扎帶、 護殼、 卡扣等電氣元件。

圖10 裝配好電氣元件的控制器

圖11 三維布線的電氣元件

4 結論

本文以某重型汽車在設計開發(fā)階段為對象， 創(chuàng)建了基于CATIA的電氣元件庫， 主要優(yōu)勢包括以下幾個方面。

1） 面對數量龐大且重復使用的電氣元件， 創(chuàng)建的電氣元件庫易分類管理， 可以節(jié)省設計時間， 提高設計效率。

2） 操作方便， 不需要單個導入某個電氣元件， 只需要點擊目錄瀏覽器后雙擊某電氣元件即可添加到裝配中。

3） 建立的電氣元件庫可以公用， 在別的新車型的設計開發(fā)階段仍可使用， 可以縮短新產品在電器方面設計的時間。

4） 創(chuàng)建的電氣元件庫具有電氣屬性， 為后續(xù)產品設計開發(fā)階段的三維布線、 與E3軟件結合使用奠定了基礎， 極大提高了效率。

本文主要對CATIA電氣模塊的電氣元件庫的創(chuàng)建進行了分析， 闡述了電氣元件庫的創(chuàng)建過程。 創(chuàng)建的電氣元件庫為設計過程中電氣元件之間的裝配的合理性以及線束的設計打下了基礎。 采用本文闡述的創(chuàng)建方式構建的CATIA電氣元件庫可以滿足企業(yè)的實際使用需求。 本文所闡述的基于CATIA的電氣元件庫在某重卡新車型設計開發(fā)階段也得到完美的應用。