CATIA | 结合软件浅谈低压线束布置

线束世界 2021-11-22 08:00

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纵观近年来汽车召回事件，有很多是因线束布置不当引起，所以线束布置的优劣，直接决定了线束品质的好坏。在线束布置时考虑好各种潜在风险和隐患，将大大提升线束的可靠性。本文以Catia软件为载体，探讨Catia布线的技巧，以提高线束的可装配性、可靠性、可制造性等。

1 CATIA中EHI模块下的线束设计

打开Catia，首先需要进入到EHA（ Electrical HarnessAssembly）模块下，并点击Geometrical Bundle将一个Product赋予电器属性；然后点击Multi-Branchable Document，之后会进入EHI （Electrical Harness Installation）模块，同时会出现图1对话框。

1.1 线束直径及截面积设计

图1为线束直径的选项。直径在设计过程中是非常重要的一个参数，设计太小会导致在实际装车的状态下线束与周边环境干涉；设计过大会导致在设计过程中出现干涉、空间利用率低等情况，所以在设计中应该尽量精准估算出线径的大小。同时，为保证设计品质，应该将恶劣环境、重要部分的线束段线径，进行30%冗余设计，以此来保证线束的可靠性。此外，下方的“Section”选项为截面积，“Diameter”和“Section”这两个选项为相互关联选项；其中一个确定之后，就可以根据S=πR²自动生成另外一个数据，将图1的直径100mm带入圆面积公式可得出其截面积约为0.008m²。

图1 线束直径的选项

1.2 线束弯曲半径设计

图2中的“Bend Radius for Check”，为线束的弯曲半径；弯曲半径的大小，决定了线束在弯曲成型时受到的阻力大小。在多股束段情况下，将直径小于16mm （没有大于8mm²的导线）线束段的弯曲半径比例设置为1，即弯曲半径=线束直径；直径大于16mm小于25mm（或有大平方导线）时，弯曲半径比例一般设置为1.5；直径大于25mm时，弯曲半径比例设置为2；不可将弯曲半径比率设置小于1；小于1的情况，会使线束受拉力以及应力等，影响线束的寿命。直径大于16mm的情况，大多数是线束主干、电源线、大平方搭铁等，在设计中需多加注意。下方的“Computer Bend Radius”是和下方的“Build Mode”相关的，是不可选择设计的。

图2 线束的弯曲半径

1.3 线束松弛度以及长度设计

图2中有下拉表格，“Slack”为松弛度，其与线束长度的关系为L=L直（1+X%）；其中L直为从2个固定点之间出线面和入线面之间的直线长度，X为线束的松弛度。也就是说，当X=0时，线束为紧绷状态；为了线束可靠性以及可装配性，通常将松弛度设置为1。L为下拉表格中的“Length”。

这里需要提到一点，某些线束厂在3D转换成2D图纸时，会将3D上的长度圆整之后转化成2D图纸，这样虽然在工艺制造方面提供了极大便利，但是在设计上难免会有些偏差。所以，在设计前期，需要将固定点之间的长度同样圆整，线束之间的长度也就自然会圆整。

“External Curve”这个命令是以现有外部曲线为中心线绘制的一条线束，和创成式里面的扫掠命令大同小异。

1.4 线束路径设计

图3“Route Definition”是定义线束段的路径。在图2点击“Route Definition”就会出现图3对话框。此时只需要依次点击定义好电器属性的固定点或者接插件，就会自动生成线束段。需要注意的是，在某些状态下，分支点出线是没有方向的（或者说是T字型包扎）。有方向的线束段和没有方向的线束段在设计中，长度会有差别。因此，需要将实际线束段和设计线束进行比较分析，或者进行工艺上的一些要求。

图3 定义线束段的路径

“Tangent management”是该点的方向设置，可以利用罗盘、现有曲线等进行设置，方向需要根据线束可能出现的实际状态进行设计。下方的“Offset Management at Creation”是虚拟点的添加设置，在设计过程中会碰到一些无法避开的环境，有时会增加一个虚拟点来避开环境；这样虽然在数据模拟中是没有问题的，但是实际装车状态并非和数据模拟的一致，仍然会造成干涉，这个虚拟点不建议增加。

1.5 线束的形状以及分支点增加与取消

图4中，“Bundle Segment Definition”是分支点的增加与取消以及线束的形状设计。线束会存在多种形状，比如主干，会用圆柱体绘制；编织线，会用长方体绘制等，根据实际情况具体分析。

图4 分支点的增加与取消以及线束的形状设计

2 线束布置的原则

2.1 线束的可靠性

线束大多数情况下是不可见的，无法直观判断其损坏程度。同时相比于钣金、内饰，线束是柔性件，产品具有一定的不可控性，因此线束的可靠性相当重要。线束布置通常通过增加固定点、护线壳以及提高包覆物耐磨等级等方法来保证线束的可靠性。

1）线束静态的状态下，尽量避开钣金锐边、支架锐边以及焊渣等对线束寿命有影响的环境件。

2）线束在越过、穿过钣金孔时，应当增加橡胶件、异形卡扣等方式来避免金属件对线束的损伤。

3）线束在安全件附近时，通过改变分支走向、增加固定点等方式保证间隙在25mm以上。

4）线束在跨区域布置时，跨区域线束段不应出分支；若无法避免，主干应当留出振动量以避免振源将线束扯断。同时应当与振动包络保持10mm以上的间隙；若无振动包络的情况下，应当保证与本体25mm以上的间隙。

5）线束弯曲角度应当保持钝角，同时转弯处各有一个固定点以保证线束固定的可靠性。

6）固定点之间的距离应保持在200mm以内；在直线部位、没有干涉的情况下，可以保持在300mm以内。

7）线束为避免承受其他压力，尽量沿边、槽布置。

8）线束应远离高温区域，比如排气管、模块主机以及前照灯散热片等。

9）在湿区，线束接插件应当属于防水接插件；线束接插件不能口朝上，避免进水。

10）干湿区交界的地方，干区线束要比湿区线束位置高，这样可以防止湿区的水流进干区。

11）除了直接的水预防，还应当避免虹吸现象的出现。虹吸现象是利用压强差，将高处的水，顺着管状之类物件流入低处。因此，湿区搭铁应当用双臂热收缩管进行保护，同时搭铁应当比接插件的位置低。

2.2 线束的可装配性

在布置线束时，除了不能和周边件干涉外，最重要的就是可装配性。在装配线束过程中一定要考虑到总成的可装配性。比如仪表线束、顶棚线束等，尽可能不给整车装配过程中增加额外的工序及成本。此外，还需要考虑到部件的可装配性，也就是不能将部件布置在不可见、人手无法达到的位置。应该将部件布置在人手易于装配的位置，这样不会造成工人装配疲劳。

1）某些电器件的装配顺序是在环境之后，例如门饰板开关、仪表以及中控屏等。中控屏是在仪表板装上之后再进行安装的，没有操作空间。对于此类，我们会将线束拉出来，在仪表板外面装配电器件，装配完成之后再将电器件和线束一起装配到仪表板内。此时需要注意两点：一个是线束的分支长度，我们会将接插件模拟在实际安装空间位置，再模拟线束长度。另一个是线束装配到内饰板以后，线束是否会和周边干涉，线束是否有被磨损的风险。

2）除了上述情况需要增加线束余量，还有一种是卡扣、接插件的装配路径与线束路径不同，通常会在其束段上增加5mm安装余量。

3）线束不能在其他零部件的安装轨迹上，否则会影响其他零部件的安装、拆卸或对线束造成损伤。

2.3 线束的可制造性

在布置线束时，应当随时和工艺工程师沟通，若是设计的产品在工艺上无法实现，等到生成图纸之后再去沟通的话，所需要的时间成本、经济成本是比较高的。

1）线束固定点之间至少有50mm以上的长度，这是保证工装板上的工装可以安装。

2）线束分支点距离卡扣至少在30mm以上。以3M胶带为例，其胶带宽度一般为18mm，若是分支点到固定点之间的距离小于30mm，则无法保证线束包扎的可靠性。

3 结束语

只会使用Catia软件，还不能说自己会线束布置，只有将仿真软件使用和实际相结合，同时熟知布置原则，才能被称为线束布置工程师，才能设计出符合要求的线束产品。

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