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[CATIA线束教程] 线束工程师:基于CATIA线束模块汽车线束三维数据制作要点

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CATIA基础教程 发表于 2020-12-14 16:14:48 | 显示全部楼层 |阅读模式
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2020-12-14 16:14:48 789 0 看全部
  散漫说,线束三维设计的好换对线束产品设计的可靠性影响很大,很多装车问题,干涉问题的出现,很多时候都和线束布置问题有关。目前大部分主机厂均使用CATIA软件进行线束的3D设计。本文就CATIA线束模块进行线束三维数据制作过程中一些关键问题进行介绍。以下为正文。
  汽车低压线束连接整车上各个电器件,起到电源分配和信号传递的作用,是汽车的神经系统。整车线束三维布置设计是线束设计重要的一部分,关系到线束的安全性和可靠性。
  一、布置原则
  进行线束布置的时候考虑的因素很多,大体上来讲,需要综合考虑整车上各个用电器的安装位置,相关的边界数据,周边的工作环境和装配维修的工艺可行性等等因素。主要工作内容有线束分段及走向,固定点的设置及固定方式的选择,搭铁点位置及同周边件间隙分析校核等。对于这些内容,进行线束三维数据制作时都应该进行考虑,这里不作展开的介绍,仅对CATIA线束模块进行数据制作的内容进行说明。
  CATIA线束数据制作原则:
  1满足整车线束布置要求。
  对于这一点,就如前文所说的,需要综合考虑各个因素,首先要满足相关的要求。可以制作相关的Checklist表,形成规范,进行一项一项的检查,这里不作展开。
  2尽量做到图物一致性。
  关于图物一致性很多情况下会被忽视,这主要体现在线束段线径的设置,线束分支的出线方向,及线束段的尺寸。
  二、线径估算
  使用CATIA模块进行线束数据制作时,线束段直径作为一个重要参数被写入软件。后续所有的间隙校核,运动分析都是基于这个值来分析的。因此一旦与实际差异较大的话,势必导致原有能过满足安全间隙的要求,到实际装车时发现已经干涉,甚至装配不了。
  这里提供一下线束直径的理论计算方法。
  线束段是将所有导线用胶带或其他包扎物捆扎在一起的一个集合。考虑到胶带是仅仅缠绕在线束上的,而诸如波纹管等套管类的包扎也需要先确定线束的外径才能进行选用。因此,计算的时候,我们先将包扎物这一部分先放下。这样的话,线束段的截面积就等于所有导线的截面积的总和。
  因此有: c62bcfbd6917d09a88495b2ad3db1fe9.png 式中,S表示线束段的截面积,Si表示第i根导线的截面积;
  我们将线束段的横截面默认为一个圆,则有, f24dee385e0767b601e7e44c84baf55f.png 式中D为线束段的直径,Pi为圆周率。
  德标导线相比日标导线绝缘壁更薄些,随着整车电器件不断增多,德标导线被越来越多的使用。这里我们也选取德标线举例进行相关的说明。
085164bc2a5d7d6ec8dc3d399b010f5b.png

  表1德标导线参数表

  值得一提的是,通常说的0.5的导线,0.5仅仅是指的所有铜丝的截面积,并不包含导线外围的绝缘皮的截面积。因此计算时最大外径是我们要的参数值。
  例子:通过相关原理定义我们已经知晓一段线束有4根0.5的导线,3根1.5的导线,外加2根0.35的导线组成,求这段线束的外径。
  则通过公式1我们可以求出:
  S=2x3.1416x(1.4/2)^2+4x3.1416x(1.6/2)^2+3x3.1416x(2.4/2)^2=24.693
  由公式2求的D=5.6
  1)如果这段线定义的是使用胶带花缠包扎,胶带厚度为0.14,此时线束端直径为D=5.6+0.14x2=5.88,取整数6mm。
  2)如果这段线定义胶带密缠,胶带厚度为0.14,此时线束段最大处直径为D=5.6+0.14x2x2=6.16mm,取整数7mm。
  3)如果这段线定义波纹管包扎,则根据线束段外径5.6mm,可以选择内径为7mm的波纹管,该波纹管的外径为10mm,则该线束段外径认为为10mm。
  线束数据设计者,可以通过相关带有计算公式Excel表,也可以根据实际工作的经验或测量,建立典型车型的相关线束断各个分支的断面外径统计表,这样可以快速的方便进行线束外径估算。(在线束工程师公众号内回复“线束外径”关键字即可以获取线束外径计算用表)
  三、松弛度参数
  受汽车线束制造工艺的影响,线束的各个标注尺寸都是5的倍数。因此实际将3D数据转化成2D图纸时,必须要对各个尺寸进行取整。如果3D数据设计时没有定义好松弛度的话,比如尺寸81mm,实际转化为2D图纸尺寸定义为80mm,这必然会影响装配。甚至基于累计公差的影响会导致线束装配不了。
  要避免这种情况的发生,建议松弛度Slack定义为3%~5%。当然也可以根据实际,直接在数据上对线束尺寸进行取整,使3D和2D的尺寸完全进行统一。
  值得一提的是,第一次样线试制的时候,全尺寸进行检查很有必要,装车过程中,需要对各个样线的尺寸进行验证,并修正。
  四、出线方向
  线束进行分支时,需要按照实际的出线方向进行出线,尤其是对于直径比较大的线束,特别是有粗导线的情况下(弯曲半径大)。如果出线方向没有按照实际的进行设计,有时候会导致装不上的情况。如下图1所示,不同的出线方向,分支的尺寸不一样。
5291630e0836eebfaaff49aa1592bbfd.jpg

  图1不同的出线方向

  五、总结
  本文就在使用CATIA软件进行线束三维设计中的几个容易忽视的要点进行说明,实际进行线束布置设计中,在考虑各个布置要求的同时,应该一并兼顾,以免进行相关校核的基础失去意义,造成最终的实物各种干涉,不好装配的情况发生。
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