汽车线束数模与实物一致性问题的探讨

陈华梦

（上海交通大学机械与动力工程学院，上海 310000）

汽车线束数模与实物一致性问题的探讨

陈华梦

（上海交通大学机械与动力工程学院，上海 310000）

如今，汽车上的电器配置、功能越来越多，汽车线束也越来越复杂，如何提高汽车线束的综合性能已成为关注的焦点。在汽车线束的整体设计中，三维布局是前提。本文将重点阐述线束在仿真布线中，数模与实物一致性问题的探讨研究。

汽车线束；线束布置；线束设计

CLC NO.:U463.6 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2015)05-07-04

前言

目前，汽车线束制造企业与汽车制造企业联合进行汽车线束的研发、设计已经成为主流。在前期线束设计中为了方便、简单、快捷地得到汽车线束在空间的走向和尺寸：以使线束在整车中布置得更合理，尺寸准确，缩短开发周期，通常采用3D软件仿真模拟布线。[1]

1、汽车线束设计生产的一般流程

1）由主机厂电气工程师提供整车电气系统的功能，电气负荷及相关特殊要求，绘制电气原理图。

2）根据电气原理图对每个电气子系统及回路进行电源分配，确定总保险的容量，计算出导线线径，不同形式的导线具有不同的允许电流和线路电压降。

3）通过三维布线软件，与整车同步开发，根据整车电器件的分布情况，确定线束的布线形式及在汽车上的走向，接插件及线束防护材料、等级，选择合适的导线、端子和连接件，固定包扎等。

4）对线束进行可靠性验证和检验，绘制二维线束工程图。

5）图形绘制完成，经确认没有错误以后，发图生产，流程图如图1所示。

2、线束数模与实物一致性问题

与传统的生产工艺相比，我们现在可以通过利用三维布线软件，与整车同步开发，在三维整车环境中，模拟进行布线，在电线束制作前精确的设计出线束走向，出线方式，固定包扎等，防止线束干涉，端子松脱，避免磨擦、热源及恶劣环境下引起的电路失效、短路等问题。通过线束的合理布置，提高系统可靠性，降低故障率，减少整个项目设计周期延。但是，在三维软件中也有不足，在线束的设计中，很多情况下软件模拟是满足要求的，但实际生产制作过程中，实物往往不可能达到数模的理想状态，这就需要设计者有丰富的经验，从实际出发，了解线束生产工艺，考虑线束装配要求，设计出符合生产实际的线束数模，保证其性能。图2、3、4、5为线束与实物不一致，导致实车无法安装到位或干涉。

3、问题归类与整理

一般来说，就目前项目碰到的问题，可以归为如下四类数模与实物不一致问题。

3.1 线束实际直径与数模不一致

◆在线束设计前期，由于线束原理等信息还不够完善，线束数模只能根据现有信息结合以往项目经验做预估。这就很容易导致线束数模直径比实际的线束直径大或者小。在线束分支点、压接点等特殊位置，如分支点缠绕胶带，压接点使用热缩套管都会加大线径，而在3D布线时，软件无法真实的反映实物的情况，这就需要线束工程师做出预判，合理布局，规避风险。

◆线束直径是基于现有模块的布置位置以及相应的系统原理预估出来的，但如果模块位置调整，系统原理调整，也会导致线束实际直径与数模不一致。线束设计者应提前考虑其模块变化，年度改款增减功能对线束回路数的影响，通过CHS等软件精确算出线径大小，并留有3%-5%的冗余量。

◆线束在生产过程中的窝线现象，这种也很容易导致局部线束直径过大。在绘制图纸时，在某些关键区域，应该在图纸上标明制作要求及工艺规范，质检部门重点检验。

◆线束保护更新，由于普通的PVC胶带，绒布胶带以及波纹管对线束的影响不相同，所以更换包扎或保护也可能导致线束实际直径与数模不一致。在软件布线中，往往对其材料特性，大小厚度无法精确的反应在线束空间布置中，导致实物线径与数模不一致，装车时线束有碰撞干涉。线束工程师应对覆盖物及波纹管常用规格了如指掌，与数模进行比对，精确算出实物直径。

3.2 线束实际尺寸与数模不一致

◆如果线束的尺寸与图纸不一致，也可以导致线束实际尺寸与数模不一致。这种情况有可能是线束没有按照图纸生产，也有可能是图纸错误，图纸本身与数模不一致。这就需要严格按照图纸执行，对生产图纸进行至少2次校对。

◆两固定点之间的尺寸过长或者过短。我们知道，在线束的实际生产中，为了满足线束生产的便利性，已经工装板的误差特点，线束图纸上的尺寸一般都取整（5的倍数），然而线束数模中，两卡扣之间的尺寸很多都不是整数，所以这会导致卡扣之间的尺寸误差累计，最终导致局部线束过长或者过短。通常汽车上根据用电器在车身上的实际布置位置来确定电线束的各部分的长度，为了满足实际工装板的特点（尺寸取整），所以在布线模拟的时候，工程师应对数模尺寸取整处理（5的倍数），并达到不干涉，线束不垂荡、不绷紧状态，满足实物与数模一致性要求。不然尺寸线束如果过长，浪费了空间和材料，也容易导致在车辆行驶过程中因与其它部件的接触而产生摩擦，加速了线束的磨损，进而引起短路等问题；如果线束过短，会增加其支配的难度，甚至无法装配或连接不可靠等现象。因此，线束的设计长度一定要比实际长度富余，一般适宜冗余量为3%-5%。[2]

图6为三维设计软件模拟的布线，图7为实物。在软件模拟时，线束电器属性定义点在接插件的中间，线束长度在软件模拟是可行的，但是实物是接插件各个孔位都有端子，最远的端子孔到尺寸分支点的长度要远大于数模中间出线点到分支的距离，导致图7紫色导线过于紧绷，导致连接不可靠。

◆线束连接器端没有考虑线束的安装尺寸，仅考虑线束的最终状态。比如娱乐主机等零件需要线束接好以后再安装，这种情况下，如果仅考虑线束的最终状态会导致线束尺寸过短，无法安装。此时，在三维布线设计中，则需要考虑实际安装，线束应适当加长保证其安装方便，安全可靠，而不是三维空间中显示的理想状态，这就需要设计者有一定现场经验。

◆线束尺寸的测量参考，如果参考点不一样，也会导致尺寸不一致。比如接地点需要测量到接地环的中心。比如橡胶件需要测量到钣金区域，有的则以橡胶件两端为尺寸参考点。所以在图纸上，尺寸的参考点因明确规定，并设置一个标准，然后线束组件可以按照这个定义电器属性。比如接地要测量到什么地方，橡胶件的尺寸参考点在什么地方等。

3.3 线束实际出线方向与数模不一致

◆由于线束数模是三维空间，而线束图纸，线束制造工装板都是二维的，这就不可避免造成线束数模上的分支方向与实际出线方向不一致。在数模设计时考虑二维，线束数模出线只能从平面上出现，在三维布线时，应满足实际工装，模拟出实际的走向，这样就可避免实物与数模不符而导致无法装配问题。

◆在整车生产过程中，工人为了安装便利，旋转了卡扣方向，这就会导致以此卡扣为参照的分支方向变化，导致实际出线方案与数模不一致。

◆线束数模设计时，有时候会将分支点线束沿垂直主干分出去，但实际看板受宽度限制，不能做成垂直分线，如果线束分支比较粗，线束很难扭转，会导致分支方向与实际出线方向不一致。比如汽车中柱板向上分支的线束，垂直于汽车地板出线，而工装板却无法做成三维，这就肯定会导致出线不一致，需要三维在模拟的时候就要考虑到实际，模拟实际工装板的出线方式，满足实物要求，避免因出线方向的不一致导致尺寸的偏差无法安装的情况。线束特殊位置的出线，需要在图纸上示意，要求质量部门尽可能的控制。

◆数模主干与实际主干不一致，比如数模中以一根细线束为主干分出一个粗的分支，但生产中以粗线为主干，分出来一个细线。由此会导致分支点与数模不一致。

◆由于线束卡扣是参考线束分支生产的，线束卡扣视图错误或者标示不清楚，反过来安装时卡扣会影响分支方向错误。公司内部应明确卡扣视图标准，卡扣视图方向，方便现场工程师指导工人安装。如图8，9，10。

3.4 线束实际走向与数模不一致

◆线束在折弯的地方，会有线束实际走向与数模不一致的风险。有时候折弯贴着钣金，有时候会有点翘起。

◆两卡扣之间如果尺寸偏长，线束走向会有点翘起或者凹进去，并且翘起来或者凹进去的区域会具有不确定性。用软件确定线束走向，模拟包络线，防止震动导致垂荡干涉。

◆线束留有安装余量的地方，模块安装完成后，由于线束比较长，并且没有固定点，线束的实际走向与数模不一致。在没有固定点的情况下，增加线束支架及线槽。

◆用圆孔卡扣固定，由于圆孔卡扣可以旋转，特别是在有安装余量的地方，卡扣很容易绕孔中心旋转。在不考虑成本的情况下，应使用防旋转卡扣。

◆线束inline连接器的地方如果两端都不固定，很容易导致inline连接器位置随意，导致线束实际走向与数模不一致。

4、结束语

线束仿真布线时，线束状态，尺寸、长度往往因为软件的局限性，生产工艺无法满足要求，导致数模与实物不一致。目前，线束生产主要为手工劳动，不同的工人的制线手法是不同的，导致同一批次的东西，存在着差异。对于设计者来说，应具备丰富的实际装车经验，明白线束生产工艺，在软件模拟布线时，深思熟虑，必要时给予一定的尺寸误差，尽量达到数模与实物一致性，降低返工率，提高线束可靠性。

[1] 安贺,张震华,王龙波,苑静,姚孝涛.汽车线束 3D仿真布线设计与技巧[J].汽车电器,2013(2):19-21.

[2] 白雪.提高汽车线束设计可靠性的再探讨[J].科技创新与应用，2012.9.

Discussion On Automotive Wiring Harness Model and Physical Consistency Problem

Chen Huameng
(School of Mechanical Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 310000)

Today, more and more electrical configuration and function are on the car. Automotive wiring harness is also getting more and more complex. How to improve the comprehensive performance of automotive wiring harness has become the focus of attention. In the overall design of automotive wiring harness, the three-dimensional layout is a prerequisite. This article focuses on the wiring harness in the simulation, discussion on automotive wiring harness model and physical consistency problem.

automotive wiring harness; harness layout; harness design

U463.6

B

1671-7988(2015)05-07-04

陈华梦，就读于上海交通大学机械与动力工程学院。