基于Pro/Cabling混凝土泵车三维布线应用

2018-07-21

制造业自动化 2018年7期

（徐州徐工施维英机械有限公司，徐州 221004）

0 引言

混凝土泵车电气控制系统通过控制器集中控制分散的编码器、倾角传感器、遥控器、GPS、照明灯、电磁阀等元件，整车布线在控制过程中起到关键作用。传统混凝土泵车采用二维平面设计布线，设计人员粗略构想泵车的整车结构及电子元件的相对位置，依据经验布线。在产品试制过程中，根据线束逻辑图及泵车的整车空间，逐步完善线束布置。二维平面布线存在以下缺点：1）设计人员不能全面的考虑泵车的所有细节，导致线束装配时与结构件、液压管等部件干涉；2）线束设计长度不精确，导致现场接线或截线，浪费资源且降低电气系统的可靠性；3）同款产品布线情况不尽相同，增加售后维修难度。

1 混凝土泵车三维布线流程简介

Pro/E中具有与标准模块紧密衔接的Cabling电缆敷设功能模块，Pro/Cabling模块可以生成完整的布线，包括线缆的捆扎、线缆出线方式、线缆和接插件的选型、结构件及电器元件的布置等。Pro/Cabling布线包括自动布线和手动布线，手动布线是根据接线表或逻辑图在结构模型中手工绘制电缆路径，其更适合于混凝土泵车线束设计。混凝土泵车线束设计的基本流程如图1所示。

图1 三维布线流程框图

1.1 线束逻辑图设计

将整车的线束按照连接方向、连接情况化划分为多个子线束，每个子线束以零件的形式存在，按照线束的电气特性进行逻辑图设计，根据线束的逻辑图，可清晰的分析出每条线束需要实现的电气功能。

1.2 三维布线

利用Pro/Cabling功能，混凝土泵车三维布线可分为以下六步，设计流程图如图2所示。

图2 混凝土泵车三维布线设计流程图

1.2.1 建立三维骨架模型

混凝土泵车线束一般是敷设在结构件及液压管路上，在设计线束三维布线图过程中，首先装配与线束相关的结构件、液压系统三维模型，并将其通过复制几何的方法，收缩为骨架模型，并以子件的形式装配到相应布线组件中。

1.2.2 装配电气元件

混凝土泵车电气元件通过电器箱与控制系统连接，在装配相关电气元件时，先将电器箱三维模型装配在线束组件模型中，其次装配编码器、倾角传感器、遥控器、GPS、照明灯、泵送电磁阀等电气元件的三维模型。根据整车三维骨架模型，可以精确地确定各电器元件的位置及元件连接处连接器、线束分叉处分线装置的位置。

在BIM模型上对施工计划和施工方案进行分析模拟，消除冲突，得到最优施工计划和方案。如塔吊定位及运行，工具式模板选型及设计等均可充分利用BIM的参数化和可视化特性对节点进行施工流程的分析模拟，可以改进施工方案实现可施工性。

1.2.3 创建线束零件

将Pro/E切换到Cabling（电缆）模块中，通过新建线束，建立以“.PRT”为后缀名的线束。

1.2.4 定义线缆信息

创建SPOOLS（线缆型材）用来定义线缆的参数，如最小折弯半径、线缆直径、线颜色等。SPOOL包括Wire单芯电缆、Cable多芯电缆、Ribbon扁平线缆、Sheath护线套。在同一系列的产品线束设计过程中，建立SPOOLS库，可节约识图时间，提高布线效率。

1.2.5 设置电气元件及电缆接入端口信息

在Pro/E中线缆的连接方式包括单芯导线、多芯线缆、扁平导线。在混凝土泵车线束设计过程中主要使用的是单芯导线连接方式。单芯导线通过Z轴接入连接器，在设置相应坐标系时，要保证Z轴的正向指向线缆接入的逆方向[3]。

在连接线缆之前，需要指定连接器入口端信息，线缆通过指定端口连接。Pro/Cabling模块中，通过“工具→元件→指定”元件的接入端口，定义连接器内部线缆的长度，选择端口类型。通过端口坐标系，记录每根缆线的逻辑连接关系。连接器端口指定如图3所示。

图3 连接器端口指定

1.2.6 三维布线

在线束组件中创建Harness（配线）零件并激活，点击布线电缆功能。在进行线缆连接时，以连接器上指定的端口作为线缆的起始点和终点，选择缆线型材，布线类型，定义线缆的名称，实现线束的初步布线。根据实际布线需求，通过建立坐标轴、选择就近液压管路、结构件，将线束按照固定长度捆扎。在Pro/Cabling模块中，可以建立空间点来实现线束路径的修改，也可以选择已定义的Network作为线束的路径。