CHS在汽车线束变形设计中的应用揭秘

摘要：本文以某纯电动轻卡平台车型整车线束系统设计过程所面临的挑战，介绍了运用Capital进行线束长度变形以及线束节点位置变形的设计方法，同时对线束图纸复合分解进行了描述， 该方法可指导商用车线束系统的设计并显著的提高设计效率和设计质量。

关键词：CHS (Capital Harness System )；变形设计；复合分解；

1、引言

在商用车领域，因为市场和客户的需求，同一车型平台会有不同轴距以及相同零部件在底盘不同位置布置的情况，轴距和电器零部件位置的变化会同时引起汽车线束长度以及分支节点位置的变化；而线束长度的变化和节点位置的变化如何有效的管理是商用车电气系统设计所面临的挑战。Capital Plaform是Mentor Graphics 公司的电气系统设计集成环境，涵盖了功能设计、架构设计、原理设计、线束设计到线束制造以及电子化维修服务文档的全流程设计工具，其变形管理和配置管理的功能可避免传统设计过程中大量的重复操作及人工操作，减轻设计人员工作量，提高设计效率和准确性【1】。

2、常见商用车线束变形种类

例如图1 中同平台的三个不同纯电动轻卡车型D92-070、D92-071和D92-080，其存在2种变形：

（1）轴距变化：D92-070、D92-071轴距为2800mm，而D92-080轴距为3200mm，因此车架线束的长度随轴距也要进行相应的变化，针对该变形我们在Capital Project选项维护中建立短轴距 [SWB]和长轴距 [LWB]两个变形代码；

（2）布置位置变化：D92-070、D92-071车型与D92-080车型因为总布置的变化，车载充电机的位置不同，其位置变化如下图2所示，针对不同车型相同零部件布置位置的变化我们在Capital Project选项维护中建立[D92070]、[D92071]以及 [D92080]三个变形代码；

D92-070、D92-071、D92-080车型在上述两个变形的基础上，同时存在不同车型配置的差异，其配置选项差异如下表：

表1：车型配置差异表

3、综合布线（CWS）

上述表1的配置差异我们可在Capital Integrator 中车型定义时进行相应选项的勾选（如图3），并运行CWS（综合布线），在满足相应的约束条件下综合布线自动执行必要的步骤为每个车型生成相应的线束等级（满足车型配置要求的线束零件），若存在两个车型配置选项完全相同，只存在一项变形的情况，我们在综合布线操作时取消勾选合并相同线束等级选型，CWS会自动生成两个配置选型相同但变形代码不同的线束等级。

4、线束同步

在Capital Integrator中完成车型定义和综合布线运算生成线束等级并进行DRC （设计规则检查）后，接下来通过在Capital HarnessXC 中进行线束同步可将拓扑设计的所有信息（导线（Wire）、线束等级（HarnessLevel）、线束段（Bundle）、焊接点（Splice）等）同步到线束2D图纸中，并在Capital HarnesXC中进行线束等级映射操作，可自动生成线束衍生信息表（如图4），该衍生信息表包含了所有的线束等级、每个线束等级对应的变形代码以及配置代码。

5、变形的图纸表达方式

（1）线束长度变形的图纸表达：对于轴距不同引起的线束段长度的差异如何在线束图纸中标识，除了上述线束等级衍生信息表外还需要在线束图纸中相应的变形线束段附近插入变形表（如图5），变形表显示了该线束端不同变形代码所对应的线束长度。

（2）线束节点分支位置变形的图纸表达：对于因为零部件布置位置的差异导致的线束2D图纸中线束节点位置的变化，如上D92-070、D92-071、D92-080车型车载充电机位置的不同可通过在Capital HarnessXC中车载充电机节点创建变形位置实现，如图5在车载充电机线束分支节点上通过添加变形位置可将该节点复制到图纸的不同位置，当新的变形位置被创建后，相应的连接器中的导线也自动连接新的变形节点，同时导线后面配置选型会依据“（导线配置选型）&&（变形代码）”的规则自动生成。

6、线束图纸的分解

通过上述操作我们可将D92-070、D92-071、D92-080三个车型不同的线束零件、节点、导线融合在一张图纸中，有时为了图纸信息查阅的方便以及方便指导线束厂线束制作，我们在复合设计完成后可进行复合分解，复合分解操作会根据复合线束中配置选型以及变形代码在衍生线束中重新生成衍生线束对象，例如对于上述轴距变化引起的变形线束段（N26529—N23354）在3724080-D92070和3724080-D92071两个衍生线束中复合分解操作自动生成的线束长度为2800，而对于3724080-D92080衍生线束变形线束段（N26529—N23354）复合分解操作后自动生成的线束长度为3200，如图7所示为复合分解操作后变形线束段在衍生线束中的表现形式。

同样的对于线束节点位置变形复合分解操作会根据节点以及分支线束端上的配置选型和变形代码自动重新生产衍生线束对象，例如在3724080-D92070以及3724080-D92071两个衍生线束中只保留有变形代码D92070||D92071的线束节点及分支，而删除有D92081变形代码的节点和分支，而在3724080-D92080该衍生线束中则只保留有变形代码D92080的线束节点及分支，删除有D92070||D92071变形代码的节点及相应的分支，如图8为复合分解后变形节点在衍生线束中的表示形式。

借助于Capital HarnessXC中的复合分解运算可将复杂配置的多零件融合线束图纸分解为对应单个零件号的线束图纸，从而降低图纸的复杂性便于线束工厂工艺转化及线束制作，以下为复合分解运算过程中所执行的17项操作【2】：

1. 确定删除的节点及连接器孔位；
2. 删除节点上不属于衍生线束段配置的零件；
3. 清点多芯线中导线的数量，如果小于2个，多芯线被自动删除；
4. 删除属于已经删除导线或节点的焊接点；
5. 线束段的配置会根据剩余的零部件和导线进行自动剪裁；
6. 检查线束段的配置是否闭环；
7. 初始节点检查自己是否还在衍生线束上，如果不存在一个新的起始节点会被选择；
8. 没有孔位的节点会被删除；
9. 根据配置选型及变形代码不属于衍生线束的包扎物层会被删除；
10. 分支被移除后相应的分支节点胶带也被删除；
11. 在衍生线束中每一个焊接点连接的导线数量会被清点，如果少于3个，这个焊接点会被移除而用一根导线替代；
12. 在衍生线束中被移除节点的附加零件也会被自动移除；
13. 多位置节点不属于衍生线束的会被移除；
14. 在衍生线束中检查变形线束端上的变形是否仍然存在，如果存在会发出错误警告；
15. 焊接点位置会自动重新定位以优化导线长度，同时连接焊接点的导线自动重新路由；
16. 线束上的盲堵、防水栓、热缩管、端子等线束附件会自动重新选择库零件；
17. BOM ID会自动重新生成；

7、结论

相同平台车型轴距变化以及相同零部件布置位置的变化在商用车线束的设计中会经常遇到，本文以实际项目开展过程的经验介绍了运用Capital如何有效的进行上述两种变形的线束设计，不仅与生成式的电气系统设计流程相吻合，同时可有效的进行变形管理，提高了设计质量和设计效率，同时在最后着重介绍了Capital HarnessXC中的复合分解操作，该操作可自动化执行生成具体实例化车型对应的线束零件2D图纸指导线束厂进行线束生产。

参考文献：

【1】王春芝.CHS软件在汽车线束设计中的应用【A】.中国汽车工程学会年会论文集,2014

【2】 Mentor Graphics. Capital User Guide[k]. Release2015.1 February 2016.