翟其建，许小明，吕文发

（中国船舶重工集团公司江苏自动化研究所，江苏 连云港 222006）

1 概述

目前，舰载电子设备线缆所传送的信号越来越多，功率越来越大，频率也越来越高。舰载电子设备内各模块之间的通信变得越来越复杂，因此，设备内部的通信需要敷设大量的导线。传统电子设备的布线设计，一般采用 CAD软件及文字处理软件设计接线图和接线表等文件，设计不明确[1]。通过I-Deas软件可以模拟舰载电子设备内部的三维布线设计，模拟设备内部线缆的走线路径、折弯方向、安装方式等特征。

I-Deas软件的Harness design可以在设计的初期，就明确电子设备布线所需要的空间，找出线缆和其它零部件之间的相互位置。通过I-Deas软件的模拟，可以确定结构设计需要细化的设计内容，提高了舰载电子设备布线设计的正确性[2]。

I-Deas软件的布线设计的主要步骤如下：

1）建立线表文件；

2）进行线缆设计；

3）生成实体线缆。

2 建立线表文件

I-Deas软件的布线设计(Harness Design)模块，识别特定格式的线表文件，每根导线是用独立唯一的标识名和属性关键词来表述的。线表文件包括布线设计中的每根导线的逻辑连接、逻辑数据，并包含每根逻辑连接导线的属性，如导线的独立标识名等。

线表文件必须包含一个格式行和对应每一根导线的导线数据行。如果使用了多导线电缆，则在导线数据行后再增加电缆格式行和电缆数据行。线表文件中，导线的格式行必须用%wire开头，电缆的格式行必须用%cable开头。

线表文件中，格式行中的每个关键词之间用空格隔开，但在数据行中则用逗号“，”代替空格隔开关键词，除电缆数据行中的wire_list段的每根导线的wire_id之间用空格隔开外，在数据行中不能有空格存在。固定格式的线表文件中，格式行中的每个关键词之间也是用空格隔开，但在每个关键词之后要用括号注明该项所占的列数，并且在数据行中要在对应的列中输入对应的属性值。下面提供了一个简单的线表文件示例。

3 进行线缆设计

I-Deas软件的Harness Design模块设计的布线装配，用Harness命令，创建一个Harness的对话框见图1，布线装配不是一般用途的装配。布线装配包括电连接器、导线等零部件，布线装配可以作为其它装配下的一个子装配。I-Deas布线装配是单层结构，它没有子装配，不能将一个布线装配作为另外一个布线装配的引用。与其它装配相同，布线装配可以进行下面的操作：

1）一个布线装配可以有多个Configuration；

2）将一个布线装配作为多个普通装配的引用；

3）将布线装配进行出入库操作。

图1 Harness对话框

3.1 定义电连接器

布线装配中的电连接器，需要对电器接头零件增加“Attach points”，使其具有布线装配中电气元件的特征。利用Attach points命令在零件上建立（增加）导线路径（Path）连接点，把普通零件转换为布线设计用的零件，Attach point是一个局部坐标系，在进行布线设计时，导线路径（Path）可以通过或终止在坐标系的原点其设置如图2所示。未定义Attach point的布线设计零件见图3，定义Attach point的布线设计零件见图4。

•General：用General连接点模拟电缆（Cable）或多根导线（Wire）的端点连接到一个连接点（Attach point）上。

•Pin：用Pin连接点模拟单根导线的端点连接点。

图2 Attach point设置

图3 未定义Attach point

图4 定义Attach point

3.2 对应电连接器

对应电连接器，是将逻辑连接器与物理连接器对应起来。逻辑连接器在线表文件中已经定义，通过“Manage Harness Components”命令将这些逻辑连接器和创建的电连接器对应起来。I-Deas软件Harness Design模块对应的电连接器的对话框见图5。

图5 连接器设计

不同的逻辑电连接器使用同一个物理连接器时，用“control”进行多选，可以一次选择多个电连接器。更换逻辑电连接器对应物理连接器时，用“Removes Selected Harness Components”命令删除要更换的物理连接器，删除后重新选择新的电连接器。

3.3 定位电连接器

用控制面板上的“Constrain and Dimension”图标，约束电连接器到需要安装的装配。约束后的电连接器必须注意“z–axis”的方向，因为“z–axis”方向的错误，会直接导致布线无法正确实施。必要时，用“Flip Previous ”命令来调整“z–axis”的方向。

定位电连接器的一般步骤：

1）执行“Coincident Collinear”命令；

2）选择电连接器的安装面；

3）选择设备的安装面；

4）检查“z–axis”的方向是否满足设计要求，用“Flip Previous ”等命令调整“z–axis”的方向；

5）执行“Coincident Collinear”命令；

6）选择电连接器的中心线；

7）选择设备的安装孔的中心线，完成电连接器的定位。

4 装配及实体的生成

4.1 建立走线路径

建立走线路径，是创建一个从一个连接点到与其相关的连接点的路径，使其满足线表文件的连接要求。路径的起点和终点要选择连接点（Attach point），一般情况下，走线路径需要确定经过的中间点，中间点用“Creat Path Segment”创建一个走线路径，在“Path Segment Tangency”对话框下，勾选的“Endpoint Tangency”和“Thru-point Tangency”两个选项。“Path Segment Tangency”对话框见图6。

图6 走线路径

建立走线路径的一般步骤：

1）执行“Creat Path Segment”命令；

2）选择第一个电连接器连接点的“z–axis”；

3）选择距离连接器最近的固定装置点；

4）选择固定装置上的中心线（或零件的其它边界线）；

5）根据提示 用“Yes”、“No”或“Backup”确定走线方向；

6）根据提示重复上述操作，确定其它的走线路径；

7）选择第二个电连接器连接点的“z–axis”，完成路径设计。

在创建一个路径的过程中最常用的右键命令是：follow curve，on path，Tangency，on curve，on surface等，可以根据需要选择“follow curve”使路径沿着曲线方向走线，或选择“on path”沿着已经设计的路径走线。

4.2 装配设计

三维布线设计好的线缆三维造型，应根据生产实际情况，模拟空间布局，用于指导工人现场施工。三维布线设计，应表示出线缆的整体特征，并表示出具体的形状、安装位置、固定点、安装凸台、安装零部件、装配关系，标明必要的安装数据[3-4]。装配示意图见图7。

图7 装配示意图

4.3 生成实体

I-Deas软件建立的布线装配实体模型，这个装配是一个拉直、拉平的形式，通过这个模型获得线缆的数据及其加工信息。这个拉直线模型示例见图8。

图8 实体模型

创建拉直、拉平实体的一般步骤如下：

1）执行“Auto straighten”命令；

2）选择线缆段实体，在选择多个段实体时，用“shift”键多重选择；

3）选择平面作为实体的布置平面；

4）按照图9的内容，设置对话框；

5）设置实体的名称。

图9 拉平、拉直选择

5 结束语

I-Deas软件通过线表文件设计，电连接器设计，建立走线路径，生成实体等内容，真实模拟了舰载电子设备内部的布线情况。I-Deas软件模拟舰载电子设备内部线缆的走线路径、折弯方向、安装方式等特征，在设计的初期，就确定了舰载电子设备内部布线所需要的空间，找出了线缆和其它零部件之间的相互位置，提高了舰载电子设备布线设计的正确性。I-Deas 软件的三维布线设计，需要做到电气设计与三维机械设计同步进行，紧密配合[5]。

[1]朱文华. 虚拟装配技术的应用研究[J].机械设计与研究,2004,6(20).

[2]谢忠佑,等. I-DEAS进阶段[M].北京:科学出版社,2001.

[3]Metor Graphics. Capital Harness System Workbook[M].2007.

[4]Metor Graphics. Metor Graphics Expedition 培训教材,2006.

[5]许小明,等. 舰载电子设备电缆零部件的设计方法及制造[J].指挥控制与仿真,2009(6):114-118.