目前隨著制造業產品的智能化和集成化，使得產品向機械電子系統集成方向發展。作為連接機械與電子橋梁的電氣線束設計也必將隨著機械CAD的應用而走向三維數字化，電氣計算機輔助設計(ECAD)軟件已成為計算機輔助工程(CAE)軟件的重要的組成部分。

　　一、電氣原理圖設計軟件應用現狀

　　國內外學者與工程師從20世紀80年代開始，開始利用CAD技術和虛擬現實技術對線纜束數字化設計和規劃進行研究。

　　1992年，Caudell等提出了將虛擬環境與線纜布線相結合的思想，但礙于技術條件并沒有實現，虛擬環境下的線纜布線規劃技術有待進行更深一步的研究，這些研究距離實際應用仍有較大差距。

　　目前3D設計軟件主要有Pro/ENGINEER、NX和CATIA等軟件，都基本提供了電氣設計模塊，這些軟件的電氣設計模塊為電氣布線設計員、機械工程師、電氣工程師和工藝人員提供了用于生成電氣布線數據的三維設計工具，生成的電氣布線系統增強了構建虛擬樣機的能力。而且還有一些專業的電氣設計軟件如南車浦鎮車輛有限公司選用的See Electrical Harness等，它們基本都具有良好的布線功能。

　　電氣設計軟件的選擇主要根據之前采用的三維機械設計軟件，這樣方便導入三維模型進行線束的三維布置。由于我廠已經在機械數字化設計時采用了PTC公司的Pro/ENGINEER Wild fire3.0，所以在柴油機電氣數字化設計時采用Pro/ ENGINEER的Cabling模塊。作為大型的計算機輔助設計工程軟件，Pro/ENGINEER軟件在汽車柴油機、工業裝備、IT設備和家用電器等行業應用廣泛。

　　二、Pro/ENGINEER Diagram電氣邏輯原理圖設計

　　Pro/Diagram原理圖主要用于捕捉電纜設計的邏輯連接信息，并圖形化的表示線、纜、電氣元件和管腳。根據輸出的原理圖邏輯連接信息，可以進行3D電纜的自動布線，Diagram模塊與其他模塊的關系如圖1所示。

　　創建Pro/ENGINEER Diagram原理圖的一般流程如圖2所示，具體為：1)電氣接插件符號的創建;2)導線、電纜規格的創建;

　　3)導線、電纜、通路的創建;4)最后得到原理圖信息，以下是基于Pro/ENGINEER Diagram設計原理圖構建的一個簡單介紹。

　　1.建立Diagarm原理圖繪制環境

　　在Pro/ENGINEER Wiildfire3.0的設計環境里首先創建一個Diagram圖，如圖3所示建立繪制環境，選擇“文件”→“新建”，在“類型”里選擇“圖表”，這樣新建了一個原理圖的模型而進入Diagram的設計環境。

　　為了方便電氣設計同時也有利于提高設計效率，需要設置配置文件，打開Pro/ENGINEER時，配置文件里的選項會自動加載，如圖4所示。這里不需要每次在配置文件上修改，Config.pro是一個配置文件，包含了很多參數的設置，為了每次打開Pro/ ENGINEER時正確加載設置路徑，需要設置以下路徑(見表1)。

　　2. 建立電氣元件符號

　　在Pro/Diagram中，接插件是通過電氣符號來實現的，根據設計要求，預先定義各種接插件的符號，形成接插件庫，供原理圖調用。

　　接插件符號的創建可以有以下三種方法：

　　1)使用Pro/ENGINEER的繪制功能繪制;

　　2)從其他CAD軟件讀入(支持DWG、DXF、IGES等);

　　3)從現有的符號拷貝后修改。

　　以下是使用Pro/ENGINEER的繪制功能草繪元件符號，點擊“格式”→“符號庫”，右側就會出現菜單“定義”，如圖5 和圖6所示。按照提示輸入元件符號的名稱，該元件符號的繪制窗口就會打開同時出現“編輯”菜單。

　　為了方便符號的草繪，需要對繪制的環境進行設置，可以將柵格打開，這樣比較方便繪制定位，點擊“視圖”→“繪制柵格”，就會出現“網格修改”的菜單，如圖7所示，按照提示進行柵格的顯示。同時點擊“草繪”→“草繪優先選項” 進行捕捉的設置，如圖8所示設置草繪優先選項，可以在“水 平/垂直”、“柵格交點”和“柵格角度”等選項之間選擇， 根據設計時的需要或者習慣進行選擇。

　　3.線纜規格設計

　　創建完接插件符號后，在工程圖中布置接插件在圖中的合適的位置，然后在Pro/Diagram環境中創建線束的Spool并配置相應的電氣參數，單擊“格式”→“線軸”，就會在右側出現“線軸”編輯菜單，選擇“創建”，如圖9所示。

　　線軸實際是導線、線纜的規格，主要用于定義導線、線纜、護線套的電氣參數，決定了線纜的外形與表征的物理特征，圖10是線軸的電氣參數設置，主要規定了線軸的名稱、顏色、最小折彎半徑、電線直徑。表2是線軸常用的電氣參數設置，其中Thickness是電線的直徑，而Min_Bend_Radius是電線的最小彎折半徑，有時為了方便可以將該值設置得較小。如果顯示的電氣參數缺少，可以單擊“視圖”→“列”來增加所需的參數，如圖10所示顯示模型樹列。

　　同時也可以從已經定義好的電線與電纜的spl文件調入，單擊“線軸”→“讀取”，如圖11所示，可以將線纜規格spl文件加入到當前的設計環境，避免了重復定義，提高了工作效率，圖12是Pro/ENGINEER自動打開配置文件設置的線軸目錄文件。

　　三、結束語

　　本文主要簡單介紹了Pro/ENGINEER Diagram的原理圖繪制環境的建立、電氣元件的創建和線纜規格的構建，相比以往手工繪制電氣圖表或者使用標準CAD軟件包而言，可以節約大量時間，雖然前期設計與學習比較慢，但是計算機輔助技術總會提高工程師的工作效率，隨著設計需求與未來虛擬樣機的要求，線束的數字化設計也必將會從二維轉向三維升級。