第03部分-电缆布线设计

北京兆迪科技有限公司Pro/E 培训教案电缆布线设计部分
CH01 Pro/ENGINEER电缆设计概述
PRO/E电缆设计应用十分广泛，所有用到线缆的地方都可以用该模块。

如通讯，电子电力，工控，家电等。

在这些行业的机箱、机柜内有大量的线缆，线缆对结构布局有重大影响。

现在各种机箱机柜的设计越来越紧凑，机柜内能否容纳所需的线缆，机柜内元器件的布置能否满足线缆的折弯要求，线缆在机柜内如何固定，都是需要考虑的问题。

同时，设计机柜机箱时要考虑到接线，调试和维修，机柜中有了三维线缆，可以将这些问题考虑的更加清楚。

pro/cabling模块可以生成完整的数字化模型，不仅包括结构件和电器元件的布置，也包括线缆的进出线方式、线缆在机柜内的布置、线缆和接插件的选型、线缆的捆扎方式等。

传统的线缆布线设计只是用二维软件（AutoCAD）进行逻辑图的绘制，由于部分电气工程师只进行过基本的机械设计训练，难以理解机箱机柜的具体结构形式和机柜的走线方式，项目人员对问题的看法难以做到一致，整个团队的优势得不到发挥。

创建完整的三维布线模型后，设计人员可以很方便的根据模型进行交流、评估，对设计中存在的问题能够及时指出并进行修改。

如结构和工艺工程师可以评估机柜的强度、可制造性和可加工性；配电工程师和安规人员可以对电器元件的布局、线缆的布置，各导体之间的电气间隙进行检查；用户服务人员可以对机柜的可安装性，可维护性提出相关意见；市场部门可以提出用户的喜好和要求，指导设计人员满足不同用户的需要。

设计过程从原来的“设计样机——制造样机——样机评审——修改”转换成了“设计样机三维模型——样机评审——修改——制造样机”，将原来的样机只有线制造出来才能进行评估和修改的大循环变成边设计边修改的小循环。

由于有了三维模型，可以讲问题解决在开发阶段一次性解决，大大提高团队设计效率。

所以pro/cabling有很重要的过程意义，对一个公司的设计思路和设计流程有很重大的影响。

pro/cabling三维布线还可以将加工过程提前。

机柜布置线缆后，在出机柜结构图的同时，也可以出线缆的加工图。

这样，结构件完成加工的同时，线缆也可以完成加工，在装配样机的时候，也可以直接将线缆装配到样机内，而不用先装配结构件，然后现场量取线缆长度制作线缆，可以提高研发速度。

一般我们开发一个产品，要给用户提供用户手册，包括如何接线等，如果没有三维线缆，该部分的表述将非常困难。

pro/cabling和Pro/DIAGRAM模块是pro/e中的自带模块，和标准模块密切衔接。

pro/cabling布线包括自动布线和手动布线。

手动布线时根据接线表或逻辑图在结构模型中手工绘制电缆路径。

自动布线是根据逻辑图各个电气元件的逻辑图自动生成电缆路径。

目前pro/cabling支持自动布线的逻辑图有Pro/DIAGRAM、Pro/E RSD和Mentor Graphics。

CH02 利用Pro/DIAGRAM制作逻辑图2.1 Pro/DIAGRAM设计概述
2.1.1 Pro/DIAGRAM设计的特点
2.1.2 Pro/DIAGRAM设计流程
2.2 创建Pro/DIAGRAM元器件
2.2.1 Pro/DIAGRAM的元器件库
在Pro/DIAGRAM中，元器件使用各种符号来表示的。

在进行逻辑图设计之前，可以根据公司的实际需求预先创建各种元器件符号，形成元器件库，在创建原理图时方便调用。

创建元器件符号有三种方法：
z使用Pro/E草绘工具
z从其格式导入，如DWG、DXF、IGES等
z将现有的符号进行修改
符号库的配置选项：pro_symbol_dir
Pro/DIAGRAM中的元器件分为两种：
z不直接连接线束的元器件。

此类元器件通过接插件与线束相连，添加普通符号参数即可。

符号中无插针参数，一般需要和接插件配合。

z直接连接线束的元器件。

此类元器件与线束焊接，创建符号时需要在符号中添加节点，并设置相关插针参数。

2.2.2 使用PRO/E草绘工具创建符号
以变压器的符号为例。

新建一个DGM文件，任意名称，选择A3空模板进入。

选择格式>符号库>定义>，输入符号名“transformer”。

视图>绘制栅格命令，显示栅格
草绘>草绘器优先选项捕捉栅格
选择插入>节点>创建节点命令创建4个节点，并分别对节点命名编号。

用直线初步进行元件绘制。

将栅格距离调整为0.25，绘制其他部分（编辑>变换>平移并复制，镜像）。

然后给不同线条着色。

选择参数>读取>元件默认值
插入一个注释，输入连接参数“&ref_des”
选择参数>读取>元器件默认值，将默认参数项目添加到当前符号中。

选择参数>修改，在符号参数对话框中设置参数。

完成后给符号设置一个放置原点
自由的：符号可以在图中自由移动
符号实例高度>固定的：在从库中调用此符号时，大小不发生变化。

最后将符号“写入”符号库即可，如果没有定义符号库路径，则保留在工作目录或启动目录中。

选择插入>元件>单一视图>检索在符号库中调入当前符号。

2.2.3 调用其他格式文件创建符号
新建一个dgm文件，选择插入共享数据自文件，选择trans.dxf，将做好的DXF文件调入。

选择格式>符号库>定义>，输入符号名“transformer”，选择“复制绘图”，将调入的图元全部复制。

然后定义节点、注释及参数即可。

2.2.4 Pro/DIAGRAM中的接插件
Pro/DIAGRAM中的接插件有2种。

z用户定义的接插件。

可以利用PRO/E草绘工具创建接插件符号，方法和创建元件符号类似，但是在定以参数时要注意参数类型是元件（component）还是
接插件（connector）
z系统自带的接插件，具有参数化特点的通用插件符号。

新建一个dgm文件，选择插入>连接器>参数化。

在图形区中选择一点，输入插针数目3，在电气参数对话框中设置连接器参数及插针参数。

2.3 创建Pro/DIAGRAM线材库
选择格式>创建，可以在Pro/DIAGRAM中创建线材，并形成线材库。

输入名称2D5_RD，输入参数，最后通过“写入”将线材存放在线材目录。

2.4 创建Pro/DIAGRAM逻辑图
CH03 Pro/Cabling中的连接器
3.1 连接器概述
在实际配线工作中，线缆通过压接或焊接方式接入连接器。

在Pro/Cabling中，线缆（Wire、Cable）接入到连接器的三维模型入口端（入口基准坐标系Entry Port），在布线之前，需要先将连接器装入电气装配节点，才能开始布线。

连接器本质上是PROE创建的三维模型（零件或装配），由于这些模型在布线时需要接入线缆，所以在创建时有一些特殊的要求。

连接器一般包括以下两类：
z（直接和线束连接的）元器件（COMPONENTS），如接触器、变压器和整流桥等。

z（配合不直接连接线束元件的）接插件（CONNECTORS），如OT端子、UT 端子、DB端子和PHEONIX端子等。

3.2 连接器的一般创建过程
创建连接器模型，不仅要满足外形要求，还要满足布线特点。

在电子产品中连接器种类很多，只有结合连接器的布线特点，找出连接器创建的一般规律和方法，才能创实际需要的各种连接器。

创建连接器的一般过程如下：
连接器的建模方式（零件、钣金件或装配件）。

建模的详细程度（大小合适，尺寸精确，简化细节）。

结合线缆进入连接器的特点，创建合适的连接器布线入口端基准的方向。

结合连接器的特点，简化多芯连接器的布线入口端基准。

创建连接器辅助特征（参考点、参考草绘和装配参考坐标系等）。

创建连接器的接线标号。

管理连接器模型的层，将不必要的基准隐藏。

3.2.1 冷压端子
相关参数：钣金厚度1.2，带转接区域的滚动折弯，折弯半径2.6
对于端子类的单芯连接器，一般和单根导线连接，需要创建一个基准坐标系作为导线的入口端基准。

创建坐标系时，要保证坐标系的Z轴朝外（导线接入方向）。

3.2.2 多芯连接器
对于一般的多芯插座，每一个连接导线的位置都需要创建一个坐标系。

对于某些多芯连接器，虽然连接的导线很多，但是在建模时可以用一个坐标系代替。

在用一个坐标系代替时，要注意线缆的是圆形接入还是扁平接入。

z一般的多芯连接器：
如果多跟导线需要分开接入连接器，在每个入口处应该创建一个坐标系作为入口端。

z圆形（Round）分布的多芯连接器
如果多跟导线以一根线缆的方式连接器，可以只用一个坐标系作为入口端，导线在坐标系Z轴以圆形方式均布。

z扁平（Flat）分布的多芯连接器
如果多根导线在接入时选择的是扁平（Flat）分布，则Y轴决定线缆的展开方向。

第一根线缆接入坐标系的Z轴，其余线缆朝Y轴的方向展开。

所以在创建入口基准时，Y轴的方向必须朝向线缆展开的方向。

为使扁平线缆具有通用性，在扁平线缆插座接线端的两边各创建一个坐标系，设置坐标系的Y轴都朝里。

扁平线的红线（1号线）接入左边时选择左边的坐标系，接入右边时选择右边的坐标系，这样创建的连接器具有通用性，不用修改。

3.2.3 变压器
对于变压器这类接线槽比较小并且排列较紧的原件，为了使缆线征的接入连接器或连接器能方便地装入相应位置，需要给连接器创建一些辅助特征。

辅助特征包括布线用的参考点和用于装配的参考坐标系等。

在布线操作中，线缆在进入端口前，先经过相应的参考点，然后进入连接器的坐标系，可以更好的控制线缆尾部的形状和位置。

3.3 Pro/Cabling中的连接器库——零件族表
4. Pro/cabling设计的一般过程
4.1 进入线缆设计环境
打开装配
定义电气节点
进入线缆设计环境
4.2 创建电缆零件（Harness 导线）
Harness在英文中原本是“马具、挽具”的意思，在这里是包括多根缆线集合的名称，正如零件在英文里叫Part，装配叫assembly一样，我们即将要创建的一些线缆的名称就叫Harness。

在pro/cabling中，Harness是作为一个零件来看待的，Harness中的各个导线可以看做是当前零件的特征。

后面我们会知道，Harness的很多特性与零件类似，但是也有一些特性与零件不同，例如他不能单独打开，只能在装配中进行设计（布线时需要参考其他零件，单独打开一定会造成参考丢失）；在一个装配中可以根据需要创建多个Harness，一个Harness中可以创建多个子Harness。

正如创建一个零件必须要命名一样，在布线前也要创建一个Harness并命名。

选择用“程序——电缆”进入电缆设计模块，选择“Harness（导线）——创建”命令，在对话框中做如图设置，输入电缆零件名称，选择相应的模板，创建Harness。

4.3 定义线材（Spools 电缆线）
Spool在英文中的意思是“线轴”，在这里是指定义线缆、导线和护线套的所有参数，也就是缆线型材，如10平方黑色导线，16芯扁平电缆等。

在Pro/Cabling中可以定义导线的全部特征，如导线的最小折弯半径，导线颜色，导线直径，导线的绝缘类型等。

电缆（Cables）
线束（Bundle）
电线（Wires）
知意，在创建特征时才能准确、快速地选择所需的Spools，避免打开参数设置才能进行正确的选择。

导线的命名方法：“截面积_颜色”，前面数值标示导线的截面积，后面字母标示导线的颜色。

例如 10方的黑色导线的命名为“10_black”。

对于截面积为非整数的电缆，用D代表小数点（PROE命名不支持小数点号），如2.5方的红色线缆的命名为“2D5_RED”。

线缆的命名方法：格式：芯线的截面积_芯线数＋C_外层绝缘层的颜色芯线的截面积标示线缆的每根导线的截面积。

芯线数标示线缆中包括几根导线，外层绝缘层的颜色标示线缆的颜色。

例如 1_4C_BLACK表示线缆颜色是黑色，有4根芯线，每根芯线的截面积为1平方。

扁平线缆的命名：扁平电缆种类比较少，可以直接用扁平电缆的芯数来表示扁平电缆，例如16芯扁平电缆命名为 flat16。

26芯扁平电缆命名为 flat26。

导线命名还可以加上其他识别参数，如绝缘类型、导线材料、规格型号等。

命名应该结合公司规范和产品特点进行，但必须遵循统一和可识别的原则。

所有线材可以根据实际需要创建线材库，并将线材库目录设置好，以便调用。

Spools有三种类型：
线（Wires）：单根导线
缆（Cables）：多芯线缆
鞘（Sheath）：护线套（热缩套管，缠绕管或绝缘胶带，护线管）
4.3.1 电线的创建
选择“spools电缆线——创建——Wire线”，输入要创建的电线名称（以逻辑图中导线的名称为准），选择确定，系统弹出“电气参数”对话框，选择“视图——列”，可以查看所有参数设置。

COLOR：导线的颜色，可以在Value中选择导线的颜色，这些颜色是在颜色文件中创建的。

UNITS：指定长度的单位。

THICKNESS：厚度，实际上是线缆的直径。

MIN_BEND_RADIUS：指定导线的最小弯折半径，在布线时如果导线的最小弯折半径达不到，布线就会出现失败，所以除了在验证导线是否能够弯折过来外，在一般情况下将该值设置地小一些（可以设置为0），以免布线出现失败，增加工作量。

NUM_CONDUCTORS：该参数用于设置多芯线缆的芯线数，在 NUM_CONDUCTORS 输入数值后，选择Conductors，展开线缆树状图，可以看到线缆增加了NUM_CONDUCTORS 设定值的芯线数。

4.3.2 电缆的创建
4.3.3 线束的创建
线束一般在电线电缆布置完成后根据需要进行设置，设置方法与电线电缆的设置方法类似。

4.4 建立特征（Feature 特征）
在Pro/cabling中Feature包括了导线，线缆，线束，扎线扣，胶带和标签等特征，一个Harness可以看做一个零件，Feature可以看做是当前零件的特征。

创建Feature的过程就将定义好的Spools调用到当前模型当中，Feature的数量和参数以逻辑图或布线表为准，一个Spools可以创建多个Feature。

W1一根具有长度的具体导线，创建 W1时要选择它属于那类 SPOOL（WIRE类型的SPOOL），选择后 SPOOL的属性都传递到 W1。

C1一根具有长度的具体线缆，创建 Cable时要选择它属于那种类 SPOOL（CABLE 类型的 SPOOL），选择后 SPOOL的属性都传递到C1。

电线和电缆特征一般要根据逻辑图或布线表中电缆需求的数量创建，以便在进行布线操作时调用。

Bundle线束，是在 WIRE和 CABLE集中通过的路径，用缠绕管、热缩套管等保护起来的一族线缆。

在创建 Bundle时要规定线束中线缆的排列方式（ROUND/FLAT），选择ROUND，则线束中的线缆程圆形排列，选择 FLAT则线束中的线缆平行排列。

BUNDLE 还要选择线束护套的属性（属于那个 SHEATH），选择后该 SHEATH属性将作为线束的属性。

Tie Wrap相当于线扣 Tape相当于绝缘胶布，但这个功能做的不好，创建后不会随着线缆拐弯。

Marker相当于线缆的标签或号码管，用于标示线缆的线号。

4.4.1 电线特征的创建
4.4.2 电缆特征的创建
4.5 指定连接器（COMPONENTS 元件）
在 PRO/CABLING中，需要将一般的零件或装配设置为电器元件（COMPONENTS）。

只有将零件或装配设置为 COMPONET后，该零件才成为具有电气参数的电器元件，线缆才能接入该电气元件的坐标系（ENTRY PORT）。

所以，在布线之前，要进行COMPONENTS的设置。

1、选择Components > Designate > Pick 选择需要设置成电气元件的零件（或装配），选择后弹出对话框，提示输入一个文件名，该文件的作用是将该文件定义的电气参数赋给正在设置的零件，如果当前目录下有该文件（文件以 .con 作为文件后缀名），则输入文件名。

如果没有则按中键确认默认值。

对于手工布线该文件没有创建，全部按中键确认默认值。

在一个装配中要将多个相同的模型设置为电气元件（例如将5个同样的 OT端子设置为可以接线的接插件），从第二模型开始，还要输入电气元件的“REF_DES”名称（即接线图中的电气元件名称），第一个模型的 REF_DES默认为模型的名称无需输入。

2、设置接线端口
ENTRY PROTS，选择该电气元件中需要接线的坐标系，按 Done Sel确认后3、输入导线伸入接插件的长度4、选择电气元件接线端口的类型，有三种端口类型（ PORT TYPE），（1） WIRE，该端口类型只能接一根导线；（2） ROUND，该端口类型可以接多根导线，导线围绕接插件的坐标系程圆形分布；（3） FLAT，该端口接多根导线，导线沿接插件的坐标系的Y轴展开，在布置扁平电缆时要将端口类型设置为 FLAT。

注意，如果某个电气元件只设置了一部分，而提前结束（或有参数未选择），需要选择Undesignate命令取消接插件的 COMPONENT设置，然后重新设置，否则电气元件选不上。

4.6 空间布线操作（Route 规定路径）
创建了 FEATURE和对 COMPONENTS进行设置后，可以进行布线操作了。

单击 Route出现下面对话框
Complete（完全）选择已经布线结束的线缆。

Incomplete（不完全）选择没有布线结束的线缆。

Whole Cables（整条缆）选择整条线缆（将多芯线缆的整根线缆选上）。

Conductors（导线）选择线缆中的芯线（选择此项后，还需在接下来的一步中选择线缆的芯线），
ADD CBL SEL栏下有三种电缆增加方式
（一）Select （选取）
Select有三种选择方式
1、直接从屏幕上选取已经布置的电缆
2、查询选取已布置的电缆
3、从菜单中选择电缆。

如果上端选择的是 Complete，则菜单中仅列出已经布完的线缆供选择，如果上端选择的是 Incomplete，则菜单中仅列出还没有布完的线缆供选择。

（二）Attach Conn（依附于连接器）
依附于连接器，用于自动布线中，将某些线缆通过 PRO/DAIGRAM与连接器发生联系，
通过选择该连接器，依附于它的所有电缆都被选取。

（三）Create （创建）
如果在 FEATURE命令下没有创建需要的电缆，可以在这里创建一根电缆并将之布置。

选择完后连选两次 Done Sel（可用按中键代替 Done Sel），进入到下面菜单栏：
Change Cbls（改变缆）：改变正在布置的线缆，在布线过程中添加/删除电缆
Cable Envr（缆环境）：设置布线环境，可以选择 Smooth（光滑）/Straight（直的），Round（倒圆角）/Flat（平整），以适合布线的要求。

Network Ops（网络操作）：进行网络操作，实现不同 HARNESS之间的布线参考Reset Loc（重设位置）：重设布线位置（LOCATION），即将当前默认的位置点清除。

Swith End（切换终点）：布线 LOCATION点切换到另一端，在布置了线缆的一段后，要从线缆的另一端重新布线，则须使用该命令。

Mod Mim（修改尺寸）：修改尺寸，在布线过程中修改线缆尺寸。

段不需要的线缆，选择该命令将不需要的线缆段删除。

布线的命令如下：
Entry Port（入口端）：输入端口，将线缆接入电气元件的接线端。

Cable（电缆）：定出缆的起始和终止路径。

Pt/Vtx/Csys（点/顶点/坐标系）：将布线的 LOCATION点参照点、顶点或坐标系。

Free（自由）：创建自由的 LOCATION点。

Dependent（从属）：创建的 LOCATION与前一 LOCATION关联，相对于上一个LOCATION定出位置。

Use Dir（使用方向）：创建的线缆与参考边平行。

Offset（偏距）：从上一个 LOCATION中作3个方向的偏距创建 LOCATION。

Along Axis（沿轴）：沿着一根轴线布线。

Offset Axis（偏距轴线）：定出沿先有轴线的偏距。

Location（位置）：将 LOCATION创建在已有的 LOCATION上。

Follow Cable（沿缆）：沿作一条已布置的线缆创建相同路径的线缆。

Copy Routing（复制布线）：将另外一根线缆的路径复制过来。

Autoroute（自动定次序）：自动布线。

5. 手动布线实例
Stage1.打开文件，进入电缆布线模块
设置工作目录至“\work_cab\04 手动布线”，打开装配文件“fin_harness_sub.asm”和逻辑图文件“fin_multmeter.dgm”，选择下拉菜单“应用程序> 电缆”进入电缆设计模块。

Stage2. 创建 Harness
选择“Harness（导线） > 创建 > 输入名称“Harness” > 选择公制模板，创建电缆零件。

Stage2. 创建Spools，参数参照逻辑图第4页。

电线：10种
14_GRY 14_BL 14_OR 14_GRN （ThICKNESS=1.128）
16_BR 16_RD 16_YL （ThICKNESS=1.382）
18_RD 18_GRN 18_BLK （ThICKNESS=1.784）
缆线：1种
RD6C，导线颜色依次为：RED 、GREEN 、BROWN、MAGENTA、ORANGE、YELLOW。

（说明：国标是1 1.5 2.5 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120…的规格规定）
单击“Spools（电缆线）> Create （创建）> Wire （线）”输入名称“14_GRY”，弹出“电气参数”对话框，单击“视图 > 列”，弹出“模型数列”对话框，将 COLOR属性选中后按“》”按钮，将 COLOR属性加到“显示”窗口，选择颜色类型“GRAY”。

按 OK 确定。

输入 10平方黑色导线的参数。

按 OK确定。

用同样的方法创建其他9种导线。

创建好各种线材后可以保存文件并添加到材料库中，避免以后再次创建。

说明：当需要创建的线材较多时，可以先只输入名称，最后在“电气参数”对话框中
集中修改参数
定义缺省线轴路径的参数：pro_spool_dir
Stage 3. Feature（wire类型）创建
创建导线 w1，单击Feature > Create > Wire > 输入名称W 1 >在 SPOOL NAMES中选择14_GRY。

创建导线 w2，在上面命令还未退出时 Wire >输入名称W2 >在 SPOOL NAMES中选择14_BL。

W3 16_BR。

W4 16_RD
W5 16_YL
W6 18_RD
W7 18_GRN
W8 14_OR
W9 14_BL
W10 14_GRN
W11 18_GRN
W12 14_BL
W13 14_GRN
W14 18_GRN
W16 16_RD
W17 18_GRN
创建缆线C1，导线创建完毕后选择我Cable>输入名称C1 >在 SPOOL NAMES中选择RD6C。

Stage 4. Components的创建
选择Components > Designate >根据逻辑图指定元件。