Модуль UG/Wiring системы трехмерного проектирования Unigraphics

Модуль UG/Wiring(UG/Жгуты) [8] системы трехмерного проектирования UGS (NX) является средой для 3D моделирования жгутов. В сочетании с системой схемотехнического проектирования, таких как Е³ Series, предназначен для сквозного разработки 3D-моделей логических жгутов.

Под термином «логический жгут» понимается жгут, в котором имеется однозначная связь между проводами, входящими в его состав, и устройствами (соединителями), к которым эти провода подключаются.

Обмен данными между системой Е³seriesреализуется путем создания и передачи файлов списков компонентов и соединений, которые используются при формировании трехмерной модели жгута в модуле UG/Wiring. Передача данных осуществляется в формате XML. В том же формате осуществляется импорт данных по длинам проводов в Е³ Series из модуля UG/Wiring. Эти данные импортируются при приеме (файл списка соединений уточняется в модуле UG/Wiring).

База данных электрических устройств обеспечивает сохранение ссылок на модели электрических устройств, выполненных в Unigraphics, что позволяет разместить необходимые устройства в трехмерной модели с помощью обменного файла «Перечень компонентов».

В общем случае процесс проектирования выглядит следующим образом:

- создание сборки монтажа жгута средствами модуля UG/Assemblies в рамках электронного 3D макета объекта;

- назначение позиционных обозначений 3D-моделям устройств и соединителям с помощью блок-схемы или электрической схемы проектируемой системы с позиционными обозначениями агрегатов оборудования и электрических соединителей;

- установка элементов крепления жгута к конструкции объекта;

- установка электрических устройств;

- создание траекторий (центральных осей) будущего жгута средствами UG/Routing/Base;

- присвоение каждому из включенных в сборку жгута соединителю или устройству позиционного обозначения по «Перечню компонентов» (полученному из САПР) с использованием автоматического (в случае уникальности) или ручного режима;

- прокладывание проводов, содержащихся в «Перечне соединений» (полученном из подсистемы схемотехнического проектирования), в автоматическом режиме;

- - получение точной 3D-модели жгута с реальными диаметрами ствола, изменяющимися у ответвлений;

- получение реальных длин проводов в жгуте;

- экспорт данных о длинах проводов из «Перечня соединений» для дальнейшего использования при разработке электрической схемы соединений в САПР схемотехники;

- выполнение чертежа жгута средствами модуля UG/Wiring/Fromboard в соответствии с действующей в отрасли нормативно-технической документации.

Использование методов, алгоритмов и программ САПР на примере проектирования электрооборудования автомобилей

Проектирование комплексов электрооборудования перспективных грузовых автомобилей в настоящее время невозможно без использования программных продуктов систем CAD, САМ, CAE, CALS (PLM) технологий, что обусловлено следующими причинами:

- постоянно увеличивается число новых моделей, модификаций и комплектаций автомобилей;

- увеличиваются требования к качеству проектных документов и к их соответствию международным стандартам и нормативам, что приводит к проведению большого числа инженерных расчетов;

- постоянно усложняется структура систем электрооборудования, что приводит к увеличению номенклатуры и усложнению чертежей;

- увеличивается объем рутинной работы инженера, поэтому падает престижность его труда;

- идет интенсификация проектно-конструкторских работ при дефиците квалифицированных конструкторов, что приводит к трудностям при выполнении проектов традиционными методами в установленные сроки, увеличению ошибок в документации.

Кроме того, CALS технологии позволяют осуществлять информационную поддержку всех этапов жизненного цикла изделий и систем при проектировании, реализации и эксплуатации сложной техники. Например, для обеспечения сквозного проектирования чертежей жгутов, необходима компьютерная трехмерная модель автомобиля, которая дает возможность автоматизировано проектировать прокладку жгутов по автомобилю, получать реальные длины их участков, создавать монтажные схемы в интегрированной среде проектирования автомобиля.

На основе научно-исследовательских работ по анализу процесса проектирования электрооборудования автомобилей, в том числе с ОАО КАМАЗ, и программных разработок, выполненных па кафедре электрооборудования, составлена структурная система проектирования (рис.1). отражающая структуру проектного процесса с использованием систем CAD/CAM/CAE и CALS технологий.

Структура включает в себя следующие операции:

1. Формирование модели монтажного пространства (ММП) автомобиля. Математическое описание зон возможного размещения элементов электрооборудования и жгутов с учетом конструкции автомобиля.

2. Принципиальная электрическая схема. Вносит в проект информацию об электрических связях элементов электрооборудования.

3. Оптимальное размещение элементов электрооборудования с учетом ограничений, задаваемых MMП автомобиля.

4. Формирование матрицы кратчайших расстояний между элементами электрооборудования с учетом ограничений, задаваемых ММП автомобиля.

5. Формирование ММП прокладки жгутов. Математическое описание возможных вариантов прокладки жгутов с учетом ограничений, задаваемых ММП автомобиля.

6. Разводка электрических цепей. Решает задачу оптимальной разводки электрической цепи исходя из минимума массы проводных соединений с учетом ограничений на число подключаемых проводов к клеммам элементов.

7. Разработка схемы электрических соединений. Включает в себя разработку эскиза схемы электрических соединений, внесение изменений по результатам разводки.

8. Распределение проводов по клеммам элементов осуществляется с учетом ограничений, например, разделение силовых цепей с цепями управления.

9. Выпуск схемы электрических соединений.

10. Формирование конструкции жгута осуществляется по ММП прокладки жгутов с учетом технологических ограничений на формирование жгута.

11. Определение длин участков жгута по сформированной конструкции жгута.

12. Проверка и корректировка цвета проводов.

13. Уточненный расчет длин проводов с учетом технологических припусков.

14. Формирование расчетных режимов работы магистрали. Формирование расчетной схемы магистрали с учетом многорежимности работы потребителей.

15. Формирование расчетной схемы фидеров для определения сечений проводов и анализа режима работы фидера.

16. Расчет аппаратов зашиты. Расчет и выбор осуществляется исходя из соответствия номинала предохранителей току защищаемой цели в нормальном режиме работы потребителей, защищаемости сечений проводов, устойчивости к токам коротких замыканий, характера токовой нагрузки потребителей с учетом многорежимности их функционирования.

17. Расчет сечений проводов фидеров. Расчет оптимальных сечений проводов распределительной сети автомобиля осуществляется с учетом требований по допустимой потере напряжения, предельным токовым нагрузкам проводов, с учетом прочностных факторов и многорежимности работы потребителей. В качестве критерия оптимальности используется минимум массы проводов сети.

18. Расчет сечений проводов магистрали. Требования и критерий оптимальности должны со­ответствовать расчету сечений проводов фидеров.

19. Анализ режимов работы расчетной схемы фидера проводится с целью проверки обеспечения требуемого качества электроснабжения потребителей и защиты системы при коротких замыканиях.

20. Анализ режимов работы магистрали проводится с целью проверки обеспечения требуемого качества электроснабжения потребителей с учетом многорежимности их функционирования.

21. Расчет и выбор элементов конструкции жгута.

22. Выпуск чертежа жгута, таблиц проводов.

23. Получение выборок из выходных таблиц жгута_Л

24. Выпуск спецификации жгута. Перечень элементов, входящих в конструкцию жгута.

25. Конструирование установок жгута. Конструирование элементов крепления жгута к конструкции автомобиля.

26. Выпуск чертежа установки жгута.

27. Выпуск спецификации установк

Общая характеристика логической схемы проектирования

В схеме можно выделить 2 блока: инвариантный и настраиваемый. Инвариантный блок мало зависит от особенностей проектирования в различных автомобилестроительных конст­рукторских бюро и включает в себя ряд операций по проектированию схемы электрических соединений и формированию конструкции жгута (операции 1. 2, 3, 4. 5, 6. 7. 8. 9, 10. 11, 12. 13); расчетные программы по определению сечений, выбору аппаратов защиты и анализу режимов работы (операции 14. 15, 16. 17. 18, 19. 20). Инвариантный блок может рассматри­ваться как базовая часть, которая выполняется с помощью таких САПР, как E^J Series, Elec-triCS. UG NX. UG Wiring, Cimatron, Cimacable, Solid Works, Emphassy Works и др.и требует сравнительно небольшой настройки на проектный процесс конкретного конструкторского бюро.

Настраиваемый блок включает в себя расчет и выбор элементов конструкции жгута, выпуск чертежа жгута, таблиц проводов, спецификации жгута,

 

конструирование установок жгута, выпуск чертежа установки и спецификации, различные выборки из выходных таблиц. Настраиваемый блок значительно учитывает специфику конкретного автомобилестроитель­ного конструкторскою бюро и требует отдельных исследований и разработку при заключе­нии соглашения о поставке базовой части для данного конструкторского бюро.

Анализ этой схемы показывает, что операции 1. 2. 3. 7. 9, 10, 11, 22, 25. 26 (выделенные на схеме серым цветом) могут быть реализованы с помощью вышеперечисленных САПР. Операции 6. 8. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21, 23, 24 разработаны и реализованы в КГТУ. Операции 4. 5, 12, 13, 27 (отмеченные на схеме пунктирной линией) требуют разработки.

Интеграцию разрабатываемой САПР электрооборудования автомобилей с программами других этапов жизненного цикла предполагается осуществлять с помощью CALS-Team-Center, которая обеспечивает управление инженерными данными и их синхронизацию, позволяет использовать общие модели в цифровой среде жизненного цикла.

По предложенной схеме проектирования проведено проектирование жгута применяемого на автомобиле КАМАЗ-5320 (левый задний пучок проводов).

 

 

Литература:

1. Норенков И.П. Основы автоматизированного проектирования. М. Из-во МГТУ им. Баумана, 2006г.

2. Берхеев М.М., Кожевников Ю.В. и др. «Основы систем автоматизированного проектирования». Казань, изд-во КГУ, 1988.