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CATIA和CHS的商用车线束设计

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发表于 2018-12-1 20:07 | 显示全部楼层 |阅读模式
摘要:随着数字模拟以及数据库技术的推广应用,线束31)布置及图纸的平台化设计变得越发重要。本文介绍基于CATIA和CHS(Capital Harness System)的汽车线束设计方法,重点阐述在设计过程中的注意事项。
    随着汽车产业的飞速发展,人们对安全性、舒适性要求越来越高,电子设备被应用于汽车领域也越来越多,汽车线束设计开发工作也变得日益繁杂和重要。如何满足电气系统设计的工业化和流程化,缩短产品设计周期并降低管理成本,已经成为大家关注的重点。国外对CHS的应用多基于CATIA线束信息的完整化,即在三维布置阶段完成电源分配、线束防护、导线路径优化等工作,但目前国内难以实现。在CATIA中完成线束3D布置得到分支及长度信息,由CHS实现线束附件选择、焊点位置设置等操作,可以大大提高设计效率的同时完成设计文件的数据库管理。整个线束设计流程如图1所示。

    在方案确定后即进行CATLA和CHS的同步设计,在CATIA中模拟线束走向及装配,并最终形成拓扑图作为CHS的设计输入,由CHS进行拓扑图和原理图的综合进而生成线束图纸。
    1 电气系统三维布置注意事项
    线束的布置决定了整车线路的美观及可靠程度,也决定了导线长度,进而影响成本。在整个布置过程中,既要遵循线束布置规则,也要充分考虑装配、维修及电气系统可靠性等方面。
    1.1试验设备
    装配方便性是考核设计是否合理的一个重要指标,针对车门、仪表板、高架箱等进行线下分装的特点,可将驾驶室内线束分为左/右车门线束、仪表板线束、高架箱线束,并且根据需要再细分出左/右车身、左/右侧围线束。在仪表板、车门等零部件众多且结构复杂的地方,要充分考虑安装空间,尽量采取卡接固定,具体应用如图2所示。线束通过卡接进行装配,既增加整体美观程度又能提高生产效率。

    控制器、电磁阀尽量模块化装配,作为整体安装到驾驶室或底盘上,如图3所示。该项举措能大大提高整车模块化设计、降低管理成本并提高设计效率。
    1.2维修方便性
    随着人们对故障排查、功能改装需求的提升,维修方便性已经成为设计阶段必须考虑的事情,在设计时需考虑以下几点。
    1)线束的插接器要触手可及。无论是维修还是改装,都需通过插接器进行,所以插接器布置时一定要便于拆卸当空间有限只能单手拆卸时,需保证插接器一端固定。
    2)对于经常维修的零部件,如熔断丝盒、控制器等的拆装,既要保证多次拆装后的连接可靠性,还要保证后部线束有足够余量以便取出总成。
    3)标准件种类尽量少。这样既能缩短装配及维修时间,又有利于整车厂管理、储存备件。
    2 线束图纸的实现
    线束图纸的实现包括标准件库的建立、电气原理图的设计、系统综合、线束生成4大部分。其中标准件库的建立是进行线束设计的基础,包括Capital Symbol和Capital Library两个库,在其中定义了插接器、端子、导线属性等线束设计所必须的信息,库建立的完整性及合理性将直接影响整个设计过程。
    2.1  Capital Symbol库的建立
    Capital Symbol库定义了插接器、总成、搭铁、技术条件等所有图形符号,所有图形均可手工绘制或由dxf文件导入。由于CHS绘图模块智能化程度较低,笔者建议复杂图形用AutoCAD等软件绘制后导入CHS中。图4即为导入的总成及插接器图形示意图。
    将图形导入后,要对总成、插接器设置PIN脚及孔位信息,其中插接器的孔位定义一定要与实物相一致,否则制造出来的线束将不符合设计意图。图5为增加PIN脚及孔位信息后的总成和插接器图形。
2.2  Capital Library库的建立
    Capital Library库定义了导线的线径、线色、端子、供应商明细等一系列非图形信息,而且在此库中将插接器号与Capital Symbol库中定义的图形建立对应关系,并将插接器各孔位与端子、密封塞进行匹配,为插接器赋予了电气属性。图6为插接器电气属性匹配界面。

    2.3电气原理图绘制
    电气原理图定义了导线的始末端,使独立的总成通过导线形成完整的系统,在此过程中设定每根导线的线号、线径及线色,为后期生成线束图提供基础。图7为ABS系统原理示意图。

    拓扑图的作用是定义各总成在整车上的位置,以此制定合理的导线分支。绘制拓扑图,首先在整车平面模型上定义Slot(零部件位置),再添加Virtual Connector(插接器),最后用Bundle(线束)将各总成连接在一起。底盘线束拓扑示意图如图8所示。拓扑图绘制完成后,需将其与原理图进行关联,使拓扑图真正拥有电气属性;为使拓扑图与原理图中总成建立对应关系,在绘制时务必保证两图中同一总成名称一致。

    2.4系统综合
    系统综合是将绘制的原理图、拓扑图按照一定规则进行信息汇总,最终生成所需线束。用户根据对显示、选装方案的需求设定规则,并在系统综合中进行调用,即可生成线束图纸。图9为规则设定界面及综合后生成的线束图纸。

    最初生成的图纸中插接器是随意放置的,需要手动拖拽至合适位置,经调整后线束图纸已基本完成,后续只需手动添加线束防护、技术条件、文字说明等信息,即可完成整个图纸的设计。图10为生成的线束图纸示意图。
    3 结束语
    电气系统可靠性直接依赖于线束设计品质,目前的线束设计多依赖于CAD软件,其无法完成几百种线束附件的数据库管理与系统仿真,已经成为制约电气系统设计的瓶颈。CATIA与CHS的联合使用,令线束设计工作平台化、智能化,有效提升电气系统品质;并在设计过程中充分展现了平台化和数据库化管理的便利性。三维软件与线束设计软件相结合的设计模式必将成为电气系统开发的发展趋势。目前该设计方法已在一汽商用车设计中得以成功应用。

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