DMU在整车开发中的解决方案
浅谈整车总布置DMU校核

浅谈整车总布置DMU校核杨茂华【摘要】通过个人的感受和体会,针对装配性和维修性等2个重点议题,介绍当前的现状,阐述个人的建议和主张.【期刊名称】《汽车电器》【年(卷),期】2013(000)008【总页数】3页(P3-5)【关键词】整车总布置;DMU校核;维修性;装配性【作者】杨茂华【作者单位】奇瑞汽车股份有限公司,安徽芜湖241009【正文语种】中文【中图分类】U463.6凡是在主机厂有过从业经验的人员都清楚地知道:如果一款新车无法通过法规的检测和认证,国家法律法规将不允许主机厂开展生产和市场销售活动。
如果一款新车关键件及重要件的周边间隙(静态间隙、动态间隙)无法得到保证,将意味着在用户手中可能会突然出现关键功能丧失,从而导致人命关天的重大安全隐患,一旦出现这种情况,不仅会出现召回的严重风险,而且会使人民的性命和财产蒙受重大的损失。
如果一款新车的人机和美观性得不到保证,将会使其潜在消费用户悄悄地溜走。
这些会使汽车企业蒙受重大经济损失的显性问题,在如今的自主品牌车企中已经形成了广泛的共识,并得到了较好的落实。
但是,对于维修性和装配性这种隐性问题往往却关注不够、投入不够。
作者本人认为,这类问题如果没有得到较好的控制和落实,同样会带来内部客户和外部消费者的抱怨、公司成本和消费者成本增加的严重问题。
完整的总布置DMU (Digital Mock-Up,电子样机)校核如图1所示。
图1 总布置DMU校核1 现状大多数汽车企业均有研发单位、工艺规划及生产制造单位、售后维修单位等。
当前,对于维修性和装配性的问题,要不各自为政互不相让,要不好好先生互不干涉,以上两种现象均会带来巨大的负面问题。
对于各自为政互不相让现象而言,各个相关单位如果只是站在自己立场上考虑问题,要不问题僵持迟迟不能得到解决,从而影响了项目的进度和上市的最佳时机;要不满足了一方的需求而影响了另外两方需求,从而导致产品的整体方案不是最优。
大家都清楚汽车产品的许多指标是相互矛盾和相互制约的,其本身是一种矛盾平衡和折中的产物,三方互相妥协和让步实现共赢才是真正的最佳设计。
整车DMU技术在车辆改装中的研究与应用

整车DMU技术在车辆改装中的研究与应用作者:刘海霞王飞孟国平李学兵来源:《汽车科技》2016年第03期摘要:本文是将车辆改装需求和设计开发紧密结合在一起,重点介绍如何在一辆完整装配零部件的虚拟数字化样车上,使用DMU技术完成底盘和改装一体化设计检查。
通过DMU技术的研究和应用,建立车辆可改装性的点检方法、评判标准、设计数据库和工作流程,保证底盘和上装接口的设计兼容性。
关键词:改装;DMU;商用车开发中图分类号:U462.2+2文献标识码:A文章编号:1005-2550(2016)03-0031-05刘海霞湖北汽车工业学院毕业,现任东风商用车有限公司技术中心项目工程师,研究方向为整车设计,已发表相关学术论文2篇。
随着市场竞争的发展,底盘改装车辆需求日益多样化,需要底盘和上装的接口具有更好的设计兼容性。
如何在激烈的市场竞争中取得领先优势,需要产品开发始终围绕“以市场和客户为中心”的开发理念,一方面要满足市场和客户多样化需求,另一方面尽可能降低产品成本,提升产品竞争力。
底盘和上装的接口设计作为底盘总布置的重要组成部分,在整个车型开发过程中占有非常重要的位置,决定着商用车产品的最终市场目标。
与成熟应用CAD的数字化底盘开发设计相比,还存在以下需要解决的问题:1)面对多品种、小批量、个性化的设计要求,底盘通用性差,无法快速满足市场要求;2)目前改装设计方法较为陈旧,根据测量试制实车数据,沿用二维设计进行上装设计,常导致设计干涉质量问题频发,制造周期延长;3)改装厂和主机厂技术沟通较少,协同工作效率低。
DMU是数字样机(Digital Mock-Up)的简称。
采用DMU技术,在产品开发阶段以全新的设计模式和开发体系对装配完整的底盘3D数模,进行车辆改装改装需求的分析和定义评审。
通过产品设计手段与设计过程的数字化,给设计过程加入数字化的验证手段,可有效避免设计错误,降低研发和改装成本,快速高质量地设计开发出满足客户要求的商品,不断提高企业的产品创新能力、快速反应能力、竞争能力,创造更高的经济效益,实现整车厂家和上装企业间优势互动和互利共赢。
CATIA在汽车设计中DMU分析

随着产品更新换代速度的加快,现有样机的制造周期和制造成本已难以适应产品开发的需求,使用计算机三维设计技术建立数字样机,可实现实物样机的作用,有效缩短周期、降低成本。
数字样车技术(DMU)指在计算机或工作站中利用CATIA V5软件所具有的装配、干涉检查、功能部件校核、焊接及拆装、人机工程学检查以及4维空间漫游等功能对实车进行虚拟的模仿和再现,使其具有物理模型的特性,从而取代物理模型验证产品的设计、功能(运动)、工艺、制造和维护等方面内容的产品开发技术,形成一辆模拟现实的数字样车,对产品的真实化进行计算机模拟。
图1 静态干涉检查的流程DMU的作用DMU的作用首先是提供各类、各种档次的可视化功能,用不同方式对电子样车的全部部位进行审视、评估,漫游和模拟真实的视觉效果。
尽可能在数字化环境中看到产品在真实世界中相同的效果,实现低成本、高效率的产品可视化模拟。
CATIA V5实现了可视化和产品结构的统一进行,让复杂区域的可视化变得非常容易,使可视化的应用范围得到扩展。
其次是提供各类对车型或部件间进行功能性分析的手段,包括:机构运动,干涉分析,拆装分析,空间分析和管理等。
尽可能在数字化环境中进行与真实世界中相同的分析,使设计师在设计早期就发现问题所在,在设计的各个阶段,及时、大量地进行各种分析,提高产品设计质量。
图2 断面分析界面三是应用关联设计,运用CATIA独有的PUBLICATION技术,按照自顶向下的设计方式,实现装配之间、零部件之间、一个模型文件中的多个几何实体之间、曲面模型和实体模型之间、特征之间等多种层次的端到端的各类关联。
基于骨架的DMU设计分析方式,实现数字样机的快速更改,降低成本,快速地进行多方案的评估与研讨,通过建立关联性的设计模板进行管理和重用,提高设计效率。
以下通过整车实例中的部分案例来说明DMU的实际应用。
DMU静态干涉检查静态干涉检查是DMU中也是整车设计中最重要的部分,干涉检查根据项目周期可以分为设计过程中干涉检查、后期进行验证干涉检查,以及后期发生设计变更后的干涉检查。
《整车DMU检查程序》

整车DMU检查程序1 范围本程序适用于产品开发过程中的整车人机工程、整车性能设计、系统及零部件设计质量控制。
本程序适用于M1类车型开发。
2 目的本程序是为了规范汽车产品开发过程DMU检查思路、进度控制,加强产品设计过程质量控制,提高产品质量,促进一次设计对。
3 术语和定义无4 职责4.1 研究院总体技术研究所是总体布置能力建设的牵头部门:4.1.1 负责流程牵头建设及修订工作;4.1.2 负责所属项目总体布置、机械布置、车身布置、内外饰布置DMU检查工作。
4.2 商用车院(含江西、哈尔滨院)、上海研究院、北京研究院总布置专业主要负责所属项目总体布置、机械布置、车身布置、内外饰布置、DMU检查工作。
4.3 一、二、三开发中心和各分院工程部门负责各系统、零部件DMU检查工作。
4.4 各整车性能处所负责所属项目相应的DMU检查工作。
4.5 项目管理处负责质量问题的管理。
5 工作要求及程序5.1 工作程序5.1.1 总体技术研究所(各分院)牵头成立DMU检查小组;5.1.2 项目组完成零部件3D数据设计,同时完成零部件DMU检查(自查),提交数据&DMU 自检表;5.1.3 数据管理员完成DMU 3D数据规范完整检查;5.1.4 DMU检查小组完成DMU检查,提交检查表;5.1.5 质量管理员汇总问题、组织评审、进行问题分配;5.1.6 项目组完成零部件3D数据设计修改,同时完成零部件DMU检查(自查),提交数据&DMU自检表;5.1.7 DMU检查小组完成DMU问题复查,提交反馈表;5.1.8 质量管理员对问题进行确认关闭;5.1.9 总体技术研究所(各分院)对DMU检查问题关闭情况进行节点评审。
5.2 流程图5.2.1 整车DMU检查流程图见图1。
图1 整车DMU检查流程图5.3 流程说明5.3.1 整车DMU检查流程说明见表1。
表1 整车DMU检查流程说明6 记录7 附录附录A 参考标准无。
DMU

DMU的情况1.Digital Mockup、Virtual Prototyping和DigitalPrototyping这三个术语的区别在英文中,Mockup是一种结构或装置,一般用于教学、演示、检查设计方案等。
Prototype 是指产品开发过程中开发出来的原型产品。
Prototype通常具有功能,即便可能不是完整的功能;而Mockup仅仅是看起来像真实的产品,不具有功能。
Mockup:假雷达; 制造模型; 制造样机;实体模型Prototype:原型, 雏形, 蓝本2.关于Digital Mockup相关厂商对其功能的描述是:DMU技术能够使工程师能够对任何复杂的模型进行内部观察、漫游、检查和模拟。
DMU包括以下功能:1.与CAX系统完全集成。
2.提供强大的可视化手段,除了虚拟显示和多种浏览功能,还集成了DMU漫游和截面透视等先进手段。
3.具备各种功能性检测手段,如安装/拆卸、机构运动、干涉检查、截面扫描等。
4.具有产品结构的配置和信息交流功能。
由此,我们可以看出,DMU的基础是三维CAD,而DMU的主要用途,是在产品的详细设计过程中,针对产品的装配模型,提供快速的浏览、可视化和装配模拟等功能。
其应用特点是围绕着三维模型的。
其底层支撑技术是轻量化的三维模型技术。
事实上,DMU技术的产生,就是由于当时的计算机硬件性能还不够理想,对于汽车、飞机等复杂的产品模型,即通常说的大装配,如果要调出完整的产品结构、特征信息,要装配环境下编辑零件,进行各种编辑操作,效率极低。
因此,诞生了以轻量化三维模型为核心的DMU技术,将涉及到“看”的功能,与涉及到详细“编辑”的功能区分开来,以解决硬件性能不足的问题。
由此,我们可以得出一个结论,即DMU是特指在三维CAD环境下,对复杂产品的大装配模型进行浏览、可视化和装配模拟的相关技术。
随着计算机硬件技术的发展,尤其是CPU、内存和专业显卡技术的发展,以及CAD软件本身性能的提升,对于大装配的处理技术逐渐提高,中端三维CAD也逐渐可以处理大装配,对于复杂产品的“看”和“编辑”的矛盾逐渐没有那么突出了。
汽车车身开发中的虚拟制造技术

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2.3 快速模具(RT)技术
现代制造技术与装备
出版社,2004:84-94.
2017 第 6 期 总第 247 期
在汽车制造的关键技术中,汽车大中型覆盖件模具及 各类装饰件模具制造非常重要。众所周知,通过以往比较 传统的制造方法来制造这些磨具,不仅成本高,而且花费 时间长,给新产品的研制带来了巨大困难。而现在可使用 快速成型技术快速模具制造,将 RP 技术与 RT 技术相结合, 突破了传统的 CAD 模型概念和方法,能够把模具的概念设 计和加工工艺集合,使其融合在一个 CAD/CAM/CAE 系统中。 在该系统中,可实现快速信息反馈的设计与制造方法,通 过一些计算机模拟方法,做到不需要数控就能实现切削加 工,从而减少模具制造时间,大大降低费用。
Virtual Manufacturing Technology in Automobile Body Development
SHAN Bingchao (Jilin University, Changchun 130022) Abstract: Virtual manufacturing is a new type of manufacturing technology. It brings together information technology, simulation technology and virtual reality technology to model the product manufacturing process and product design by modeling the product design, manufacturing and manufacturing processes, so that the development of new products is more flexible , To achieve economic production, in order to achieve the shortest product development cycle and the quality of the optimization, and gradually improve production efficiency. Key words : automobile body development, virtual manufacturing technology, development cycle 训练保障。对于航空战略投送的保障工作,不但要有精准、 规范的保障,更要安全运输和准确的投送。对于整个投送 过程,需要严密的组织、规范操作,任何一个环节的纰漏, 都会造成投送的失败。而运输机装载问题非常复杂,本文在 全面考虑各种约束条件的情况下,特别是考虑重心约束条件 的情况下,对待装装备物资进行了优化装载。这样不仅使得 装载符合约束条件,而且能够提高装载效率,保证军事空运 的快速有效。但是,如何能够根据货舱的容积设计多样化 的装备物资装载方式,仍然是个非常值得研究的问题。
基于Windchill平台的整车DMU数据选装结构设计

汽车工业研究·季刊2021年第1期基于Windchill 平台的整车DMU 数据选装结构设计▶◀……………………………………………………………………………徐剑波曹岩王超前言随着乘用车市场激烈的市场竞争,新车型被要求更加快速投入市场,消费者对汽车产品的细分要求更加明显。
为了能够使新车型尽快上市,主机厂只能不断地压缩新产品开发周期,为了满足消费者不同的消费能力和配置需求,主机厂需要在单个产品的价位区间内提供足够的配置种类以供消费者选择。
DMU (Digital Mock-Up )数字化电子样车是新产品开发阶段的一项重要工作。
DMU 校核可以减少物理样车试制、试验的次数,降低产品开发阶段的成本,增加对数字化电子样车的检查、验证是大幅压缩开发周期的重要手段。
是否能在尽量短的周期内开发出高品质的乘用车,很大程度上取决于DMU 中整车3D 数据搭建的效率和质量。
DMU 整车3D 数据搭建应用到的技术方案和3D 数据的组织形式、管理方式严重影响DMU 工作的质量和进度。
整车3D 数据搭建整车3D 数据搭建是在新车型开发阶段将整车所有零部件的3D 数据按照整车坐标位置逐层搭建成整车,数据包括新车型的专用件、通用的紧固件、借用自其他车系的借用件。
搭建完成的整车3D 数据应用于产品开发阶段的DMU 校核工作,DMU 是目前各主机厂开发部门虚拟验证普遍用来排查产品数据问题、提升数据质量的主要手段,包括静态间隙检查、运动仿真间隙检查、装配工艺性校核、拆装性校核、维修方便性校核,是开发阶段必不可少的工作。
整车3D 数据还应用于多个不同研发部门之间的信息共享,例如新能源开发院需要从传统车开发院获取传统车整车3D 数据,用于新能源车型的匹配开发,整车3D 数据还用于释放给工艺部门进行工艺夹具、检具分析,用于销售部门进行广宣材料制作,整车3D数据也用于释放给小型车模公司制作小型车模。
整车3D 数据搭建现状及问题2.1现状汽车行业内当前整车3D 数据搭建是参照BOM (Bill of Material )的结构形式进行组织,开发部门的BOM 为EBOM (Engineering BOM ),3D 数据结构基本与EBOM 结构一致。
DMU虚拟评审体系建设

物理集成-发现和解 •装配工艺顺序建立 决整车中零部件间干 •装配工具可达性分析 涉、间隙和数模质量 •高风险区域特殊分析 等方面的问题 •虚拟评估整车
问题发现
整车集成,静 态和动态分析 和制造过程问 题发现
问题发现
整车中零部件 间干涉、间隙 和数模质量问 题发现
问题发现
可制造性、路 径加载、人机 工程和工具可 达性问题发现
说明
基础级
VS21100
VS20530 VS21307 VS21370
Teamcenter Visualization Pro Plus
Teamcenter Visualization Mockup TC Visualization Path Planning Option Teamcenter Visualization Jack Option
虚拟产品/ 评估(虚拟工程交付物)基于VDR的更改,评估为生产制造和装配件的准备,完成所有虚拟工程 VPVA 工艺验证 案例,验证虚拟模型,验证性能和经验(基于实物试验),提供解决方法和最后调整;归档所有 Restricted © Siemens AG 2013 All rights reserved. 车评审 CAE模型 数据同步点 虚拟评审节点 Page 11 20XX-XX-XX Siemens PLM Software
Mule 骡子车
架构 匹配
IV 集成车制造 Build
验证
物理样车
Restricted © Siemens AG 2013 All rights reserved.
Page 8 20XX-XX-XX Siemens PLM Software
整车虚拟评审体系建设
一. 定义整车虚拟评审框架
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DMU在整车开发中的解决方案
随着产品更新换代速度的加快,现有样机的制造周期和制造成本已难以适应产品开发的需求,使用计算机三维设计技术建立数字样机,可实现实物样机的作用,有效缩短周期、降低成本。
数字样车技术(DMU)指在计算机或工作站中利用CATIA V5软件所具有的装配、干涉检查、功能部件校核、焊接及拆装、人机工程学检查以及4维空间漫游等功能对实车进行虚拟的模仿和再现,使其具有物理模型的特性,从而取代物理模型验证产品的设计、功能(运动)、工艺、制造和维护等方面内容的产品开发技术,形成一辆模拟现实的数字样车,对产品的真实化进行计算机模拟。
图1 静态干涉检查的流程
DMU的作用
DMU的作用首先是提供各类、各种档次的可视化功能,用不同方式对电子样车的全部部位进行审视、评估,漫游和模拟真实的视觉效果。
尽可能在数字化环境中看到产品在真实世界中相同的效果,实现低成本、高效率的产品可视化模拟。
CATIA V5实现了可视化和产品结构的统一进行,让复杂区域的可视化变得非常容易,使可视化的应用范围得到扩展。
其次是提供各类对车型或部件间进行功能性分析的手段,包括:机构运动,干涉分析,拆装分析,空间分析和管理等。
尽可能在数字化环境中进行与真实世界中相同的分析,使设计师在设计早期就发现问题所在,在设计的各个阶段,及
时、大量地进行各种分析,提高产品设计质量。
图2 断面分析界面
三是应用关联设计,运用CATIA独有的PUBLICATION技术,按照自顶向下的设计方式,实现装配之间、零部件之间、一个模型文件中的多个几何实体之间、曲面模型和实体模型之间、特征之间等多种层次的端到端的各类关联。
基于骨架的DMU设计分析方式,实现数字样机的快速更改,降低成本,快速地进行多方案的评估与研讨,通过建立关联性的设计模板进行管理和重用,提高设计效率。
以下通过整车实例中的部分案例来说明DMU的实际应用。
DMU静态干涉检查
静态干涉检查是DMU中也是整车设计中最重要的部分,干涉检查根据项目周期可以分为设计过程中干涉检查、后期进行验证干涉检查,以及后期发生设计变更后的干涉检查。
对于设计过程中的干涉检查需要对分析的结果进行实时的跟踪,并检查所关注的干涉是否已经消除,具体流程如图1所示。
干涉检查从整车角度也可以分为系统内部零件的干涉检查,系统与系统之间的干涉检查。
整车可以分为七大系统,如车身、底盘、内饰、外饰、动力总成、开闭件以及线束等。
也可以根据企业的设计情况情况来进行分类。
对于零件更新后,零部件的干涉检查又分为单个零件与系统之间的干涉检查和一组零件与周围零件的干涉检查。
在产品设计过程中,设计变更是不可避免的,在这种情况下,适合应用单个零件或者一组零件更新后的干涉检查。
利用临近查询命令可以实现将周边零件全部找到,再进行查找到的零件与当前零件的干涉检查。
干涉检查后要出检查报告,报告中包括:干涉件所属位置、涉及干涉的零部件名称、干涉量的大小、干涉过滤和干涉解决状态。
图3 运动分析流程
在DMU环境下进行机构运动分析时,首先根据机构的实际运动状态,运用相应的机构运动副来创建两个零部件之间的相对运动关系,然后创建机构运动的参照物和驱动机构进行运动的驱动源(Command)。
在定义完机构运动所必需的条件之后,就可以对机构运动进行仿真和分析,建立机构运动的流程(如图3所示)。
在运动分析校核过程中,我们可以借助“传感器”将运动过程中运动部件与其它部件之间的间隙动态显出出来,也可以xls格式导出。
可拆装性分析
产品拆装分析是对产品拆装过程的演示和在拆装过程中动态的检查产品同周围零部件之间的关系,包括产品拆装路径的定义和优化,拆装过程中的动态干涉检查和工具空间校核等。
在进行产品拆装分析时,首先要规划产品拆装方案,对产品的拆卸要有清晰
的思路,然后需要定义产品拆装路径,最后通过定义拆装路径的序列,对整个产品的拆装过程进行模拟和分析。
按照这个思想,拆装分析的流程如图4所示。
图4 拆装分析流程
为了检查产品在拆装过程中是否符合产品预定的拆装方案,是否为工具留下足够的空间,以及拆装过程中是否会同周围产品存在着一定的干涉问题等,根据各个项目的实际需求,我们将会进行如下的内容检查和校核:
首先我们进行动态干涉检查,动态干涉检查就是校核物体在拆装过程中是否同周围的零部件存在着数据上的干涉情况。
如果出现了干涉情况,拆装模拟过程会有什么样的动作。
另外,可以通过模拟试验来定量的检查干涉出现的位置以及干涉大小的变化。
通过这种方式可以定量的进行动态干涉检查,并记录干涉检查的历史。
断面分析也是静态干涉检查分析主要使用的工具,是利用一个平面去切割产品,从而实现对产品内部结构进行分析。
如查看钣金焊接边缝隙是否均匀等内部干涉状态(如图2所示),断面可以输出成DWG、CATPart、CATDrawing等格式,可以更清晰地反映产品内部结构。
DMU运动分析
机构运动分析是在虚拟的环境中模拟产品实际的运动状况,在动态过程检验机构设计是否符合概念设计阶段对机构所做的定义。
同时,在动态过程中对产品的位置信息、运动特性信息进行检查和分析。
其次,进行工具空间检查。
工具干涉检查是产品拆装分析的一项重要内容,通过检查工具空间来检查产品拆装的方便性和可行性。
有两种方法来进行工具空间检查:
1. 使用工具的3D模型
使用该方法需要提供工具的3D模型,通过模拟3D工具的工作过程,并生成3D工具工作空间包络体,同时,还要生产产品拆装过程包络体,通过检查这两个包络体之间的最小距离来进行工具空间检查。
图5 驾驶室拆装分析
2. 通过模拟试验
模拟试验方法可以在不提供3D工具模型和生成包络体的前提下来进行工具空间的检查,仅需要3D工具所占用的空间范围值。
最后,我们可以创建动态包络体,动态包络体是记录零件在拆装过程中所经
过的空间位置组成的一个包络体,记录产品拆装过程中经过的空间位置。
通过记录包络体,可以将动态的干涉检查转化为静态的干涉检查。
结语
使用CATIA V5中的DMU功能可以帮助工程师快速解决整车设计中最为关键的静态干涉、空间尺寸、运动干涉和可拆卸性分析等问题,大大提高了产品研发效率,缩短了产品研发时间,提高了产品研发质量,降低了研发成本。