劉海霞，王飛，孟國平，李學兵（東風商用車技術中心，武漢 430056）

整車DMU技術在車輛改裝中的研究與應用

劉海霞，王飛，孟國平，李學兵
（東風商用車技術中心，武漢 430056）

本文是將車輛改裝需求和設計開發(fā)緊密結合在一起，重點介紹如何在一輛完整裝配零部件的虛擬數(shù)字化樣車上，使用DMU技術完成底盤和改裝一體化設計檢查。通過DMU技術的研究和應用，建立車輛可改裝性的點檢方法、評判標準、設計數(shù)據庫和工作流程，保證底盤和上裝接口的設計兼容性。

改裝；DMU；商用車開發(fā)

隨著市場競爭的發(fā)展，底盤改裝車輛需求日益多樣化，需要底盤和上裝的接口具有更好的設計兼容性。如何在激烈的市場競爭中取得領先優(yōu)勢，需要產品開發(fā)始終圍繞“以市場和客戶為中心”的開發(fā)理念，一方面要滿足市場和客戶多樣化需求，另一方面盡可能降低產品成本，提升產品競爭力。

底盤和上裝的接口設計作為底盤總布置的重要組成部分，在整個車型開發(fā)過程中占有非常重要的位置，決定著商用車產品的最終市場目標。與成熟應用CAD的數(shù)字化底盤開發(fā)設計相比，還存在以下需要解決的問題：

1）面對多品種、小批量、個性化的設計要求，底盤通用性差，無法快速滿足市場要求；

2）目前改裝設計方法較為陳舊，根據測量試制實車數(shù)據，沿用二維設計進行上裝設計，常導致設計干涉質量問題頻發(fā)，制造周期延長；

3）改裝廠和主機廠技術溝通較少，協(xié)同工作效率低。

DMU是數(shù)字樣機（Digital Mock-Up）的簡稱。采用DMU技術，在產品開發(fā)階段以全新的設計模式和開發(fā)體系對裝配完整的底盤3D數(shù)模，進行車輛改裝改裝需求的分析和定義評審。通過產品設計手段與設計過程的數(shù)字化，給設計過程加入數(shù)字化的驗證手段，可有效避免設計錯誤，降低研發(fā)和改裝成本，快速高質量地設計開發(fā)出滿足客戶要求的商品，不斷提高企業(yè)的產品創(chuàng)新能力、快速反應能力、競爭能力，創(chuàng)造更高的經濟效益，實現(xiàn)整車廠家和上裝企業(yè)間優(yōu)勢互動和互利共贏。

下面以PTC公司CAD軟件Creo Parametric2.0和數(shù)據管理軟件Windchill組成的產品開發(fā)體系運用為例，就DMU技術在車輛改裝設計中的應用作簡要探討。

1 技術規(guī)劃

在產品開發(fā)過程中有效利用數(shù)字化三維模型的DMU技術提高產品改裝接口開發(fā)決策能力和水平，加速產品開發(fā)過程，降低開發(fā)和改裝成本。根據車輛改裝用途細分車輛改裝需求，建立虛擬樣車改裝評審工作方法和流程，豐富上裝三維數(shù)模、維修保養(yǎng)工具三維數(shù)模、整車三維數(shù)模數(shù)據庫，在主機廠和車輛改裝協(xié)同工作模式下實現(xiàn)車輛改裝一體化設計。

建立DMU評審工作流程和規(guī)范；

建立整車DMU電子設計數(shù)據庫；

建立虛擬樣車改裝評審點檢表；

建立專用底盤改裝技術要求和規(guī)范。程，收集改裝需求，分析實測數(shù)據，建立上裝3D模型庫，完善改裝項點檢庫。在產品開發(fā)過程中，增加改裝方案DMU評審環(huán)節(jié)，不斷修改設計，符合工程要求后發(fā)布二維圖紙，進入產品制造環(huán)節(jié)。最后，建立整車一體化開發(fā)的專用底盤改裝技術規(guī)范，規(guī)范委改上裝廠家接口設計，實現(xiàn)車輛底盤和改裝接口的無縫對接，完成車輛改裝一體化開發(fā)的標準化和流程化、體系化。

圖1所示為技術路線，梳理現(xiàn)有產品開發(fā)流

2　建立DMU工作流程

在整車設計開發(fā)流程中，增加DMU工作流程和檢查手段來保證設計結果與產品定義的符合性，避免底盤在改裝過程中零部件干涉、整車后懸不符、整車長度不符等問題，實現(xiàn)底盤改裝整車一體化設計的終極目標開發(fā)，保證上裝和底盤接口的設計兼容性和設計質量。

圖2為DMU工作流程，主要包括任務接收、電裝評審、一元管理表管控三部分。

3　建立設計數(shù)據庫

通過大量整車及系統(tǒng)設計規(guī)范分析、試制現(xiàn)場和改裝廠改裝要求調研，在Windchill中建立了設計參考信息表和整車3D數(shù)模庫（包含底盤、上裝、裝配工具、加注工具）。數(shù)據庫覆蓋載貨車、牽引車、自卸車、水泥攪拌車、粉罐車、危化品等車輛改裝品種，從而簡化設計師在設計過程中的工作步驟，提高工作效率。

3.1數(shù)據測量及分析

1）輪胎半徑修正值。輪胎直徑直接影響整車高度和車箱副梁高度、下防護高度，為修正理論和實際值的差距，測量不同驅動形式車型的輪胎數(shù)據，得出修正值。

根據現(xiàn)場實測輪胎半徑數(shù)據，處理如下：

以6X4車型為例，輪胎半徑修正結果如表1。

2）車廂改裝接口梳理。圖3所示，車廂改裝接口包括了車廂與底盤的連接方式（角鐵和U型螺栓）、車廂擋泥板、側防護、后防護，在底盤接口設計中需預留這些接口占位空間，并核對底盤可利用長度來匹配合適的廂長。

3）改裝裝置梳理。根據車輛用途，改裝需要增加冷卻裝置、動力輸出裝置、供給裝置、防護裝置。改裝可行性DMU檢查中，重點關注底盤兩側預留改裝空間，校核改裝部件與底盤部件干涉情況。

4）維修保養(yǎng)梳理。車輛在正常使用中，需進行燃油及尿素加注、蓄電池蓋開啟、潤滑脂加注、駕駛室舉升等操作，在產品設計中應考慮避免這些操作影響國家法規(guī)規(guī)定的上裝部件布置，需在改裝DMU檢查中增加人機校核維修保養(yǎng)項目。

3.2建立三維模型庫

1）底盤3D數(shù)模庫?；诓⑿挟a品設計的裝配技術支持自頂向下的設計方法，通過自頂向下的并行產品設計可以分系統(tǒng)建立產品動態(tài)電子樣車。依次將車架總成、發(fā)動機總成及系統(tǒng)、離合器總成及操縱系統(tǒng)、變速箱總成及操縱系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、前后橋及系統(tǒng)等三維模型數(shù)據，按照整車坐標系裝配定位，形成電子樣車，如圖4所示：

2）上裝3D模型庫。定義了掛車、廂式車廂、貨車車廂、工程車等四種通用上裝3D數(shù)模，根據不同廂長自動生成數(shù)據，如圖5所示：

表1　某6X4車型輪胎半徑修正結果

3）維保工具3D模型庫。定義了螺栓擰緊工具（風槍、套筒、扳手）、力矩檢測扳手、燃油加注工具（柴油加注槍）三維模型，圖6所示為維保工具3D模型。

4　建立改裝DMU點檢項

改裝廠家對汽車底盤進行改裝，一般涉及取力器、傳動軸、制動系統(tǒng)、電器裝置和其它附件的布置，底盤設計初期應預留改裝空間，增加改裝接口，如副車架安裝、副油箱安裝、備胎移動、工具箱移動。

結合現(xiàn)有車型劃分標準，根據車輛實際用途對車種進行歸納劃分為四大類。分別為牽引車、自卸車、載貨車、專用車。根據產品定義一級接口（A級）關鍵參數(shù)、國家汽車標準法規(guī)、改裝需求等資料，建立改裝DMU檢查項目點檢表。依據點檢表通過虛擬裝配，協(xié)調各零件之間的間隙，排除各種不合理的設計和干涉，進行運動機構分析和參數(shù)測量。

5　車輛改裝性檢查

采用圖7所示Creo Parametric2.0的干涉檢查與分析工具、高級的斷面分析工具、測量工具、距離分析工具和三維幾何對比工具等進行虛擬樣車可改裝性分析。

以載貨車為例，說明DMU技術在車輛改裝設計中的實施效果。

底盤與上裝最小間隙檢查。依據整車后懸定義值，定位上裝模型，檢查底盤和上裝模型的靜、動態(tài)下的空間零部件干涉情況。圖8所示，模擬了車輛行駛中駕駛室后傾極限工況下，引氣管與車廂前板發(fā)生干涉。

防護裝置改裝空間檢查。在滿足車輛外寬不大于2500mm條件下，除了備胎、油箱、貯氣筒等部件，預留防護欄安裝空間。圖9所示，底盤右側尿素罐處側車廂防護安裝空間檢查。

法規(guī)安全項檢查。圖10所示，依據法規(guī)要求校核底盤的側面防護裝置和下部防護裝置的安裝尺寸符合情況。

車輛操作人機檢查。通過人機工程，檢查駕駛室翻轉、燃油加注、尿素加注、蓄電池蓋開啟等工具操作空間。圖11所示，模擬了燃油加注時的油槍操作空間檢查。

評估改裝總成互換性。通過建立關聯(lián)性的設計模板進行管理和重用，提高設計效率。例如懸架板簧的加減、增加防護欄防護板擋泥板、輪胎換裝、安裝輔助制動、大小油箱的互換性增減，可隨時準確快速得驗證總成換裝的可行性，指導底盤改裝。圖12所示，評估了大油箱更換為小油箱并進行位置后移的可改裝性。

6　建立改裝技術規(guī)范

為避免各委改廠隨意改裝導致底盤損壞，以及制造的上裝產品差異較大引起的質量問題，根據DMU在底盤上裝接口的研究成果，應用在改裝技術標準中，增加了改裝接口約束，對改裝廠的上裝進行統(tǒng)一管控。

7　結論

本文是將市場用途需求和設計開發(fā)緊密結合在一起，在一輛完整裝配零部件的虛擬數(shù)字化樣車基礎上，重點介紹了車輛的改裝性的檢查，達成底盤及改裝一體化的正向整車開發(fā)流程。

通過DMU技術在產品開發(fā)階段整車文件發(fā)布前完成改裝需求的分析和定義評審，避免了大量上裝與底盤干涉問題，減少了拆裝底盤、車架改制、管線束管制、替換底盤部件的人工成本和新增件采購成本,提高了底盤改裝方便性。該技術在載貨、工程、專用、牽引等底盤改裝接口設計中的實施，可有效降低樣車裝配周期及改裝風險，符合國家法規(guī)，減少研發(fā)費用，縮短開發(fā)周期，快速達成市場質量目標。

［1］王霄鋒.汽車底盤設計.清華大學出版社, 2010.

［2］卞學良.專用汽車結構與設計［M］.北京：機械工業(yè)出版社, 2008.

［3］林清安.Pro/Engineer零件裝配與設計.清華大學出版社, 2010.

［4］王新宇.DMU在整車開發(fā)中的解決方案［J］.汽車制造業(yè), 2009, 9, 50-68.

［5］杜子學.汽車人機工程學［M］.北京：機械工業(yè)出版社, 2011.

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何力：

電子裝配（DMU）在汽車產品開發(fā)中的作用越來越重要，應用DMU技術提高改裝車的質量，縮短開發(fā)周期必將成為開發(fā)流程中的重要環(huán)節(jié)。本文介紹了DMU技術在改裝車開發(fā)應用的思路、方法、流程、工作范圍及相關標準，能給相關工程技術人員提供很好的借鑒。

The Research and Application of Full-Vehicle DMU Technology in vehicle modification

LIU Hai-xia, WANG Fei, MENG Guo-ping, LI Xue-bing
（ DongFeng Commercial Vehicle Techinical Center, Wuhan 430056, China ）

The refit requirements and design as well as development of vehicle are closely combined in this article. It importantly introduces how to use DMU technology to complete the integrated design inspection of chassis and modification in the virtual digitized samples wholly assembled by auto parts. Based on the research and application of DMU technology, point check, evaluation criteria, database design and workflow of a vehicle can be established. By using DMU technology, the compatibility between chassis design and upload interface can be ensured.

Refit； DMU； Commercial Vehicle Development

U462.2+2

A

1005-2550（2016）03-0031-05