整车DMU技术在车辆改装中的研究与应用

刘海霞，王飞，孟国平，李学兵（东风商用车技术中心，武汉 430056）

整车DMU技术在车辆改装中的研究与应用

刘海霞，王飞，孟国平，李学兵
（东风商用车技术中心，武汉 430056）

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。

改装；DMU；商用车开发

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。

下面以PTC公司CAD软件Creo Parametric2.0和数据管理软件Windchill组成的产品开发体系运用为例，就DMU技术在车辆改装设计中的应用作简要探讨。

1 技术规划

在产品开发过程中有效利用数字化三维模型的DMU技术提高产品改装接口开发决策能力和水平，加速产品开发过程，降低开发和改装成本。根据车辆改装用途细分车辆改装需求，建立虚拟样车改装评审工作方法和流程，丰富上装三维数模、维修保养工具三维数模、整车三维数模数据库，在主机厂和车辆改装协同工作模式下实现车辆改装一体化设计。

建立DMU评审工作流程和规范；

建立整车DMU电子设计数据库；

建立虚拟样车改装评审点检表；

建立专用底盘改装技术要求和规范。程，收集改装需求，分析实测数据，建立上装3D模型库，完善改装项点检库。在产品开发过程中，增加改装方案DMU评审环节，不断修改设计，符合工程要求后发布二维图纸，进入产品制造环节。最后，建立整车一体化开发的专用底盘改装技术规范，规范委改上装厂家接口设计，实现车辆底盘和改装接口的无缝对接，完成车辆改装一体化开发的标准化和流程化、体系化。

图1所示为技术路线，梳理现有产品开发流

2　建立DMU工作流程

在整车设计开发流程中，增加DMU工作流程和检查手段来保证设计结果与产品定义的符合性，避免底盘在改装过程中零部件干涉、整车后悬不符、整车长度不符等问题，实现底盘改装整车一体化设计的终极目标开发，保证上装和底盘接口的设计兼容性和设计质量。

图2为DMU工作流程，主要包括任务接收、电装评审、一元管理表管控三部分。

3　建立设计数据库

通过大量整车及系统设计规范分析、试制现场和改装厂改装要求调研，在Windchill中建立了设计参考信息表和整车3D数模库（包含底盘、上装、装配工具、加注工具）。数据库覆盖载货车、牵引车、自卸车、水泥搅拌车、粉罐车、危化品等车辆改装品种，从而简化设计师在设计过程中的工作步骤，提高工作效率。

3.1数据测量及分析

1）轮胎半径修正值。轮胎直径直接影响整车高度和车箱副梁高度、下防护高度，为修正理论和实际值的差距，测量不同驱动形式车型的轮胎数据，得出修正值。

根据现场实测轮胎半径数据，处理如下：

以6X4车型为例，轮胎半径修正结果如表1。

2）车厢改装接口梳理。图3所示，车厢改装接口包括了车厢与底盘的连接方式（角铁和U型螺栓）、车厢挡泥板、侧防护、后防护，在底盘接口设计中需预留这些接口占位空间，并核对底盘可利用长度来匹配合适的厢长。

3）改装装置梳理。根据车辆用途，改装需要增加冷却装置、动力输出装置、供给装置、防护装置。改装可行性DMU检查中，重点关注底盘两侧预留改装空间，校核改装部件与底盘部件干涉情况。

4）维修保养梳理。车辆在正常使用中，需进行燃油及尿素加注、蓄电池盖开启、润滑脂加注、驾驶室举升等操作，在产品设计中应考虑避免这些操作影响国家法规规定的上装部件布置，需在改装DMU检查中增加人机校核维修保养项目。

3.2建立三维模型库

1）底盘3D数模库。基于并行产品设计的装配技术支持自顶向下的设计方法，通过自顶向下的并行产品设计可以分系统建立产品动态电子样车。依次将车架总成、发动机总成及系统、离合器总成及操纵系统、变速箱总成及操纵系统、制动系统、前后桥及系统等三维模型数据，按照整车坐标系装配定位，形成电子样车，如图4所示：

2）上装3D模型库。定义了挂车、厢式车厢、货车车厢、工程车等四种通用上装3D数模，根据不同厢长自动生成数据，如图5所示：

表1　某6X4车型轮胎半径修正结果

3）维保工具3D模型库。定义了螺栓拧紧工具（风枪、套筒、扳手）、力矩检测扳手、燃油加注工具（柴油加注枪）三维模型，图6所示为维保工具3D模型。

4　建立改装DMU点检项

改装厂家对汽车底盘进行改装，一般涉及取力器、传动轴、制动系统、电器装置和其它附件的布置，底盘设计初期应预留改装空间，增加改装接口，如副车架安装、副油箱安装、备胎移动、工具箱移动。

结合现有车型划分标准，根据车辆实际用途对车种进行归纳划分为四大类。分别为牵引车、自卸车、载货车、专用车。根据产品定义一级接口（A级）关键参数、国家汽车标准法规、改装需求等资料，建立改装DMU检查项目点检表。依据点检表通过虚拟装配，协调各零件之间的间隙，排除各种不合理的设计和干涉，进行运动机构分析和参数测量。

5　车辆改装性检查

采用图7所示Creo Parametric2.0的干涉检查与分析工具、高级的断面分析工具、测量工具、距离分析工具和三维几何对比工具等进行虚拟样车可改装性分析。

以载货车为例，说明DMU技术在车辆改装设计中的实施效果。

底盘与上装最小间隙检查。依据整车后悬定义值，定位上装模型，检查底盘和上装模型的静、动态下的空间零部件干涉情况。图8所示，模拟了车辆行驶中驾驶室后倾极限工况下，引气管与车厢前板发生干涉。

防护装置改装空间检查。在满足车辆外宽不大于2500mm条件下，除了备胎、油箱、贮气筒等部件，预留防护栏安装空间。图9所示，底盘右侧尿素罐处侧车厢防护安装空间检查。

法规安全项检查。图10所示，依据法规要求校核底盘的侧面防护装置和下部防护装置的安装尺寸符合情况。

车辆操作人机检查。通过人机工程，检查驾驶室翻转、燃油加注、尿素加注、蓄电池盖开启等工具操作空间。图11所示，模拟了燃油加注时的油枪操作空间检查。

评估改装总成互换性。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。例如悬架板簧的加减、增加防护栏防护板挡泥板、轮胎换装、安装辅助制动、大小油箱的互换性增减，可随时准确快速得验证总成换装的可行性，指导底盘改装。图12所示，评估了大油箱更换为小油箱并进行位置后移的可改装性。

6　建立改装技术规范

为避免各委改厂随意改装导致底盘损坏，以及制造的上装产品差异较大引起的质量问题，根据DMU在底盘上装接口的研究成果，应用在改装技术标准中，增加了改装接口约束，对改装厂的上装进行统一管控。

7　结论

本文是将市场用途需求和设计开发紧密结合在一起，在一辆完整装配零部件的虚拟数字化样车基础上，重点介绍了车辆的改装性的检查，达成底盘及改装一体化的正向整车开发流程。

通过DMU技术在产品开发阶段整车文件发布前完成改装需求的分析和定义评审，避免了大量上装与底盘干涉问题，减少了拆装底盘、车架改制、管线束管制、替换底盘部件的人工成本和新增件采购成本,提高了底盘改装方便性。该技术在载货、工程、专用、牵引等底盘改装接口设计中的实施，可有效降低样车装配周期及改装风险，符合国家法规，减少研发费用，缩短开发周期，快速达成市场质量目标。

［1］王霄锋.汽车底盘设计.清华大学出版社, 2010.

［2］卞学良.专用汽车结构与设计［M］.北京：机械工业出版社, 2008.

［3］林清安.Pro/Engineer零件装配与设计.清华大学出版社, 2010.

［4］王新宇.DMU在整车开发中的解决方案［J］.汽车制造业, 2009, 9, 50-68.

［5］杜子学.汽车人机工程学［M］.北京：机械工业出版社, 2011.

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何力：

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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