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汽车研发:DMU(数字化电子样车)校核的内容、方法及流程!
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2017.10.28 江苏

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很多兄弟走在路上,看到身材很棒的妹纸,都喜欢走到妹子的前面,回过身来假装往后看,校核一下妹纸的脸蛋,其实汽车也要校核,经过校核,能查出很多问题,提升设计,降低量产后的问题。

今天

漫谈君就和大家讲一讲:

DMU(数字化电子样车)校核



随着汽车工业的发展,计算机三维设计技术的使用,DMU校核已经发展为研发工作中重要的一项工作。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。




一、DMU是什么

DMU是Digital Mock—Up的缩写,又叫数字化电子样车,指一个正确的、完整的整车三维数模,是由3D软件设计出的零部件按照其内在逻辑而组成的结构性的虚拟样车模型,而且这个虚拟样车可以进行不同的模拟和评价。




二、DMU的作用


1、对整车设计进行检查和监控,并指出相关的问题,以便保证设计质量和项目进度。

2、提供各类、各种档次的可视化功能,用不同方式对电子样车进行全方位的审视、评估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。

3、对车型或部件间进行功能性分析,包括:机构运动、干涉、拆装、空间和管理分析等。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,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。

4、应用关联设计,按照自上向下的设计方式,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。

5、检查配置及零件完整性。




三、DMU校核内容

1、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:

1)设计过程中干涉检查;

2)后期进行验证干涉检查;

3)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,具体流程如下图所示。



干涉检查从整车角度也可以分为:

1)系统内部零件的干涉检查;

2)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。

干涉检查之后,需要提交如下报告:



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(如下图所示),断面可以输出成DWG、CAT Part、CAT Drawing等格式,可以更清晰地反映产品内部结构。



2、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。

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(如下图所示)。



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。


3、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,拆装分析的流程如下图所示。



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:

1)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。



2)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:

A、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。

B、通过模拟试验,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。

C、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。


驾驶室拆装分析



四、DMU校核阶段

DMU校核贯穿于整个产品开发周期。根据产品开发流程,DMU校核主要分为如下3个阶段,其中工程设计阶段的DMU检查工作尤为重要。



1、概念设计阶段

在概念设计阶段,基本上所有的零部件3D数模都是粗糙的、概念性的,有的零部件没有区分结构。DMU检查主要集中在零部件总成级别,该阶段DMU工作具备宏观性、概念性,应主要考虑以下3个方面:

1)零部件功能要求;

2)位置合理性(视觉/人机工程/制造工艺/售后维修等因素);

3)对周围环境和整车各性能指标的影响。


2、工程设计阶段

工程设计阶段的零部件3D数据都应是严格意义上的数模,这些数模需要具备可以仿真和分析的功能。用于DMU校核的零部件3D数据需要做到“onepart one model”。工程设计阶段DMU工作具有严谨的检查方法、具体的校核对象和数据量大等特点。


校核的主要内容如下



3、设计变更阶段

零部件设计冻结之后,由于设计/生产/试验/售后等各方面原因导致的工程更改,被称作设计变更。设计变更阶段的DMU检查主要围绕更改目标进行分析。该阶段的DMU工作具有特定性和随机性,需要考虑:

1)设计变更对周边环境的影响;

2)临时措施与永久方案。



五、DMU校核工作流程

1、DMU启动前准备

1)在进行DMU工作之前,需要对各功能部门(一般OEM分为:车身、门盖、底盘、动力总成、内饰、外饰、电子电气)的职责、响应策略和反馈流程进行定义;

2)成立DMU小组,并对小组成员进行内部分工,以明确各自的管辖范围;

3)组织项目启动会(Kick—off meeting),在会议上指明DMU校核检查内容,明确各部门职责,DMU小组成员介绍DMU校核流程、会审流程、问题跟踪解决流程以及数据发放流程等。下图为DMU校核工作的基本流程。



2、相关数据及信息准备工作

在DMU工作开始前,需要零部件工程师对零件号、数据版本及配置列表等基本信息进行冻结,并提供工程设计物料清单(EBOM)和配置表。同时对于可运动的零部件,需要工程师提供运动包络。


3、DMU校核过程

1)各专业工程师比对3D数据与EBOM、配置表,以确定基本的数据缺失和错误的配置信息,以及数据的成熟度问题;

2)利用三维软件对目标零部件进行干涉和间隙的自动检查,并对结果进行分析以确认是否属于真正的干涉问题、错配问题还是间隙问题等;

3)对于可运动的零部件,按照零部件工程师提供的包络进行分析是否符合设计规范;

4)充分考虑生产线实际情况,对关键零部件做装配可行性分析,对易损和经常需要维护的零部件要做拆解可行性分析。对于不确定但是存在疑问的装配和拆解问题要与工艺和售后工程师进行确认;

5)对于布置集成问题,需要组织相关工程师开展相应的研讨会以找出合适的解决措施。



4、检查结果处理

对于上一步作出的检查结果,需要以报告的形式展示出问题描述,以清单的形式记录问题的相关信息,以例会的形式跟踪问题解决的进展与效果。可以举行DMU会审,以会议的形式推动各功能部门对于数据问题的解决力度。


5、问题整改与确认

通过DMU评审会,各部门将DMU问题进行整改,并在约定的时间内反馈给DMU小组。DMU工程师将对问题整改的情况记录在问题跟踪清单中,满足关闭条件的予以关闭;不满足关闭条件的,指出其存在的问题,直至问题解决。




六、某SUV 校核实例

1、DMU团队

将整车划分为5个区域:前端、仪表台、上车身、后端及底盘和动力总成。分别指派5名DMU工程师各自负责一个区域。并定义好各个区域包含的零部件。下图为某整车DMU团队分工示例。



2、3D数据准备

要求各部门相关工程师按照EBOM和配置表等信息对数据管理系统上的数据进行冻结,并在约定的时间节点下载整车不同配置的3D数据。同时,收集来自于零部件工程师提供的运动件包络和相关设计参数。



3、DMU校核报告及跟踪清单

在报告中需要把问题描述清楚,也要记录出现问题的零部件零件号和版本号以供追溯。同时应对问题所影响的模块予以注明,以引起受到影响的部门注意。下一步的工作要点在评审会上予以记录明确,以督促责任部门尽快完成工作。下图为某整车DMU检查报告及问题跟踪清单示例。


DMU检查报告示例


DMU问题清单示例



七、结语

DMU校核是一项贯穿于整车研发整个过程的工作,具有处理数据量大、出现问题复杂、涉及面广及协调部门多等特点。DMU工程师既需要具备完善的知识技能之外,还需要强有力的协调能力,而且要严格执行其过程中的每一步才能够保证高质量的检查结果。严格执行DMU校核流程和相关内容,才能从项目前期避免产品设计错误,提高零部件设计质量,从而保证项目顺利进行。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。



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