DMU技術(shù)在整車裝配中的應(yīng)用

孫楊，李露，馬化海

（中國(guó)第一汽車股份有限公司技術(shù)中心，吉林 長(zhǎng)春 130011）

DMU技術(shù)在整車裝配中的應(yīng)用

孫楊，李露，馬化海

（中國(guó)第一汽車股份有限公司技術(shù)中心，吉林 長(zhǎng)春 130011）

DMU技術(shù)是指利用CATIA軟件所具有的裝配、干涉檢查、功能部件校核和人機(jī)工程學(xué)檢查等功能，對(duì)實(shí)車進(jìn)行虛擬的仿真和再現(xiàn)，使其具有物理模型的特性，從而取代物理模型驗(yàn)證產(chǎn)品的運(yùn)動(dòng)、工藝和制造等方面的內(nèi)容。文章概括介紹了DMU技術(shù)的定義、功能，以及通過(guò)幾個(gè)實(shí)例的說(shuō)明，詳細(xì)描述了DMU技術(shù)在目前整車裝配工作中的實(shí)際應(yīng)用。

DMU整車裝配；可視化；干涉檢查

1 DMU具體功能

1.1 可視化

DMU提供各種檔次的可視化功能，以不同方式對(duì)電子樣車的所有部位進(jìn)行審視、評(píng)估，漫游和模擬真實(shí)的視覺效果。盡可能地在數(shù)字化環(huán)境中看到產(chǎn)品在真實(shí)世界中的效果，實(shí)現(xiàn)低成本、高效率的產(chǎn)品可視化模擬[1]。

CATIA V5實(shí)現(xiàn)了可視化和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一進(jìn)行，讓復(fù)雜區(qū)域的可視化變得非常容易，使可視化的應(yīng)用范圍得到擴(kuò)展。

1.2 各類分析手段

DMU提供各種對(duì)整車或部件間進(jìn)行功能性分析的方法，主要包括：機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，空間干涉分析，拆裝分析，截面掃描，信息交流，產(chǎn)品可維護(hù)性分析，產(chǎn)品易用性分析等[2]，如圖1所示。

圖1 DMU模塊功能

1.3 應(yīng)用“上下關(guān)聯(lián)的設(shè)計(jì)”方式進(jìn)行

運(yùn)用CATIA獨(dú)有的PUBLICATION技術(shù)，按照自頂向下的方式，實(shí)現(xiàn)裝配之間、零部件之間、一個(gè)模型文件中的多個(gè)幾何實(shí)體之間、曲面模型和實(shí)體模型之間、特征之間等多種層次的端到端的各類關(guān)聯(lián)。

2 整車裝配中的實(shí)際應(yīng)用

CATIA是迄今唯一能在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和集成功能上直接支持DMU技術(shù)的CAD系統(tǒng)[3]。在B30轎車開始試制裝配前，我們利用CATIA V5的DMU技術(shù)模塊，對(duì)零件進(jìn)行早期裝配模擬及檢測(cè)，盡早地發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題，最終達(dá)到縮短試制周期、降低整車成本的目的。

接下來(lái)通過(guò)幾個(gè)方面的實(shí)例，具體說(shuō)明我們應(yīng)用 DMU技術(shù)解決的問(wèn)題。

2.1 裝配空間檢查

裝配空間指的是在零部件裝配過(guò)程中，在合理的順序下，裝配人員的手部及所用到的工具所需要的空間。以B30轎車三箱進(jìn)氣口蓋板為例，詳細(xì)說(shuō)明裝配空間檢查過(guò)程。

三箱進(jìn)氣口蓋板是直接安裝在白車身上的，位于前圍水槽下方，用螺母緊固在焊接螺柱上，如圖2所示，由于位置比較特殊，裝配時(shí)會(huì)被水槽遮擋一部分，有必要對(duì)其裝配空間進(jìn)行檢查。

圖2 三箱進(jìn)氣口蓋板安裝位置示意圖

首先以三箱進(jìn)氣口蓋板定位孔的上平面為基準(zhǔn)面，以定位孔外圓為輪廓生成一個(gè)包絡(luò)體，延伸到水槽以外，檢查該包絡(luò)體是否與周圍零件發(fā)生干涉。如干涉，即斷定裝配空間不足；如不發(fā)生干涉，還需考慮裝配工具。

三箱進(jìn)氣口蓋板的緊固件為M6螺母，裝配所需的工具為電槍或扳手，配外徑10mm的套筒，由于該零件的裝配空間有限，還需配備合適的加長(zhǎng)桿才能進(jìn)行裝配。首先測(cè)量出從三箱進(jìn)氣口蓋板定位孔上平面到可能與其發(fā)生干涉的水槽外圓延伸出的長(zhǎng)度，再對(duì)工具進(jìn)行測(cè)量，確定工具的哪個(gè)部分與水槽可能發(fā)生干涉，接著對(duì)工具該部分的外徑進(jìn)行測(cè)量，得出測(cè)量結(jié)果為 12mm。最后以三箱進(jìn)氣口蓋板定位孔的原點(diǎn)為圓心，以其上平面為基準(zhǔn)面，以工具外徑的測(cè)量結(jié)果為輪廓生成包絡(luò)體，檢查是否干涉。

經(jīng)過(guò)測(cè)量，發(fā)生干涉，如圖3所示，故得出結(jié)論：三箱進(jìn)氣口蓋板裝配空間不足。

在試裝過(guò)程中，該結(jié)論得到了驗(yàn)證，最終進(jìn)行了設(shè)計(jì)更改，將螺栓改為卡扣。

圖3 裝配空間檢查

2.2 裝配過(guò)程中的干涉檢查

裝配過(guò)程中的干涉檢查不同于整車匹配性的靜態(tài)干涉檢查，它能通過(guò)零部件之間在裝配時(shí)的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，檢測(cè)出裝配過(guò)程中的干涉情況，為我們提供了有利的技術(shù)依托，能夠提早發(fā)現(xiàn)裝配問(wèn)題，從而縮短了實(shí)車試制的周期。

例：儀表板分裝完畢后，需要將儀表板總成裝配到車身上，在此過(guò)程中，我們可以對(duì)距離比較近的空調(diào)三箱支架與TCU支架進(jìn)行裝配跟蹤監(jiān)測(cè)。

如圖4所示，空調(diào)三箱支架需沿X負(fù)方向經(jīng)過(guò)TCU支架裝配到前圍擋板上，我們?cè)贒MU模塊中模擬其裝配過(guò)程并進(jìn)行分析。

圖4 空調(diào)三箱支架裝配示意圖

首先對(duì)空調(diào)三箱支架的裝配路徑生成跟蹤，激活最小距離分析，并模擬播放，即自動(dòng)生成空調(diào)三箱支架與TCU支架的距離關(guān)系，如圖5所示，我們得出被跟蹤的兩個(gè)零件，在裝配的某一時(shí)刻的最小相對(duì)距離為1.75915mm。

根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，空調(diào)三箱是先分裝，再以總成的形式往車身上裝配，在裝配過(guò)程中，很難保證儀表板總成在裝配方向無(wú)竄動(dòng)，因此得出結(jié)論：空調(diào)三箱支架與TCU支架存在很大的裝配干涉風(fēng)險(xiǎn)。在試裝時(shí)證實(shí)了以上結(jié)論，最終對(duì)TCU支架進(jìn)行設(shè)計(jì)變更，消除了干涉。

圖5 裝配過(guò)程中的距離分析

2.3 卡扣類標(biāo)準(zhǔn)件與車身孔的匹配性檢查

卡扣類標(biāo)準(zhǔn)件與車身孔的匹配合理性，同樣可以用DMU的斷面分析功能進(jìn)行內(nèi)部結(jié)構(gòu)的細(xì)致觀察，圖6所示為后保險(xiǎn)杠嵌裝螺母與車身孔的匹配性檢查。

圖6 后保險(xiǎn)杠嵌裝螺母裝配

圖7 測(cè)量結(jié)果

先將后圍板固定，將嵌裝螺母用同軸及角度約束，調(diào)整到預(yù)裝配的準(zhǔn)確位置。嵌裝螺母在裝配過(guò)程中與車身孔發(fā)生干涉、擠壓，最后卡接在車身孔中，通過(guò)坐標(biāo)軸的操作，將嵌裝螺母與車身孔發(fā)生最大干涉處截圖觀察，如圖7所示。

通過(guò)測(cè)量不難看出，嵌裝螺母與車身孔而出現(xiàn)了0.05mm的間隙，故得出結(jié)論：嵌裝螺母無(wú)法在車身孔中卡接，不符合要求。

2.4 裝配路徑檢查

對(duì)于一些匹配要求較高的重要零件，需要進(jìn)行裝配路徑合理性的檢測(cè)，圖8是B30轎車后滑柱與車身的連接孔同軸度檢測(cè)，測(cè)量結(jié)果分別為0.012mm及0.023mm，符合裝配要求。

圖8 后滑柱與車身裝配

3 結(jié)論

目前DMU技術(shù)已經(jīng)在整車研發(fā)過(guò)程中得到了很好的應(yīng)用，相信通過(guò)本篇文章，可以讓大家切實(shí)感受在裝配領(lǐng)域DMU技術(shù)同樣適用。DMU技術(shù)可以幫助我們快速解決整車裝配中最為關(guān)鍵的靜態(tài)干涉、空間尺寸、運(yùn)動(dòng)干涉和可拆卸性分析等問(wèn)題，大大提高了整車裝配效率，降低了研發(fā)成本。

[1] 王新宇. DMU在整車開發(fā)中的解決方案.汽車制造業(yè),2009.48-49,2009.9.

[2] 王登峰等.書名[CATIA V5機(jī)械（汽車）產(chǎn)品CAD/CAE/CAM全精通教程].北京.人民交通出版社,2007.4.

[3] 戰(zhàn)權(quán)理等.汽車裝試技術(shù).北京,北京理工大學(xué)出版社,2007.7.

Application of DMU technology in vehicle assembly

Sun Yang, Li Lu, Ma Huahai
( FAW corporation limited R&D center, Jilin Changchun 130011 )

With the use of CATIA software assembly, interference check, functional components check and ergonomic inspection, DMU technology can simulate and reproduce the real vehicle, so that it has the characteristics of physical model, to replace the physical model to verify the movement, process and manufacturing of the product. This paper introduces the definition of DMU technology, function, and through a few examples of instructions, described the DMU technology in our current assembly of the actual application in detail.

DMU vehicle assembly; visualization; interference check

U466 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7988 (2017)20-65-03

前言

孫楊，（1989-）工程師，就職于中國(guó)第一汽車股份有限公司技術(shù)中心，主要從事乘用車整車試制工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.20.022

CLC NO.: U466 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)20-65-03

DMU是電子樣機(jī)（Digital Mock-Up）的英文縮寫。電子樣機(jī)技術(shù)是歐共體“先進(jìn)信息技術(shù)項(xiàng)目-AIT”的科研成果，該項(xiàng)目由歐洲主要的汽車企業(yè)、零部件廠家、學(xué)術(shù)界和軟件公司參與，并決定在CATIA平臺(tái)上進(jìn)行研究。AIT對(duì)DMU技術(shù)有以下定義：DMU是一實(shí)用的對(duì)整個(gè)產(chǎn)品或產(chǎn)品的部分進(jìn)行計(jì)算機(jī)電子模擬的技術(shù)。它需要具備完整的功能，包括：集成的造型，可視化，功能性檢測(cè)，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和配置管理等功能。DMU技術(shù)使不同崗位的人員能在早期捕捉產(chǎn)品的知識(shí)，把那些以往只能在后期才能發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤減小到最少。