技術(shù)分享 | 汽車(chē)車(chē)身烘干/涂裝工藝流程分析

2018-06-02 by:CAE仿真在線(xiàn) 來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

一、汽車(chē)車(chē)身烘干工藝流程的分析

陰極電泳技術(shù)(EDC)是一個(gè)電化學(xué)過(guò)程,是汽車(chē)常用的涂層方法。上漆之后涂層必須在烘干爐中烘干硬化。這個(gè)硬化過(guò)程通常會(huì)導(dǎo)致汽車(chē)車(chē)身有一個(gè)受熱過(guò)程。VPS軟件可以對(duì)汽車(chē)上漆的不同過(guò)程進(jìn)行模擬,比如說(shuō)使用VPS/DRY進(jìn)行油漆烘干模擬。每種類(lèi)型的車(chē)輛通過(guò)烘干爐的時(shí)候都必須滿(mǎn)足一定的的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),這個(gè)通過(guò)控制漆硬化、膠硬化及烘烤硬化的時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外,車(chē)身的各個(gè)組成部分的在涂料烘干期間的熱延遲也比較令人感興趣的。

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奧迪車(chē)身模型

面臨的主要技術(shù)挑戰(zhàn):

對(duì)流和輻射是要考慮的主要因素。
完整的車(chē)身和所有內(nèi)在的金屬板構(gòu)成了一個(gè)非常復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。
由于需要完整的建模,同時(shí)需要考慮很多物理現(xiàn)象以及對(duì)應(yīng)的邊界條件。
建模時(shí)間和計(jì)算時(shí)間都會(huì)非常漫長(zhǎng)。

解決方案:

VPS/DRY的仿真模型由車(chē)身模型和烘干爐模型組成。車(chē)身模型通常可以使用一個(gè)現(xiàn)有的車(chē)身模型,如碰撞模型。烘干爐由不同的分區(qū)組成,每個(gè)區(qū)域的環(huán)境和溫度都不一樣。環(huán)境因素主要指噴嘴、受熱的爐墻或者通風(fēng)設(shè)備。
使用VPS/DRY可以讓任務(wù)變得更經(jīng)濟(jì)高效,能夠在短時(shí)間內(nèi)解決問(wèn)題。它是通過(guò)特殊的算法把形狀、位置和整個(gè)車(chē)身表面的溫度放在一起考慮。

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烘干后出烘箱時(shí)車(chē)身的溫度分布結(jié)果

結(jié)論:

車(chē)身模型,烘干爐,噴嘴、受熱的爐墻或者通風(fēng)設(shè)備與漆硬化、膠硬化及烘烤硬化的時(shí)間聯(lián)系起來(lái),實(shí)現(xiàn)共同分析,得到與實(shí)際情況非常一致的仿真結(jié)構(gòu),計(jì)算效率也較高。

價(jià)值:

實(shí)現(xiàn)在車(chē)輛開(kāi)發(fā)的早期對(duì)噴漆設(shè)備進(jìn)行規(guī)劃和評(píng)估;
實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程中的虛擬過(guò)程優(yōu)化。

二、汽車(chē)車(chē)身涂裝工藝流程分析

白車(chē)身是通過(guò)使用陰極浸泡涂層工藝方法進(jìn)行涂裝的。這種涂層工藝方法的優(yōu)點(diǎn)是能夠?qū)δ切┯闷胀▏娡抗に囯y以到達(dá)的區(qū)域進(jìn)行有效涂裝,譬如在A(yíng)柱,B柱和C柱那些相對(duì)狹小的空間。在這一過(guò)程的開(kāi)始時(shí)期,車(chē)身外表面涂層首先增長(zhǎng),而建立了涂層的部分表面的電阻也不斷增加,而在接下來(lái)的過(guò)程,其他部位的涂層得到進(jìn)一步加厚,通過(guò)涂裝工藝孔,涂層也能逐步進(jìn)入車(chē)身內(nèi)部地區(qū)。

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奧迪車(chē)身模型

主要技術(shù)挑戰(zhàn):

需保證體單元網(wǎng)格充滿(mǎn)結(jié)構(gòu)的體腔以及周?chē)穆窂?
油漆參數(shù)標(biāo)定
電泳工藝參數(shù)
建模時(shí)間和計(jì)算時(shí)間都會(huì)非常漫長(zhǎng)。

解決方案:

VPS/EDC針對(duì)車(chē)身電泳涂裝過(guò)程進(jìn)行仿真分析,利用VPS/EDC可以計(jì)算整個(gè)車(chē)身在電泳池靜電場(chǎng)作用下的電泳效果。
仿真結(jié)果:電泳過(guò)程中結(jié)構(gòu)任意部位的電泳層厚度分布情況

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烘干后出烘箱時(shí)車(chē)身的溫度分布結(jié)果

結(jié)論:

發(fā)現(xiàn)涂層厚度不足的關(guān)鍵部位;
改進(jìn)結(jié)構(gòu),提高電流在體腔內(nèi)的滲透性;
對(duì)電泳池電壓曲線(xiàn)或陽(yáng)極位移進(jìn)行自適應(yīng)控制和優(yōu)化;
對(duì)涂料變化所帶來(lái)的影響進(jìn)行分析。

價(jià)值

分析電能或涂料資源的消耗;
通過(guò)可靠性設(shè)計(jì)降低生產(chǎn)損失;
降低涂裝工藝生產(chǎn)中用于質(zhì)量檢驗(yàn)的費(fèi)用與成本;
降低汽車(chē)車(chē)身涂裝生產(chǎn)物理樣機(jī)所需的費(fèi)用。

附:VPS——白車(chē)身涂裝工藝仿真分析工具介紹

VPS(Virtual Paint Shop)早起專(zhuān)門(mén)為德國(guó)寶馬汽車(chē)公司開(kāi)發(fā),用于白車(chē)身涂裝工藝中的浸洗、電泳、烘干過(guò)程仿真、預(yù)測(cè)殘余液體或氣泡出現(xiàn)的部位,車(chē)身結(jié)構(gòu)電泳涂膜厚度分布、烘干過(guò)程中的車(chē)身結(jié)構(gòu)溫度分布、熱變形及熱應(yīng)力等情況。利用VPS可以在早期設(shè)計(jì)階段即對(duì)涂裝工藝質(zhì)量情況進(jìn)行分析,為后續(xù)結(jié)構(gòu)詳細(xì)設(shè)計(jì)提供改進(jìn)依據(jù),從而實(shí)現(xiàn)提高產(chǎn)品質(zhì)量與效率、縮短研發(fā)周期的目的。VPS已為歐洲各大知名汽車(chē)企業(yè)所采用。并得到廣泛認(rèn)可。

irtualPaintShop®現(xiàn)在共有以下三個(gè)模塊:

(1)VPS/EDC:模擬電泳過(guò)程中車(chē)身表面電泳層的厚度分布情況

(2)VPS/DRY:模擬烘干過(guò)程中油漆的化學(xué)狀態(tài),熱應(yīng)力和熱變形

(3)VPS/CATIA Toolkit:VPS/EDC建模及網(wǎng)格劃分工具箱