汽車車身烘干/涂裝工藝流程分析

一、汽車車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)過程，是汽車常用的涂層方法。上漆之后涂層必須在烘干爐中烘干硬化。這個(gè)硬化過程通常會(huì)導(dǎo)致汽車車身有一個(gè)受熱過程。VPS軟件可以對(duì)汽車上漆的不同過程進(jìn)行模擬，比如說使用VPS/DRY進(jìn)行油漆烘干模擬。每種類型的車輛通過烘干爐的時(shí)候都必須滿足一定的的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)通過控制漆硬化、膠硬化及烘烤硬化的時(shí)間來實(shí)現(xiàn)。此外，車身的各個(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。


奧迪車身模型

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。

解決方案：
VPS/DRY的仿真模型由車身模型和烘干爐模型組成。車身模型通常可以使用一個(gè)現(xiàn)有的車身模型，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)解決問題。它是通過特殊的算法把形狀、位置和整個(gè)車身表面的溫度放在一起考慮。

烘干后出烘箱時(shí)車身的溫度分布結(jié)果

結(jié)論：
車身模型，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，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)在車輛開發(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)加工過程中的虛擬過程優(yōu)化。

二、汽車車身涂裝工藝流程分析

白車身是通過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柱，B柱和C柱那些相對(duì)狹小的空間。在這一過程的開始時(shí)期，車身外表面涂層首先增長，而建立了涂層的部分表面的電阻也不斷增加，而在接下來的過程，其他部位的涂層得到進(jìn)一步加厚，通過涂裝工藝孔，涂層也能逐步進(jìn)入車身內(nèi)部地區(qū)。


奧迪車身模型
主要技術(shù)挑戰(zhàn)：
需保證體單元網(wǎng)格充滿結(jié)構(gòu)的體腔以及周圍的路徑
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。

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

烘干后出烘箱時(shí)車身的溫度分布結(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)電泳池電壓曲線或陽極位移進(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；
降低汽車車身涂裝生產(chǎn)物理樣機(jī)所需的費(fèi)用。

附：VPS——白車身涂裝工藝仿真分析工具介紹

VPS（Virtual Paint Shop）早起專門為德國寶馬汽車公司開發(fā)，用于白車身涂裝工藝中的浸洗、電泳、烘干過程仿真、預(yù)測(cè)殘余液體或氣泡出現(xiàn)的部位，車身結(jié)構(gòu)電泳涂膜厚度分布、烘干過程中的車身結(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：模擬電泳過程中車身表面電泳層的厚度分布情況
（2）VPS/DRY：模擬烘干過程中油漆的化學(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


VPS溫度場(chǎng)分析

VPS的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
（1）發(fā)現(xiàn)涂層厚度不足的關(guān)鍵部位
（2）改進(jìn)結(jié)構(gòu)，提高電流在體腔內(nèi)的滲透性
（3）對(duì)電泳池電壓曲線或陽極位移進(jìn)行自適應(yīng)控制和優(yōu)化
（4）對(duì)涂料變化所帶來的影響進(jìn)行分析
（5）分析電能或涂料資源的消耗
（6）通過可靠性設(shè)計(jì)降低生產(chǎn)損失
（7）降低生產(chǎn)中用于質(zhì)量檢驗(yàn)的費(fèi)用與成本
（8）降低生產(chǎn)物理樣機(jī)所需的費(fèi)用