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VPS白车身涂装工艺仿真分析

概述

VPS(VirtualPaintShop)是由德国CADFEM公司提供的用于模拟各种复杂白车身电泳过程的仿真工具,是通过仿真分析解决白车身涂装工艺过程的软件包。

CADFEM在与宝马汽车集团的合作中,经过长期的积累验证,最终形成一套完整的汽车涂装解决方案,包括从电泳到烘干的一整套流程,形成一系列的软件工具,可以使工程师深入的模拟整个涂装过程。目前为止,VPS已经在全世界几乎所有的汽车生产厂家得到了广泛的应用。


涂装工艺传统测试方法VS VPS


  • 传统测试方法的缺点:
    • 传统的测试-改进方法既浪费时间成本大
    • 如果出现一些无法预料的错误,就需重新做测试
    • 如果设计更改,所有的测试都要重做
  • VirtualPaintShop:
    • 通过仿真来检查车身的涂装性能
    • 节约成本,减少实验费用和模具费用
    • 增加油漆质量(防腐,寿命,)
    • 涂装经验积累


特色功能

VirtualPaintShop分析流程

VPSCADFEM开发的一系列模块,包含VPS/EDCVPS/DRY以及VPS/CATIAToolkit三个模块,目的在于模拟复杂的汽车涂装过程中的不同步骤。


VirtualPaintShop计算原理

VPS/EDC油漆粒子沉积过程


VPS/DRY温度场分析


相关模块

VPS/EDC模拟电泳过程中车身表面电泳层的厚度分布情况

VPS/EDC可以模拟白车身在油漆池中电流作用下车身上的电泳涂层的电沉积过程。它是VPS套装软件的一个部分。VPS/EDC可以提高最终产品的油漆质量以及产品生产过程的生产效率。在真正进行批量生产之前通过对白车身的任意位置的涂层厚度结果进行预测,可节省大量的时间和成本:


  • 找到电泳膜比较薄的关键位置
  • 修正结构以扩大电流在腔体里的流动
  • 修正电压曲线或者油漆池里面的阳极位置
  • 预测油漆材料类型改变的效果
  • 预测每个白车身的资源耗费,诸如电能耗和油漆材料
  • 通过自动防损设计减少生产损失
  • 减少生产过程中检测的费用



VPS/DRY模拟烘干过程中油漆的化学状态,热应力和热变形

VPS/DRY可以预测白车身任意位置详细的温度-时间历程。帮助用户详细的了解从热源烘房到车身设计中隐藏部分的能量传输过程。在设计早期阶段可以通过温度梯度来发现冷焊点以及关键位置。在主要的温度—时间关系结果的基础上,还可进行下列检查:


  • 选定温度范围内的停留时间
  • 油漆和粘合剂的硬化状态
  • 烘烤硬化状态
  • 热变形和应力



VPS/CATIAToolkitVPS/EDC建模及网格划分工具箱

由于VPS仿真分析过程中需建立液体的腔体模型,需表征的细节程度较高,因此,VPS/EDC仿真的几何及网格模型的建立是非常具有挑战性的一项任务。利用体单元网格充满整个车身结构,以表征通过孔洞及缝隙相互连接的流动液体腔。

VPS/CATIAToolkit模块包含了基于CATIA的交互及各种自动化功能,用以进行几何及相应的网格划分处理,能够快速、便捷实现整个几何建模与网格划分功能:


  • 在结构体腔的模型准备、建模、网格划分方面具有强大的交互式功能
  • 完全集成至CATIA软件
  • 可在批处理模式下进行模型清理和构造
  • 提供许多模型准备方面的功能,例如,孔的封闭或者关联不同的信息到每个零件



典型应用

Audi使用VPS/DRYR8车型进行烘干模拟,可以准确的预测车身的烘干性能。


保时捷使用VPS/DRY来进行烘干模拟:


  • 在前期进行烘房设计
  • 在设计初期就可以了解车身的烘干性能
  • 检查温度时间曲线
  • 可以得到残余变形
  • 可以在设计初期阶段发现问题所在



宝马公司使用VPS/DRYZ4车型进行烘干模拟,得到车身各部分在指定温度的停留时间,通过VPS软件可以详细了解车身的烘干性能。并且进行了实验对比,实验表明,所有测试的点的时间-温度历程曲线都有仿真结果高度匹配,VPS的仿真结果完全可以用于指导设计。


本田在讴歌TL车型上使用VPS/EDC模拟电泳过程。实验表明,仿真结果和实验结果100%吻合!


上海汽车集团乘用车公司使用VPS/EDC已经在很多车型上得到验证,使用效果非常理想。


华晨公司始终坚持采用领先技术开发高品质车身,与国际接轨。使用VPS对华晨新开发车型进行建模计算分析,取得很好的解剖结果。


江淮使用VPS/EDC进行电泳仿真,在老车型改进和新产品研发过程中已经得到广泛的应用。