一种电泳仿真开孔优化方法与流程

本发明涉及一种电泳仿真开孔优化方法。

背景技术：

在汽车的整车电泳涂装工艺流程中，当发生电泳不良时，考虑到成本和生产周期问题，开孔是最为常用的优化措施。现有技术中常用的开孔依据一般可以分为三种：第一种是尝试性开孔，这种开孔方案盲目性较高，往往需要经过多次优化才能找到较好的开孔方案，不仅成本高，且容易延长整车开发周期。第二种是根据实际生产经验来确定开孔方案，这种方案稳定性较差，因实施者的经验不同，其开孔的方案也可能不一样，而且在面对新车型、新结构或者工艺参数发生变更时，依据经验来确定开孔方案依然是一件十分困难的事情。第三种是依据泳透力试验所得的数据来指导开孔，该方法具有较强的指导意义，但试验流程比较复杂，而且车身实际结构远比试验状态复杂，同时车身结构平整性不同，要想得到较好的开孔方案，仍然要求决策者有丰富的生产经验。

由上述可知，现有的开孔优化方案对设计者经验的依赖性强，其开孔半径和开孔位置盲目性高。且在一些空间狭小，但开孔大小及位置对涂装、nvh性能、强度和碰撞安全影响较大的区域，要得到开孔大小及位置的最优方案是十分困难，甚至是无法实现的。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题，在于提供一种电泳仿真开孔优化方法，通过该方法来对电泳不良区域进行开孔优化，可以使开孔的大小和位置更加准确，并可以降低生产成本，缩短整车的开发周期。

本发明是这样实现的：一种电泳仿真开孔优化方法，所述方法包括：

步骤1、根据整车涂膜的电泳不良区域，在建模模型中找到该电泳不良区域所对应的区域位置，且在对应的区域位置上设计不同孔径的开孔并进行电泳仿真计算，得出孔径与电泳膜厚的关系；

步骤2、选取一个电泳膜厚值作为对比依据，并以在该电泳膜厚值下距离开孔中心最近的点到开孔中心之间的距离作为孔径的膜厚影响范围，得出孔径与膜厚影响范围的关系；

步骤3、根据得出的孔径与电泳膜厚的关系和孔径与膜厚影响范围的关系，并结合整车性能确定开孔方案；

步骤4、在建模模型中对确定的开孔方案进行电泳仿真计算，生成优化测试报告，以根据优化测试报告对车辆进行开孔。

进一步地，在所述步骤1中，所述“在对应的区域位置上设计不同孔径的开孔进行电泳仿真计算，得出孔径与电泳膜厚的关系”具体包括如下步骤：

步骤s1、在对应的区域位置上设计不同孔径的开孔，且将每种孔径的开孔均设置为单独工况，并使用电泳仿真软件分别对各种工况进行仿真计算；

步骤s2、以各种工况的开孔中心为对称中心，在各开孔的外侧均十字周向布置n个监测点，并读取出各个监测点的电泳膜厚值；

步骤s3、比对和分析不同开孔下对应监测点的电泳膜厚值，得出孔径与电泳膜厚的关系。

进一步地，在所述步骤s2中，各开孔的外侧均十字周向布置有16～24个监测点，且在每一个方向上，相邻两个监测点之间的间隔为10～15mm。

进一步地，所述步骤1中，在进行电泳仿真计算时，均以白车身建模模型和生产参数作为基本参数来进行电泳仿真计算。

进一步地，在进行电泳仿真计算之前，将白车身建模模型中与电泳无关的部件去除。

进一步地，所述步骤3具体为：

根据得出的孔径与电泳膜厚的关系和孔径与膜厚影响范围的关系，并结合车辆的nvh性能、强度耐久性能以及碰撞安全性能确定开孔的尺寸、数量以及位置。

进一步地，所述步骤4具体为：在建模模型中对确定的开孔方案进行电泳仿真计算，并根据计算结果判断电泳膜厚是否达到设计要求，且如果电泳膜厚未达到设计要求，则返回步骤1重新设计开孔方案；如果电泳膜厚达到设计要求，则将该开孔方案确定为最终优化方案，并生成优化测试报告，以根据优化测试报告对车辆进行开孔。

进一步地，所述建模模型为cad模型。

本发明具有如下优点：采用电泳仿真技术来探究孔径与电泳膜厚的关系和孔径与膜厚影响范围的关系，并结合整车性能需求来得到精确的开孔位置和开孔大小，与传统的开孔优化方案相比，不仅可以提高开孔的准确性，并确保满足nvh性能、强度耐久性能以及碰撞安全性能，而且可以降低生产成本，缩短整车的开发周期，提高生产效率。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

图1为本发明一种电泳仿真开孔优化方法的执行流程图。

图2为本发明较佳实施例中在a柱加强板上开孔的示意图。

图3为本发明较佳实施例中开设的五种工况的电泳膜厚分布图。

图4为本发明较佳实施例中五种工况下的各监测点的电泳膜厚分布对比图。

图5为本发明较佳实施例所选取的电泳膜厚值下，五种工况的膜厚影响范围的分布图。

图6为本发明较佳实施例所选取的电泳膜厚值下，五种工况的膜厚影响范围的对比图。

图7为本发明较佳实施例确定的优化开孔示意图。

图8为本发明较佳实施例中仿真计算测得的膜厚值与实车电泳膜厚值的对比图。

具体实施方式

请参照图1至图8所示，本发明一种电泳仿真开孔优化方法的较佳实施例，所述方法包括：

步骤1、根据整车涂膜的电泳不良区域，在建模模型中找到该电泳不良区域所对应的区域位置，即根据车辆的电泳不良区域在建模模型中找到对应的位置以进行仿真计算，且在对应的区域位置上设计不同孔径的开孔并进行电泳仿真计算，得出孔径与电泳膜厚的关系；所谓电泳不良区域是指整车涂膜中膜厚达不到要求的区域，其中，膜厚可以使用膜厚仪来检测，在具体生产过程中，出于对成本和生产周期的考虑，通常都会对这些膜厚达不到要求的区域进行开孔优化，而对膜厚可以达到要求的一般不进行开孔。所述建模模型为cad模型。

为了保证计算结果的可靠性，所述步骤1中，在进行电泳仿真计算时，均以白车身建模模型和生产参数作为基本参数来进行电泳仿真计算，其中，生产参数主要包括电泳槽体尺寸、电泳油漆参数、电泳电压、电泳液温度等与电泳工艺相关的参数。

为了进一步提高计算结果的精确度，在进行电泳仿真计算之前，需将白车身建模模型中与电泳无关的部件去除，包括去除那些与电泳无关的胶体、焊点、螺柱等部件。

在上述步骤1中，所述“在对应的区域位置上设计不同孔径的开孔进行电泳仿真计算，得出孔径与电泳膜厚的关系”具体包括如下步骤：

步骤s1、在对应的区域位置上设计不同孔径的开孔，且将每种孔径的开孔均设置为单独工况，并使用电泳仿真软件分别对各种工况进行仿真计算；

其中，电泳仿真软件ecoatmaster是最近几年才发展起来的一种仿真技术，国内glb公司(上海格麟倍信息科技有限公司)的产品线就包括有该电泳模拟仿真分析软件ecoatmaster。该仿真技术可以用于在产品设计阶段评估其电泳的可行性以及为设计改进提供精确指导和快速验证，在工艺设计阶段确定选择出最佳的工艺参数及材料，在生产线设计或改造阶段确定新设计或改型的生产线能否满足设计要求。仿真流程是：根据物理-化学参数收集、基础设施cad模型、工艺参数收集(包括施加电压、电泳时间等等)以及白车身cad模型，最终得到电流密度分布、电势分布和漆膜厚度分布。ecoatmaster还具有高精度、易操作等一些列优点，经过德国大众、奥迪、通用汽车、戴姆勒(奔驰)等众多汽车厂家的大量应用，ecoatmaster已被证明非常适合汽车行业的电泳工艺设计。

步骤s2、以各种工况的开孔中心为对称中心，在各开孔的外侧均十字周向布置n个监测点，并读取出各个监测点的电泳膜厚值；在具体布置监测点时，最优的布置方式是使十字周向上的监测点可以形成一个个圆形；

步骤s3、比对和分析不同开孔下对应监测点的电泳膜厚值，得出孔径与电泳膜厚的关系。

在上述步骤s2中，各开孔的外侧均十字周向布置有16～24个监测点，且在每一个方向上，相邻两个监测点之间的间隔为10～15mm。

以要在a柱加强板开孔为例，为了探究孔径与电泳膜厚的关系，分别在a柱加强板上设计孔径为r6，r8，r10，r12和r14这五种工况进行仿真计算，并以各种工况的开孔中心为对称中心，在各开孔的外侧均十字周向布置16个监测点，且使在每一个方向上相邻两个监测点之间的间隔为15mm；开孔示意图如图2所示，其中1为a柱外围板，2为开孔位置示意，3为监测点布置方式，在具体实施时，优选的使监测点1-4形成一个圆形，监测点5-8形成一个圆形，监测点9-12形成一个圆形，监测点13-16形成一个圆形。

通过分析孔径与电泳膜厚的关系，可以考察不同孔径下板件的电泳涂膜厚度情况，从而得到孔径与电泳膜厚的变化趋势，为后续优化开孔方案的设计提供膜厚增长依据。在该a柱加强板开孔的例子中，比对和分析的依据是：各种工况中所设定的16个监测点的电泳膜厚值，通过比对上述五种工况下对应的16个监测点的电泳膜厚值，即可得到孔径与电泳膜厚的关系。

如图3和图4所示，其中，图3为在上述五种工况下a柱外围板的电泳膜厚分布图，如4为在上述五种工况下各监测点的电泳膜厚分布对比图，由以上分布图和对比图可以清楚的看出：随着孔径的不断增大，相同监测点处的电泳膜厚值也不断增加。同时，当孔径由r6渐变到r10的过程中，电泳膜厚提升明显，基本呈线性增加；当孔径由r10渐变到r14的过程中，电泳膜厚也有相应的提升，但在该过程中，每次孔径变更后，电泳膜厚提升的幅值明显小于孔径由r6渐变到r10的阶段，即电泳膜厚的提升趋于平缓。

步骤2、选取一个电泳膜厚值x作为对比依据，在选取电泳膜厚值x时，需要选择一个周围电泳膜厚带状分布比较一致的值，即使区域电泳膜厚尽量一致，并以在该电泳膜厚值x下距离开孔中心最近的点到开孔中心之间的距离作为孔径的膜厚影响范围，得出孔径与膜厚影响范围的关系，通过探究孔径与膜厚影响范围的关系，可以为后续优化开孔方案的设计提供膜厚覆盖面积依据。

如在上述的五种工况中，选取电泳膜厚值x＝2um作为对比依据，如图5和图6所示，其中，图5为在电泳膜厚值x＝2um情况下，上述五种工况的膜厚影响范围的分布图(从图5中可以清楚的看出，在选取的x＝2um情况下，各种工况周围的电泳膜厚带状分布都比较一致)，图6为在电泳膜厚值x＝2um情况下，上述五种工况的膜厚影响范围的对比图。由以上分布图和对比图可得出：随着孔径的不断增加，受影响的涂膜区域也逐渐变大，且当孔径由r6渐变到r10的过程中，影响范围提升明显，最多提升了5.1mm，但孔径从r10渐变到r14的过程中，影响范围提升趋于平缓，最多只提升了1.7mm。

步骤3、根据得出的孔径与电泳膜厚的关系和孔径与膜厚影响范围的关系，并结合整车性能确定开孔方案；

该步骤3具体为：

根据得出的孔径与电泳膜厚的关系和孔径与膜厚影响范围的关系，并结合车辆的nvh性能、强度耐久性能以及碰撞安全性能确定开孔的尺寸、数量以及位置。在具体实施时，nvh性能、强度耐久性能以及碰撞安全性能都可以通过到车辆生产的相关部门去咨询得到，例如，出于nvh性能、强度耐久性能以及碰撞安全性能考虑，相关部门建议开设3个开孔，那么在确定开孔方案时，就需要将该相关部门建议结合进去，以选出最佳的开孔方案。

如在上述的五种工况中，从电泳膜厚提升的幅度和膜厚影响范围考虑，可以得出孔径为r10时受益最高，并结合车辆nvh性能、强度耐久性能以及碰撞安全性能要求，同时为了保证电泳涂膜厚度，最终确定开设3个开孔，开孔的孔径选择r10，位置为门饰三角盖板安装孔与前门铰链安装孔之间的加强板上，具体请参照图7所示的优化开孔示意图，其中4为门饰三角盖板安装孔，5为开孔位置示意，6为前门铰链安装孔。

步骤4、在建模模型中对确定的开孔方案进行电泳仿真计算，生成优化测试报告，以根据优化测试报告对车辆进行开孔。

该步骤4具体为：

在建模模型中对确定的开孔方案进行电泳仿真计算，并根据计算结果判断电泳膜厚是否达到设计要求，且如果电泳膜厚未达到设计要求，则返回步骤1重新设计开孔方案；如果电泳膜厚达到设计要求，则将该开孔方案确定为最终优化方案，并生成优化测试报告，以根据优化测试报告对车辆进行开孔。在具体实施时，需要在开孔的周围选取一些测量点，并计算出这些测量点的电泳膜厚值，同时判断这些测量点的电泳膜厚值是否达到设计要求(例如设计要求仿真与实验的误差必须小于2um，或者要求各测量点的电泳膜厚值必须大于3.5um等等)。

例如，对上述确定的优化方案(开设3个开孔，开孔的孔径选择r10，位置为门饰三角盖板安装孔与前门铰链安装孔之间的加强板上)进行仿真计算，并在开孔的周围选取16个位置不同的点作为测量点，且计算出各个测量点的膜厚值；同时采用上述确定的优化方案对车辆进行实验开孔，并用膜厚仪测试上述16个位置不同的点的实车电泳膜厚值。如图8所示，该图8为仿真计算测得的膜厚值与实车电泳膜厚值的对比图，图中带实心圆点的折线为仿真计算所得的膜厚值，带实心矩形的折线为实验测得的实车电泳膜厚值，从对比图中可以清楚的看出，仿真与实验的各测量点的膜厚值分布趋势相同，且各测量点的仿真与实验最大误差值均小于2um，考虑到膜厚仪自身误差为±1um，可以确定本次仿真计算结果与实验吻合程度较好，充分体现了本次仿真计算的可靠性。

总之，本发明具有如下优点：采用电泳仿真技术来探究孔径与电泳膜厚的关系和孔径与膜厚影响范围的关系，并结合整车性能需求来得到精确的开孔位置和开孔大小，与传统的开孔优化方案相比，不仅可以提高开孔的准确性，并确保满足nvh性能、强度耐久性能以及碰撞安全性能，而且可以降低生产成本，缩短整车的开发周期，提高生产效率。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。