涂装SE工艺防腐性设计及解析

作者:王 康 贾思武 黄垂刚 文章来源:广州汽车集团股份有限公司 发布时间:2014-05-07
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目前汽车产品存在内腔腐蚀严重的情况,客户使用数年后车身出现穿孔锈蚀的现象,这些问题直接影响到整车质量和品牌形象。本文介绍了如何在新车型开发过程中,对车身防腐性进行仿真分析的方法,从而有效避免或减少生产验证阶段问题的发生。

SE即同步工程,在汽车研发过程中,我们根据车身的防腐性能等要求,结合现有涂装车间的涂装生产工艺,完成车身涂装SE工艺分析。涂装SE分析主要工作包括:车身涂装通过性分析、车身涂装密封性分析、车身涂装防腐性分析和车身涂装操作性分析。本文仅对车身结构防腐性分析进行简单介绍,并对车身设计中常见的涂装设计缺陷进行了分析。

车身涂装SE工艺设计

1.车身防腐性设计原则

车身防腐性分析分为电泳孔分析和钣金材料分析。电泳孔分析分为排气孔分析、沥液孔分析、进液孔分析、喷蜡孔分析和电磁屏蔽孔分析(见图1)。材料分析主要是针对汽车用镀锌板、冷轧板和铝板等板材的防腐情况。

(1)根据新车型项目的定位和质量要求,确定车身防腐目标等级及镀锌板的使用率。

(2)根据现有的涂装车间机械化设备情况,设计排气孔和沥液孔。一般排气孔和沥液孔要分别开在车身件的最高点和最低点,这不一定指的是实际车身在电泳槽的最高点和最低点,要根据实际生产机械化情况而定。沥液孔大小要根据现有涂装车间沥液方式和时间进行合理计算,前、后地板的沥水孔尽量安排统一大小。

(3)设计防电磁屏蔽孔要充分考虑被屏蔽空腔的大小、所处位置和可开孔位置等因素,同时要兼顾碰撞性能、NVH和可冲压成形性等因素,并要求结合现有的涂装车间电泳状况,如电泳机械化方式、电泳时间及电泳泳透力等。

防电磁屏蔽孔的大小和位置的合理性,需要通过ET电泳拆解进行验证分析。目前有关于涂装CAE分析的软件,可以对数模阶段进行分析,检测防电磁屏蔽孔开设的合理性。

(4)车身钣金间隙根据位置不同则要求不同,例如门槛和B柱上端(见图2)、门槛侧围外板与加强板之间要求间距>10mm(见图3),A柱加强板与外板要求间距为6~8mm,B柱上端加强板与外板要求间距>5mm(见图4),B柱下端>8mm。

(5)电泳性设计时要充分考虑密封性设计原则,如轮罩区域排气孔的开设要考虑可密封性。

2.涂装仿真软件EDC的辅助设计

随着行业对汽车防腐性的重视程度与日俱增,涂装仿真分析软件EDC(见图5)在国内开始被引进并使用。EDC根据参数输入仿真模拟涂装电泳生产过程,进行后处理分析,具有以下优势:

(1)可以对涂装生产工艺状况进行分析评估。

(2)针对产品设计中的问题,工程师可以进行设计改进。

(3)进行再次仿真电泳验证,可以减少后期电泳拆解验证的次数。

(4)可以向设计部门输出精准的设计数据,减少涂装后期设计变更。

(5)可以向乘用车公司输出精准的生产参数优化建议。

初步设计完毕后,对整车或某区域进行电泳分析,可以看出膜厚的分布状况(见图6)。

涂装SE工艺设计流程

车身涂装SE工艺设计贯穿于新车型的全部开发过程中。车身涂装SE工艺工作开展主要集中在以下几个方面:产品设计校核、材料选择校核、制造工艺监控和淋雨/腐蚀试验验证。

涂装SE工艺设计主要体现在设计阶段和设计验证阶段。在设计阶段中,车身涂装SE工艺设计主要考虑如表所示的几个方面。

常见车身防腐设计问题分析

1.门槛加强件与侧围外板间隙设计

图7所示的门槛加强板2和侧围外板之间无间隙,侧围内表面无电泳漆,容易生锈。此处间隙设计大于5mm。

2.积液区域的沥液孔设计

车身通常会带部分槽液出槽,一般在中通道后端地板和后备胎放置处积液较多。每个低凹处需要开设沥液孔,因此积液区域要尽量减少加强筋结构的设计(见图8)。

3.后围与地板搭接设计

根据防腐实验验证,与地板搭接边沿容易生锈。后围与地板搭接要尽量减少外板长度(一般控制为5mm),以减少后围外板边沿锈蚀。

4.底板加强筋凸型设计

凹型加强筋沥液不干净,建议改为凸型。

5.车门电泳流痕设计

支架和车门内板搭接处缝隙容易残留电泳漆,在烘干的时候滴在车门或者门槛上,非常难除去,设计时应避免该结构的设计。

6.前舱流水槽孔设计

前舱流水槽流水孔布置在中间,水流到防火墙上容易产生青苔。目前主流的设计中,前舱流水槽的孔都是布置在两边的,流水槽孔置于中间。

7. A/B柱加强板与外板间隙设计

加强板铰链安装处需要做个凸台,保证侧围外板与A/B柱加强板其他位置的间隙大于5mm,以满足可电泳性。

8.侧围上边梁加强板设计

侧围上边梁加强版的开电泳孔平面宽度过小,很难布置20mm以上的电泳孔,导致该区域电泳不良。该处一般要求宽度大于30mm。

9.B柱外板下端设计

B柱外板下端经常会出现涂装后变形,一般的解决办法是增加一个凸台。

结语

将新产品后期容易出现的问题解决在数模设计阶段,避免或减少PT阶段出现问题。随着SE工作的不断深入,分析水平的不断提高,该项工作在汽车研发中的分量逐步增大,成为汽车产品开发的重要组成部分。

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