汽車工業涂裝裝備產業技術研發與創新

郝美玲， 曲銀燕， 高紅杰， 張紅軍

(1．煙臺職業學院 機械系， 山東 煙臺 264670； 2.中國汽車工業工程有限公司， 天津 300113)

汽車工業涂裝裝備產業技術研發與創新

郝美玲1， 曲銀燕2， 高紅杰2， 張紅軍2

(1．煙臺職業學院 機械系， 山東 煙臺 264670； 2.中國汽車工業工程有限公司， 天津 300113)

在中國汽車工業由生產大國向創新強國跨越的過程中，涂裝裝備行業將面臨強大的機遇和挑戰.只有堅定不移地進行新技術研發和創新，才能使中國汽車涂裝裝備在日趨激烈的市場競爭中謀取有利位置.通過對國內涂裝裝備業技術現狀分析和總結，提出了我國汽車涂裝裝備行業涂裝技術創新發展的方向和內容.

涂裝裝備；產業技術；研發

全球汽車工業經歷了一場波及世界各個角落的產業結構調整之后，汽車工業和裝備制造業的技術研發活動也在發生著深刻的革命性轉變.中國的汽車涂裝裝備業既面臨國內市場巨大的機遇，同時也受到國際競爭對手強大和自身能力不足的考驗和挑戰，在此前景下，探討中國汽車涂裝裝備的現狀和未來、方針和戰略，并提出涂裝裝備產業技術發展的方向和目標具有重大的現實意義.

在中國汽車工業由生產大國向創新強國跨越的過程中，打造高水平的中國汽車裝備供應商隊伍，成為一個重要環節，也給中國汽車裝備供應商帶來更多的機遇與挑戰.一方面依靠自己苦練內功去提升技術，加強涂裝裝備核心技術的研究開發，堅定不移的走自主創新之路，另一方面學會和主機廠共享資源并有效利用資源，走長期合作、創新，發展之路.

1 市場需求分析

涂裝裝備由前處理設備、電泳設備、密封膠設備、中面涂噴漆設備、烘干設備、工作區設備、空調送風設備、涂料循環和供給設備、自動噴涂設備、機械化輸送設備、自動化控制設備和輔助機具組成，由于涂裝工藝設備種類繁多、涉及面廣，涂裝裝備技術是一門系統集成技術.

目前，中國汽車產業中有30家合資的整車企業，62個品牌[1]，產銷量排名前10位的整車企業所用的汽車裝備90%以上都是進口，而這些企業主要是合資企業，相比自主品牌，合資企業的品牌力、產銷量等非常強大，合資企業表現很優異，不斷擴能增產[2].這些企業核心產品和制造技術以及關鍵的汽車生產裝備依然以從合資方國家進口為主.我國汽車裝備制造業在新產品、新工藝研發方面投入力度不夠，缺少技術創新成果.并且往往停留在引進與仿制上，或者對非關鍵部件進行技術改造，而不是消化吸收國外技術后進行二次開發.因此，落入“不斷引進，依然落后”的怪圈.中國實現汽車強國的夢想，不可能建立在裝備長期依賴進口的沙灘上.對汽車企業而言，一方面，激烈的市場競爭要求不斷降低制造成本，統計資料表明，汽車裝備進口率每提高1%， 裝備總投資增加2%～3%[3]；另一方面汽車生產周期普遍縮短，日益要求裝備從設計到投產應用快捷、高效，企業迫切需要生產裝備的本地化.總之，提升涂裝裝備的技術水平既是迎接國際競爭的需要，又是國內汽車生產企業生存發展的需要.

2 技術現狀

目前，國內產銷量前10位的主要是日、德、美系的合資品牌，在轎車制造裝備的選型和制造車間的建設方面本能性的傾向于合資方本國內的產品和服務，這些國家的涂裝工程公司在與各個國際名牌汽車企業的長期合作中已經具備了深厚的技術沉淀、創新能力以及品牌實力，加之與上游原材料供應商(如：涂裝材料)的戰略合作，已經形成了強大的涂裝技術和裝備制造聯盟，在現今市場競爭中占據非常有利的地位.

國內汽車涂裝技術及裝備的現狀：

1) 汽車涂裝工藝水平和涂裝質量與國際水平已全面接軌.以引進技術和消化吸收基礎上自主設計、建設的涂裝線也與所引進的生產線同步[4].

2) 汽車涂裝工藝裝備世界一流.國內涂裝線目前選用當今的新技術、新裝備較多，如3C1B和免中涂水性涂裝工藝，先進輸送機(滾浸式輸送機，擺桿輸送鏈、滑橇輸送系統、摩擦輸送機等)，干式噴漆室，機器人杯式自動靜電噴涂機等.

3) 國內的設計研究院和各類涂裝裝備制造公司幾乎是白手起家，通過各種途徑參與合資企業的建設，積極跟蹤、研究和轉化國外的先進涂裝技術，并將成果推廣應用到民族汽車工業中去，極大地提高了我國民族汽車工業的涂裝技術和裝備水平.

隨著制造能力、技術水平和工程項目管理能力的提升，國內知名的工程公司和裝備供應商打入合資企業，進入國際汽車巨頭的全球采購體系.通過近30年的努力實踐，借助我國飛速發展的基礎工業，國內高水平的涂裝工程公司、設計研究院和裝備供應商已經從最初的模仿國外先進技術，走上自主創新的道路.

我們在看到國內汽車涂裝產業發展的同時，也不能忽視涂裝產業與國際先進水平的差距，差距主要表現在如下幾個方面：

1) 在環保、節能減排和資源利用率方面的差距.除汽車車身底漆與國際同步，普及了陰極電泳涂裝外，應用水性中涂和水性底色漆的汽車產量較低；中涂、面漆還是以有機溶劑型涂料為主.

2) 各汽車公司發展不平衡.有的公司白車身表面質量差；有的涂裝車間的管理還是粗放經營，一次合格率低(返修率高)，涂裝設備的開動率和有效利用率偏低，有的“大馬拉小車”.

3) 涂裝設計和設備還缺少創新及專有技術.

3 技術開發方向和研究內容

涂裝裝備的技術創新和發展研究要著眼于三個方面.首先要緊扣當今世界汽車工業發展的三大主題：安全、節能、環保；其次是適應涂料工業新技術的應用需求和全面吸收當今相關科技領域的最新發展成果；三是要滿足低成本、高效率的要求，達到環保、質量、產量、成本四方面兼顧的綠化時代要求.

涂裝裝備技術包括了工藝平面圖的規劃設計技術和涂裝工藝設備技術.涂裝工藝裝備按照特定涂裝工藝體系的要求有機組合構成涂裝生產線.通常情況下，考慮到投資和運行的經濟性，汽車涂裝線要具備多種車型共線柔性生產的能力，當涂裝工藝體系建立之后，就要進行涂裝工藝平面圖的規劃設計和涂裝設備設計.

3.1 對工藝平面圖的規劃設計研究

1) 更新涂裝工藝規劃的最新理念

按產品涂裝質量標準、產量、投資和清潔生產(國家和地方環保法規)等要求，結合日新月異的現代化科技成果，選擇相匹配的工藝、材料及設備，通過創新和技術進步實現最佳目標值[5].

2) 制定科學合理的產能規劃

追求建設投資和運行成本最佳的經濟性.

3)科學規劃涂裝工藝平面布置圖

研究低VOC化、低碳化、無害化、精益化等先進的涂裝工藝；深入研究應用3C1B、免中涂和水性漆的涂裝工藝；建立工藝數據庫、設計各類典型涂裝車間的設計模塊.

3.2 開發涂裝仿真技術應用研究

目前涂裝仿真技術運用很少，主要是涂裝機器人的模擬仿真和烘爐、噴房氣流分析的設備工藝仿真，要進一步開發涂裝仿真技術保證工藝規劃效果，提供用戶最佳管理分析，在物流仿真、工件仿真、數碼動畫實驗、設備工藝仿真等方面得到應用.

3.3 機械化輸送設備的新技術研究

機械化輸送系統是現代化生產流水線的動脈，輸送形式的每次革新都可能會在改善工藝、降低投資、減少運行費用、提高生產率方面產生巨大影響.

1)翻轉輸送機技術的研究和開發

翻轉輸送機能使車身在浸漬處理過程中旋轉360°或>180°，車身外表朝下，因而能確保車身的處理面積達100%(消除“氣包”)，帶液量減少90%左右(提高材料利用率，減少用水量25%和污水排放量)；設備長度可縮短20%～30%，浸槽容積與其它輸送方式相比可縮小20%～40%[6].

2)摩擦輸送機技術研究和開發

摩擦輸送具有低噪、高效、節能、環保、維護簡單、造價成本低等一系列優點，又可通過與其它輸送系統的靈活組合實現特殊復雜工藝輸送的功能.

3)機械化輸送設備適應性、可靠性研究

從提高可靠性、美觀性、降低成本、方便制造、安裝及大柔性應用等方面對已開發出的各類輸送機單元和系統進行持續改進也是一個值得重視的突破口.物流、輸送裝備企業應重視研究摩擦輸送機和空中積放鏈的組合應用，摩擦鏈和滑撬輸送系統的組合應用來滿足涂裝車間工藝布局的先進性、經濟性、合理性和安全性的需要.

3.4 前處理/電泳設備的新技術研究

1)前處理新技術開發研究

國內涂裝裝備業在除油、除鐵粉、除磷化渣及過濾的設備大都是進口的，應該對從國外引進的設備使用效果進行更好的總結和評價，找出國產設備與引進設備的差距，對這些設備進行性能優化，提高國內產品的可靠性和競爭力.

2)電泳新技術開發研究

為適應翻轉輸送設備的輸送和安裝要求，需要在室體、槽體和鋼結構進行新結構的設計和研究；開發電泳多段供電(多整流器、模塊集成式整流器)、多車型識別供電系統.

3.5 噴房設備的節能新技術研究

新型節能噴漆設備和循環風的開發可分兩種：

1)干式噴房和排風循環再利用技術

目前，噴房多采用濕式漆霧捕捉法，消耗大量的水和電，是涂裝車間的耗能大戶，占涂裝車間總能耗的50%以上[7]，干式噴漆室漆霧撲集和靜電除漆渣裝置則有效改進了此類問題，與濕式分離系統相比既不消耗水，也不會產生化學凝結物，同傳統的分離系統相比，這項干式分離技術通過對空氣的循環利用(只補充5%～20%新風)，可減少60%的能耗.

2)噴房手工作業區排風循環利用到自動作業區的循環風技術，減少涂裝車間VOC排放和節能產生顯著效果.

3.6 烘干設備的新技術研究

烘干爐的緊湊化、熱氣流均勻化、低溫化的研究；水性漆、免中涂烘干爐的溫度曲線和能耗計算研究；烘干廢氣處理和熱量利用新技術的開發.

3.7 智能型機器人靜電噴涂技術的研究

國內涂裝用智能型機器人目前依然停留外包、引進的階段，在未來一段時間內，國內涂裝車間所用的機器人也不得不依賴進口，國內涂裝裝備行業應聯合機器人開發行業積極跟蹤機器人新技術，并付出努力開發出自主知識產權的噴涂機器人，填補涂裝機器人全部依賴進口的國內空白.

3.8 智能涂裝車間的研究

涂裝車間采用新型傳感技術、模塊化/嵌入式控制系統、先進控制與優化技術、系統協同技術、故障診斷與健康維護技術、高可靠性實時通信網絡技術、功能安全技術和識別技術這八大關鍵智能基礎共性技術，合理應用新型傳感器及其系統、智能控制系統、智能儀表、精密儀器、工業機器人與專用機器人、精密傳動裝置、伺服控制機構和液氣密元件及系統等核心智能測控裝置與部件，科學地將涂裝車間的各個工序及其工藝設備和動能機械無縫隙地形成一個有機的整體，使其自動對各個工藝控制對象實施動態監測并自發的產生遠程交互式反饋和動作執行控制，實現高效率、高品質的智能化生產.

4 結束語

創新是企業在激烈競爭中脫穎而出的利器，是企業永葆生機、健康運行的法寶，大力加強自主創新能力建設是走新型工業化道路的核心.中國已經是世界汽車大國，現正在向汽車強國邁進，作為服務于汽車的國內涂裝裝備業應該在中國汽車產業鏈中發揮更加積極的作用.要實現更大的發展，就必須腳踏實地、堅定不移地加快自主裝備的技術創新、產品創新和工藝創新，積極發展智能裝備和綠色裝備，適時做好技術儲備和投放，以技術創新優勢強化企業品牌效應，確保中國汽車涂裝裝備在國際市場上謀取長期的有利地位.

[1] 尹婷婷.汽車合資企業命運由消費者決定[N].成都日報,2011-10-13(10).

[2] 施蕓蕓.我國汽車裝備業轉型升級迫在眉睫[N].中國汽車報,2014-6-10.

[3] 陳長年.我國汽車裝備市場分析[J].現代金屬加工,2005(15):46-51.

[4] 王錫春.汽車涂料·涂裝飛躍的30年[J].中國涂料,2008,23(12):11-12.

[5] 王錫春.談如何提高涂裝工藝設計水平[J].現代涂料與涂裝,2011,14(10):42.

[6] 柳斌.解決漆前處理環保問題的汽車涂裝新技術[J].表面工程資訊,2010,(01):7.

[7] 王錫春,李文剛.噴漆室節能減排環保的新思路——由濕式漆霧捕集裝置轉換成干式或靜電漆霧捕集裝置[J].現代涂料與涂裝,2010,13(06):41.

(編輯：劉寶江)

Technology research and innovation of painting equipment industry

HAO Mei-ling, QU Yin-yan, GAO Hong-jie, ZHANG Hong-jun

(1. Department of Mechanics, Yantai Vocational College, Yantai 264670, China;2.China Automobile Industry Engineering Corporation， Tianjin 300113, China)

In the process of automobile industry in China from a big country of production to an innovation powerhouse, coating equipment industry in China will face great opportunities and challenges. Through a clear and comprehensive summary of the technical status of domestic painting equipment, we can realize that carrying out technological innovation is the only way to make a favorable position for Chinese painting equipment in the long-term market competition. In this paper, the general direction and the specific content of the coating technology development in the domestic coating equipment industry are proposed.

painting equipment； industry technology； research

2014-11-10

郝美玲，女，hml0578@sina.com; 通信作者： 曲銀燕，女，iamqyy@163.com

1672-6197(2015)06-0054-04

文獻標志碼：A