汽車涂裝新產(chǎn)線規(guī)劃設(shè)計(jì)要點(diǎn)

柳青，王秀錦，張黎霖，張五青，屈忠孝，張鵬

汽車涂裝新產(chǎn)線規(guī)劃設(shè)計(jì)要點(diǎn)

柳青，王秀錦，張黎霖，張五青，屈忠孝，張鵬

（奇瑞商用車（安徽）有限公司，安徽 蕪湖 241000）

文章結(jié)合行業(yè)內(nèi)主流的涂裝工藝特點(diǎn)，從新產(chǎn)線規(guī)劃信息輸入、規(guī)劃設(shè)計(jì)要點(diǎn)等方面，介紹了如何應(yīng)用業(yè)內(nèi)的先進(jìn)工藝，進(jìn)而規(guī)劃設(shè)計(jì)出一條先進(jìn)、環(huán)保、精益的整車涂裝線。

主流；新產(chǎn)線；輸入；規(guī)劃設(shè)計(jì)

引言

近兩年汽車產(chǎn)業(yè)由爆炸式發(fā)展進(jìn)入到優(yōu)質(zhì)化發(fā)展的穩(wěn)定時(shí)期。據(jù)數(shù)據(jù)顯示，2018年全國汽車行業(yè)產(chǎn)量為2780萬輛，而全國車企的產(chǎn)能之和超出了6000萬輛。過剩產(chǎn)能的主要體現(xiàn)形式為大量閑置、關(guān)停的產(chǎn)線，這些產(chǎn)線具有以下共同缺點(diǎn)：工藝落后、能耗大、環(huán)保不達(dá)標(biāo)等。

“優(yōu)質(zhì)資源必不過剩”，在規(guī)劃新產(chǎn)線時(shí)如何避免上述缺點(diǎn)，使之成為優(yōu)勢資源，從而更好地承擔(dān)未來汽車產(chǎn)品的孵化工作。這需要規(guī)劃團(tuán)隊(duì)付出更多的心血和精力。下面筆者根據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出新產(chǎn)線規(guī)劃的設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，以供討論。

1 新產(chǎn)線規(guī)劃信息輸入

規(guī)劃具有前瞻性，這種前瞻性不僅僅針對新工藝、新材料，也包括了對公司未來產(chǎn)品、產(chǎn)線布局的前瞻性；輸入的信息越準(zhǔn)，規(guī)劃的產(chǎn)線越精確、越有針對性。

筆者總結(jié)了開展規(guī)劃設(shè)計(jì)所需要的輸入信息：

（1）現(xiàn)有及未來車型開發(fā)范圍（包括最大車身的長寬高、重量、電泳面積、噴漆面積）；

（2）車身板材材質(zhì)及產(chǎn)品定義信息（冷軋板、鍍鋅板、鋁合金板所在的位置）；

（3）各車型數(shù)模圖；

（4）涂膠、阻尼材料、電泳、面漆等定義圖及質(zhì)量要求；

（5）電泳、PVC材料、阻尼材料、面漆材料等烘干窗口；

（6）各涂層膜厚、化學(xué)品成分表、涂料稀釋比、固體份等；

（7）生產(chǎn)組織特點(diǎn)及要求（比如年時(shí)基數(shù)、班制、休息及吃飯、交接班時(shí)間）；

（8）國家及地方環(huán)保、清潔生產(chǎn)等法規(guī)要求；

（9）能源、氣象等輸入（如燃?xì)狻崴⒗渌嚎s空氣的供給標(biāo)準(zhǔn)，全年降水、風(fēng)向、風(fēng)壓、雪壓等）。

在輸入車身板材信息時(shí)，若車型設(shè)計(jì)采用冷軋板、鋁材混用的連接形式，則需更進(jìn)一步調(diào)查混用的比例：如冷軋板比例較低，則可建議冷軋板電泳外協(xié)件供貨；反之則整車電泳。

在輸入化學(xué)品材料的定義時(shí)，需充分考慮質(zhì)量要求、材料特性的不確定性。例如某生產(chǎn)線的X車型，在噴漆圖上要求內(nèi)表面不少漆，色漆膜厚定義為15-20μm，而在噴涂過程中，由于某白色涂料的工程遮蓋力較差，內(nèi)表面需噴到22-25μm才可以滿足目視質(zhì)量；這樣增加了內(nèi)噴機(jī)器人的疊槍次數(shù)，會(huì)對機(jī)器人運(yùn)動(dòng)速度和節(jié)拍造成一定影響；因此在計(jì)算機(jī)器人數(shù)量時(shí)需要放一定余量。

在輸入生產(chǎn)組織要求時(shí)，需同步考慮工藝特點(diǎn)。例如水性漆生產(chǎn)線的自動(dòng)內(nèi)噴工序，每2小時(shí)需保潔一次，每次保潔需放4個(gè)空位；而傳統(tǒng)溶劑型非內(nèi)噴工藝，則3-4小時(shí)保潔一次；做節(jié)拍鏈速設(shè)計(jì)時(shí)，需充分評(píng)估工藝特性帶來的生產(chǎn)節(jié)拍損失，計(jì)算時(shí)予以考慮。

在下一節(jié)的內(nèi)容中，筆者將進(jìn)一步介紹各工藝段布置規(guī)劃的要點(diǎn)。

2 新產(chǎn)線規(guī)劃設(shè)計(jì)要點(diǎn)

智能化、高質(zhì)量、合規(guī)化、節(jié)能化，是新涂裝產(chǎn)線規(guī)劃設(shè)計(jì)的原則；但一味追高、不結(jié)合產(chǎn)品特性和實(shí)際情況，會(huì)造成“水土不服”。下面我們以某產(chǎn)線的各工序?yàn)槔信e規(guī)劃思路來加以說明。

2.1 前處理電泳工藝的規(guī)劃

為了投資及運(yùn)營的精益性，同時(shí)對工業(yè)三廢的排放也有較大削減，工藝上選擇某薄膜型前處理材料。但該材料處理冷軋板時(shí)，對于鈑金粗糙度的遮蓋較差，對面漆橘皮是不利影響，需選擇配套性好的高外觀電泳漆。如下圖1所示，選用某型號(hào)電泳漆，即便是鈑金粗糙度達(dá)到1.4（Ra2.5量程），該電泳漆也能使電泳涂膜的粗糙度＜0.25（Ra2.5量程）。

機(jī)械化輸送形式方面：目前業(yè)內(nèi)主流為C型鉤、擺桿輸送機(jī)、Rodip輸送機(jī)、多功能穿梭機(jī)，這四種形式對于內(nèi)腔防腐、排氣瀝液效果依次提升。但采用翻轉(zhuǎn)式輸送，對車身鈑金的強(qiáng)度、底板平臺(tái)化有較高要求（通常要求鈑金過涂變形量≤±0.7mm）；建議選用翻轉(zhuǎn)式輸送設(shè)備前，進(jìn)行鈑金力學(xué)CAE分析，同時(shí)將試驗(yàn)用白車身送去試驗(yàn)線進(jìn)行實(shí)況模擬，做前處理、電泳前后的三坐標(biāo)測量對比。

某項(xiàng)目綜合考慮后最終選擇了擺桿輸送機(jī)作為前處理電泳的輸送方式。

考慮到電泳漆單耗、電泳膜厚一致性、故障發(fā)生后不影響生產(chǎn)，分布式IGBT整流器是不錯(cuò)的選擇。為降低電泳二次流痕、鈑金拉延油暴沸造成的縮孔問題，宜在電泳烘干前選用預(yù)烘干工藝。

2.2 PVC工藝的規(guī)劃

PVC是涂裝人員定編最多的工序，合理引入機(jī)器人來提升自動(dòng)化率，就顯得尤為至關(guān)重要；同時(shí)考慮大氣污染物排放以及職業(yè)衛(wèi)生健康，應(yīng)在材料上選用高固體份、水性的材料。

底板焊縫密封、底板噴涂，宜選用UBS、UBC機(jī)器人來代替人工打膠（或噴膠）；但如果想提高UBS機(jī)器人的使用效果，需要和涂裝同步工程專業(yè)緊密結(jié)合，在車型數(shù)據(jù)階段進(jìn)行適應(yīng)性分析。例如：某車型X底板存在排氣管吊鉤、線束孔等和機(jī)器人軌跡產(chǎn)生干涉的地方，造成斷膠則，增加了人工檢查、刷補(bǔ)的工作量；如在數(shù)據(jù)階段優(yōu)化車身布置，則可盡量避免此類情況。

粗細(xì)密封，宜選用ISS機(jī)器人來代替打膠工作（刷膠依然靠人工）；這里需要注意的是，輸送精度誤差+車身精度的誤差，不能超出±1mm，否則會(huì)導(dǎo)致密封不嚴(yán)造成的批量質(zhì)量問題。通常采用二次成像的技術(shù)來降低該誤差。這里可以參考前面的做法，用三坐標(biāo)測量車身及滑橇綜合誤差，作為是否選用該工藝的參考。

阻尼片宜選用LASD噴涂工藝來代替?zhèn)鹘y(tǒng)瀝青板。其優(yōu)點(diǎn)是：①輕量化：在同等阻尼效果下，選用LASD可減重30%-70%；②環(huán)保性：大大降低了VOC及甲醛排放，對整車氣味性指標(biāo)有一定提升；③采用機(jī)器人代替人力放置，可提升防錯(cuò)一致性、節(jié)約現(xiàn)場器具空間。

對于PVC烘干爐的選擇，建議選擇廢氣焚燒爐+換熱體+新風(fēng)風(fēng)幕的形式，而不建議采用三元體燃燒器，原因有以下兩點(diǎn)：①烘干過程中膠產(chǎn)生的VOCs，后者不加以處理，需要再設(shè)RTO設(shè)備予以凈化；②烘干過程中產(chǎn)生大量增塑劑，容易在強(qiáng)冷處產(chǎn)生凝結(jié)、滴油現(xiàn)象；如采用前者，每小時(shí)爐內(nèi)換氣次數(shù)可達(dá)6-8次；而采用后者，每小時(shí)換氣次數(shù)僅為2次左右，會(huì)加重車身滴油現(xiàn)象。

選用自動(dòng)化PVC工藝，很多工序需要定位及二次拍照，故輸送形式必選步進(jìn)式；同時(shí)，在進(jìn)行修檢查、刷膠人工工位的定編規(guī)劃時(shí)，應(yīng)考慮輸送進(jìn)出占用的時(shí)間。

2.3 噴漆工藝的規(guī)劃

噴漆材料上選用B1B2水性色漆+2K清漆，前者滿足法規(guī)，后者配套薄膜型前處理工藝，可以使面漆外觀數(shù)據(jù)達(dá)到較好的水平（盡量選用各涂層施工固體份高、VOCs占比少的涂料體系）。

噴涂設(shè)備方面，選用外表面擦凈機(jī)器人+內(nèi)噴內(nèi)加電機(jī)器人+外噴外加電機(jī)器人，來替代人工作業(yè)（內(nèi)表面擦凈依然需要人工）。選用這種配置，可以保障油漆利用率達(dá)75%以上，大大節(jié)約了單車材料的消耗。

采用分布式電源并網(wǎng)運(yùn)行這種方式，有幾率導(dǎo)致一系列電能質(zhì)量問題，最常見的有電壓波動(dòng)、閃變，以及諧波污染等。

輸送設(shè)備可選用連續(xù)式和步進(jìn)式兩種：選用前者，工藝鏈的脈動(dòng)、卡停會(huì)對內(nèi)噴質(zhì)量會(huì)造成一定影響，也更容易損壞霧化器，優(yōu)點(diǎn)是線體短、省動(dòng)能、易于改造提產(chǎn)；選用后者對內(nèi)噴質(zhì)量的穩(wěn)定性有很大保障，但如果要提產(chǎn)則涉及二次開門，從而更浪費(fèi)機(jī)器人。

空氣處理方面，宜選用全新風(fēng)+循環(huán)風(fēng)空調(diào)設(shè)備；廢氣處理則選用沸石轉(zhuǎn)輪+TNV/RTO進(jìn)行末端治理。這里筆者給出建議：轉(zhuǎn)輪濃縮后，濃度超過6g/m3（或廢氣量低于30000m3/h）宜選用TNV處理；濃度低于5g/m3則宜選用RTO處理。

漆霧捕集及分離系統(tǒng)，目前業(yè)內(nèi)主要有兩種形式：濕式文丘里處理、干式紙盒處理（ECODRY），筆者從動(dòng)能消耗、處理成本做了對比分析，如下圖2所示：

圖2 干、濕式噴漆處理成本對比

由上表可以看出，采用干式紙盒處理，節(jié)約了大量制冷機(jī)及循環(huán)水泵用電量；綜合考慮材料、動(dòng)能、人工及處理成本，可降低約40%。

2.4 面漆修飾區(qū)路線的規(guī)劃

很多人在規(guī)劃面漆修飾區(qū)路線時(shí)，總是難以兼顧該區(qū)域的各種生產(chǎn)情況、邏輯關(guān)系。筆者根據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出如下路線，結(jié)合下圖作為案例，供大家參考：

（2）點(diǎn)修后合格路線：面漆后正常車→移行機(jī)①→修飾→移行機(jī)②→移行機(jī)③→點(diǎn)修補(bǔ)→移行機(jī)④或⑤→裝飾→去噴蠟。

（3）修飾后直接去返工路線：面漆后正常車→移行機(jī)①→修飾→移行機(jī)②→返工車專用道→移行機(jī)⑥→移行機(jī)⑦→大返修→去噴漆室。

（4）點(diǎn)修補(bǔ)后去返工路線：面漆后正常車→移行機(jī)①→修飾→移行機(jī)②→移行機(jī)③→點(diǎn)修補(bǔ)→移行機(jī)④或⑤→移行機(jī)⑧→套色線→移行機(jī)②→返工車專用道→移行機(jī)⑥→移行機(jī)⑦→大返修→去噴漆室。

（5）套色車路線：面漆烘干后套色車→移行機(jī)⑧→套色線→移行機(jī)②→返工車專用道→移行機(jī)⑥→移行機(jī)⑦→去噴漆室。

（6）AUDIT車、車身下件路線：漆后正常車→移行機(jī)①→修飾→移行機(jī)②→移行機(jī)③→AUDIT間→車身下件。

（7）停線排空存儲(chǔ)路線：面漆烘干后正常車→移行機(jī)①→面漆車身存儲(chǔ)→移行機(jī)⑦→循環(huán)。

（8）批量問題臨時(shí)儲(chǔ)存路線：面漆后正常車→移行機(jī)①→修飾→移行機(jī)②→點(diǎn)修補(bǔ)等待區(qū)→移行機(jī)⑦→面漆車身存儲(chǔ)。

圖3 某涂裝新產(chǎn)線-面漆修飾區(qū)路線規(guī)劃示意圖

上述路線可滿足所有生產(chǎn)情況；在做平面布置時(shí)需結(jié)合逃生及物流路線、設(shè)備檢修、公益維護(hù)的便利性，統(tǒng)籌規(guī)劃考慮。

3 結(jié)語

新產(chǎn)線規(guī)劃工作，需要規(guī)劃團(tuán)隊(duì)結(jié)合預(yù)算及周期；充分了解自身汽車產(chǎn)品的特性；合理地評(píng)估工藝設(shè)備的先進(jìn)、環(huán)保、精益性；全面地調(diào)研新工藝的應(yīng)用前提，科學(xué)地論證其優(yōu)缺點(diǎn)；切忌一味追高、生搬硬套。

[1] 王錫春.汽車涂裝工藝技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005.

[2] 王明磊.汽車涂裝生產(chǎn)線綠色設(shè)計(jì)技術(shù)研究[J].現(xiàn)代涂料與涂裝, 2010,08.

[3] 馬汝成.汽車涂裝綠色制造的發(fā)展研究[J].汽車工藝與材料,2018, 10.

[4] 周海濱.汽車涂裝新工廠建設(shè)規(guī)劃和發(fā)展研究[J].時(shí)代汽車,2019, 06.

The Key Points of the Planning and Design of the New Production Linefor Automobile Painting

Liu Qing, Wang Xiujin, Zhang Lilin, Zhang Wuqing, Qu Zhongxiao, Zhang Peng

( Chery Commercial Vehicle (Anhui) Co., Ltd., Anhui Wuhu 241000 )

Based on the main characteristics of the painting process in the industry, this paper introduces how to apply the advanced technology in the industry from the aspects of new production line planning information input, planning and design key points, and then plans to design an advanced, environmentally friendly and lean vehicle coating line.

Mainstream;New line;Input;Planning and design

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U445

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柳青，就職于奇瑞商用車（安徽）有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.21.066

CLC NO.:U445