基于3C1B車身涂裝工藝的套色一次面漆 工藝設(shè)備研究

田明輝 胡 波

（上汽通用五菱青島分公司，青島 266555）

1 研究背景

套色車是在同一車身上噴涂不同顏色的車輛，與原來(lái)黑、白、銀為主的單一色調(diào)不同，更能彰顯多彩時(shí)尚的特點(diǎn)，滿足消費(fèi)者日益變化的個(gè)性需求，已成為汽車涂裝發(fā)展的流行趨勢(shì)。然而，大部分主機(jī)廠噴涂車間在套色車的實(shí)際生產(chǎn)過程中，由于原有工藝設(shè)計(jì)沒有專用的套色線，通常需要改造并進(jìn)行回線二次噴涂生產(chǎn)，導(dǎo)致生產(chǎn)效率相對(duì)較低、生產(chǎn)成本相對(duì)較高，面臨著套色車需求量高和總產(chǎn)量低的雙重矛盾。因此，研究涂裝生產(chǎn)的套色工藝改造具有非常重要的意義。

上汽通用五菱青島分公司經(jīng)過兩年的技術(shù)研究和應(yīng)用，最終在原3C1B工藝上實(shí)現(xiàn)了套色車的應(yīng)用，并開展了從靜態(tài)工位遮蔽到間歇?jiǎng)討B(tài)遮蔽，再到一次過線的套色生產(chǎn)3次工藝改進(jìn)。一次套色能夠在車輛涂膠工藝之后，直接使用烘干爐對(duì)頂板套色進(jìn)行烘烤。通過對(duì)材料的改進(jìn)，最終實(shí)現(xiàn)了濕膠狀態(tài)下的噴涂作業(yè)，且漆霧擴(kuò)散過程更快，烘干時(shí)間更短，是傳統(tǒng)烘干時(shí)間的50%左右。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，通過對(duì)生產(chǎn)布局進(jìn)行研究分析，在既有的生產(chǎn)條件下對(duì)噴漆系統(tǒng)進(jìn)行了更大程度的優(yōu)化，有效解決了烘干氣體的排放問題。

2 3C1B工藝的特點(diǎn)

3C1B工藝是行業(yè)內(nèi)緊湊型環(huán)保工藝的代表，目前已被廣泛應(yīng)用，如上汽通用五菱在2017年完成了此工藝的改造施工。與傳統(tǒng)的汽車涂裝工藝相比，該工藝在包括中涂、中涂閃干、面漆烘干外工藝的同時(shí)，取消了中涂烘干工序，避免了在打磨、擦凈和烘干過程中對(duì)各種設(shè)備的使用量，能夠進(jìn)一步提升車輛生產(chǎn)速度，降低生產(chǎn)過程中的能源消耗，同時(shí)減少生產(chǎn)中的各種資源消耗。

3C1B材料配方中采用了特殊的丙烯酸樹脂和高韌性聚酯樹脂，可通過調(diào)整中涂的樹脂結(jié)構(gòu)及溶劑來(lái)優(yōu)化固化速率，使其與漆面保持更加良好的濕碰涂裝性能。另外，在這一過程中應(yīng)盡量增大黏度和接觸變形，以保證溶劑揮發(fā)過程中不會(huì)對(duì)鋁粉片的定位精度造成非常嚴(yán)重的影響。同時(shí)，為了保證工程施工效果，應(yīng)確保施工環(huán)境的溫度和濕度在合理范圍之內(nèi)。

3 生產(chǎn)方案分析

在3C1B工藝實(shí)際使用過程中，套色車生產(chǎn)通常會(huì)采用以下方案。第一，采用回線生產(chǎn)的方式，進(jìn)行兩遍面漆線。該生產(chǎn)方式的使用靈活性強(qiáng)，可以在各種3C1B涂裝線上應(yīng)用，但由于需要進(jìn)行回線生產(chǎn)，其節(jié)拍損失相對(duì)較大，各種涂料浪費(fèi)問題相對(duì)較大，比較適合套色車的生產(chǎn)，套色車的比例可以占到5%左右[1]。第二，在車輛清漆之前，將他色車身進(jìn)行套色噴涂，完成之后再回線到清漆站開展噴漆工作。在該方式的實(shí)際應(yīng)用過程中，往往會(huì)出現(xiàn)以下3個(gè)問題：套色車彈車后歸隊(duì)，導(dǎo)致實(shí)際生產(chǎn)難度相對(duì)較大，無(wú)法滿足批量化生產(chǎn)的實(shí)際需要；如果對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行改造，各種設(shè)備的空間重新布局難度較大，難以滿足高效生產(chǎn)的具體要求；對(duì)生產(chǎn)線設(shè)計(jì)要求相對(duì)較高，車輛生產(chǎn)成本相對(duì)較高。第三，在完成面漆烘干工藝之后再進(jìn)行套色噴涂，然后對(duì)車輛開展噴涂作業(yè)。在該方式實(shí)際應(yīng)用過程中也會(huì)面臨3種問題：套色車正常噴涂之后，需要重新增加噴涂工藝；為了保證噴涂工藝的合理性，需要增設(shè)存儲(chǔ)區(qū)，對(duì)噴涂站重新進(jìn)行布局處理；需要額外增加套色站，增加了工藝成本[2]。

通過對(duì)3種生產(chǎn)工藝綜合分析可知：若采用方案一進(jìn)行生產(chǎn)，其產(chǎn)能相對(duì)較低，是傳統(tǒng)工藝的50%左右，且面漆線制造成本相對(duì)較高，涂料使用成本經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)翻倍的問題，難以有效完成批量化生產(chǎn)；若采用方案二進(jìn)行生產(chǎn)，需要在面漆之后增加套色噴涂段，需要多增加打磨、遮蔽、噴涂、去遮蔽等工藝，對(duì)原有工藝布局和廠房改造工作要求較高；方案三與3C2B工藝相比，其制造成本相對(duì)較高。大量研究顯示，通過在3C1B工藝生產(chǎn)線上應(yīng)用一次面漆工藝，能夠顯著降低車輛的生產(chǎn)成本。

在套色車生產(chǎn)過程中，需要完成兩次顏色噴涂，若只是采用傳統(tǒng)的3C1B工藝，往往只有一個(gè)噴涂工藝段，無(wú)法完成兩種顏色的噴涂。目前，在行業(yè)生產(chǎn)中，經(jīng)常會(huì)采用回線的方式，生產(chǎn)批量并不是非常大，從而導(dǎo)致工藝生產(chǎn)成本較高，對(duì)生產(chǎn)工藝布局要求較高，一定程度上制約了車輛產(chǎn)能的提升。為了進(jìn)一步提升套色車的產(chǎn)能，降低車輛生產(chǎn)成本，可以在當(dāng)前的3C1B生產(chǎn)工藝下，合理應(yīng)用一次面漆工藝。

4 生產(chǎn)工藝分析

在實(shí)際3C1B工藝應(yīng)用過程中，需要利用現(xiàn)有的膠烘干設(shè)備，在膠烘干前增加擦凈和噴涂室體、送排風(fēng)及噴涂設(shè)備，而且在涂膠結(jié)束后需要在濕膠狀態(tài)下對(duì)車頂套色區(qū)域進(jìn)行噴涂，待油漆流平后進(jìn)入膠烘爐進(jìn)行烘烤。在車頂烘烤工藝結(jié)束之后，需要開展車輛頂部的遮蔽工作，遮蔽完成后到3C1B生產(chǎn)線中進(jìn)行色漆噴涂。在噴涂清漆之前，需要摘除掉遮蔽膜，然后對(duì)整車噴清漆，最后到面漆烘爐烘干，具體如 圖1所示。

為了有效實(shí)現(xiàn)該工藝，需要解決以下問題。第一，濕膠后直接噴涂油漆時(shí)，需要考慮濕膠和油漆的配套性。因?yàn)槟z烘干爐比傳統(tǒng)的面漆烘干要少50%的時(shí)間，無(wú)法滿足頂部套色油漆的完全烘干，所以需要重新開發(fā)油漆來(lái)解決以上問題。這和3C1B的濕碰濕方式不同，而且套色部分只噴涂了色漆和清漆，屬于免中涂工藝，因此開發(fā)油漆要充分考慮油漆的耐候性，做好各項(xiàng)試驗(yàn)，確保油漆性能可以達(dá)到要求。第二，認(rèn)真做好漆膜厚度的控制工作。為了保障新開發(fā)的套色油漆性能，設(shè)計(jì)的套色油漆往往比傳統(tǒng)的色漆膜厚要厚得多，因此噴房設(shè)計(jì)工位時(shí)要考慮兩站噴涂。膠烘房從正常溫度上升到140 ℃的高溫需要經(jīng)歷3 min，在這一過程中，由于環(huán)境溫度上升較快，素色漆膜容易出現(xiàn)起泡等問題，因此需要認(rèn)真做好調(diào)試階段槍距、噴幅、節(jié)距的調(diào)整工作。第三，套色噴漆霧會(huì)對(duì)頂部以外區(qū)域造成比較嚴(yán)重的污染問題，若處理不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致外觀變差，從而無(wú)法下線。因此，需要在工藝應(yīng)用過程中，認(rèn)真做好相關(guān)工藝參數(shù)的調(diào)整工作，從而消除漆霧對(duì)后續(xù)噴涂所造成的影響，保證漆膜外觀能夠滿足生產(chǎn)的實(shí)際需要。另外，還可以在遮蔽之前增加打磨工位，對(duì)過噴涂區(qū)域進(jìn)行預(yù)處理，或在噴涂前增加預(yù)遮蔽的工藝[3]。第四，打磨處理。在車輛噴涂完成后，需要及時(shí)開展噴涂外觀檢查工作，對(duì)出現(xiàn)噴涂質(zhì)量缺陷的部位及時(shí)開展打磨處理，以保證漆面的光滑程度。第五，去遮蔽。通常，在3C1B中可以去遮蔽的環(huán)節(jié)在色漆閃干后和手工噴涂清漆之前。這一過程比較短，在不影響線速的情況下，此區(qū)域需要增加人員配備。同時(shí)，實(shí)際運(yùn)行中還發(fā)現(xiàn)，頂蓋去遮蔽后雜質(zhì)缺陷很多，需要遮蔽人員進(jìn)行相應(yīng)的頂蓋擦拭工作，還需要在改造套色噴涂到中涂噴涂這一過程時(shí)盡量封閉，以減少環(huán)境污染。

在實(shí)際生產(chǎn)過程中，可以在密封膠和膠烘干工藝之間增加專門的套色噴漆生產(chǎn)工段，并充分做好該工藝段的調(diào)整工作。可以在20 m的長(zhǎng)度區(qū)域內(nèi)充分做好各種套色生產(chǎn)設(shè)備的布局工作，并根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際需要，合理布局套色噴漆室，如可以直接布置在廠房的二層，并建立干式噴漆室或濕式噴漆室，以避免樓板在使用過程中出現(xiàn)承載能力不足的問題。在套色油漆烘干的過程中，需要認(rèn)真做好廢氣的處理工作，計(jì)算清楚油漆中溶解劑的含量，將廢氣直接導(dǎo)入焚燒設(shè)備，以保證對(duì)廢氣處理的環(huán)保效果[4-5]。另外，由于需要根據(jù)套色顏色新增輸漆系統(tǒng)，要充分考慮新建調(diào)漆間的各項(xiàng)要求，在輸漆系統(tǒng)中增加溫控系統(tǒng)，并在加料裝置中配置主副罐，以方便油漆黏度的調(diào)整，保障噴漆的穩(wěn)定性。遮蔽室體的設(shè)計(jì)要考慮套色節(jié)拍，如間歇?jiǎng)討B(tài)套色線相比靜態(tài)室體節(jié)拍更高，空間利用率更好。同時(shí)，遮蔽室體前要考慮車體緩沖，以便于生產(chǎn)的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。

通過以上分析可知，一次套色的優(yōu)點(diǎn)很明顯，一方面大大提高了套色車的生產(chǎn)能力，可以做到滿節(jié)拍的套色運(yùn)行，另一方面由于減少了車體的二次過線，效率及能源成本得到了大幅改善。然而，與二次過線相比，一次過線在去遮蔽、噴涂、擦凈等新增區(qū)域增加了大量的人員，一個(gè)70JPH的生產(chǎn)線單班大約增加50人，會(huì)導(dǎo)致后期的人員成本增加。因此，在改造設(shè)計(jì)時(shí)需要充分考慮該因素。上汽通用五菱青島分公司在套色改造時(shí)，考慮到滿節(jié)拍運(yùn)行時(shí)，噴涂共3個(gè)工位，因此采用手工噴涂套色部分。設(shè)計(jì)上將新增噴漆室的排風(fēng)分兩段設(shè)計(jì)，前兩個(gè)工位一段，第三個(gè)工位和流平室一段。當(dāng)套色半節(jié)拍及以下運(yùn)行時(shí)，只使用噴房最后一個(gè)工位的排風(fēng)系統(tǒng)送風(fēng)降頻；當(dāng)滿節(jié)拍 時(shí)，才全部開啟兩臺(tái)排風(fēng)。同樣，遮蔽室也設(shè)計(jì)為兩條線：當(dāng)套色半節(jié)拍及以下運(yùn)行時(shí)，只開啟一個(gè)遮蔽室，并將遮蔽人員減半；當(dāng)半節(jié)拍以上運(yùn)行時(shí)，兩條遮蔽線同時(shí)運(yùn)行。同時(shí)，還應(yīng)考慮到新增噴漆人員和現(xiàn)有噴漆人員的崗位協(xié)調(diào)性，以降低套色需求不足時(shí)的多余工時(shí)。具體新增人員分布如圖2所示。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，車身靚麗色彩和個(gè)性化發(fā)展的需求不斷增加，車身顏色越來(lái)越多樣化，對(duì)開展汽車套色生產(chǎn)提出了更高的要求。針對(duì)傳統(tǒng)3C1B生產(chǎn)工藝應(yīng)用中出現(xiàn)的問題，企業(yè)技術(shù)管理人員應(yīng)當(dāng)引起足夠的重視，認(rèn)真分析造成這些問題的原因，合理研究3C1B車身涂裝工藝中套色一次面漆工藝存在的問題，從而有效降低生產(chǎn)成本，提升生產(chǎn)效率。