汽車涂裝新產線規劃設計分析

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摘要：文章結合行業內主流的涂裝工藝特點，從新產線規劃信息輸入、規劃設計要點等方面，介紹了如何應用業內的先進工藝，進而規劃設計出一條先進、環保、精益的整車涂裝線。

關鍵詞：主流；新產線；輸入；規劃設計

近兩年汽車產業由爆炸式發展進入到優質化發展的穩定時期。據數據顯示，2018年全國汽車行業產量為2780萬輛，而全國車企的產能之和超出了6000萬輛。過剩產能的主要體現形式為大量閑置、關停的產線，這些產線具有以下共同缺點：工藝落后、能耗大、環保不達標等。“優質資源必不過?！?，在規劃新產線時如何避免上述缺點，使之成為優勢資源，從而更好地承擔未來汽車產品的孵化工作。這需要規劃團隊付出更多的心血和精力。下面筆者根據自身經驗總結出新產線規劃的設計的要點，以供討論。

1新產線規劃信息輸入

規劃具有前瞻性，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品、產線布局的前瞻性；輸入的信息越準，規劃的產線越精確、越有針對性。筆者總結了開展規劃設計所需要的輸入信息：（1）現有及未來車型開發范圍（包括最大車身的長寬高、重量、電泳面積、噴漆面積）；（2）車身板材材質及產品定義信息（冷軋板、鍍鋅板、鋁合金板所在的位置）；（3）各車型數模圖；（4）涂膠、阻尼材料、電泳、面漆等定義圖及質量要求；（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、化學品成分表、涂料稀釋比、固體份等；（7）生產組織特點及要求（比如年時基數、班制、休息及吃飯、交接班時間）；（8）國家及地方環保、清潔生產等法規要求；（9）能源、氣象等輸入（如燃氣、熱水、冷水、壓縮空氣的供給標準，全年降水、風向、風壓、雪壓等）。在輸入車身板材信息時，若車型設計采用冷軋板、鋁材混用的連接形式，則需更進一步調查混用的比例：如冷軋板比例較低，則可建議冷軋板電泳外協件供貨；反之則整車電泳。在輸入化學品材料的定義時，需充分考慮質量要求、材料特性的不確定性。例如某生產線的X車型，在噴漆圖上要求內表面不少漆，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，內表面需噴到22-25μm才可以滿足目視質量；這樣增加了內噴機器人的疊槍次數，會對機器人運動速度和節拍造成一定影響；因此在計算機器人數量時需要放一定余量。在輸入生產組織要求時，需同步考慮工藝特點。例如水性漆生產線的自動內噴工序，每2小時需保潔一次，每次保潔需放4個空位；而傳統溶劑型非內噴工藝，則3-4小時保潔一次；做節拍鏈速設計時，需充分評估工藝特性帶來的生產節拍損失，計算時予以考慮。在下一節的內容中，筆者將進一步介紹各工藝段布置規劃的要點。

2新產線規劃設計要點

智能化、高質量、合規化、節能化，是新涂裝產線規劃設計的原則；但一味追高、不結合產品特性和實際情況，會造成“水土不服”。下面我們以某產線的各工序為例，列舉規劃思路來加以說明。2.1前處理電泳工藝的規劃。為了投資及運營的精益性，同時對工業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，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，選用某型號電泳漆，即便是鈑金粗糙度達到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）。機械化輸送形式方面：目前業內主流為C型鉤、擺桿輸送機、Rodip輸送機、多功能穿梭機，這四種形式對于內腔防腐、排氣瀝液效果依次提升。但采用翻轉式輸送，對車身鈑金的強度、底板平臺化有較高要求（通常要求鈑金過涂變形量≤±0.7mm）；建議選用翻轉式輸送設備前，進行鈑金力學CAE分析，同時將試驗用白車身送去試驗線進行實況模擬，做前處理、電泳前后的三坐標測量對比。某項目綜合考慮后最終選擇了擺桿輸送機作為前處理電泳的輸送方式?？紤]到電泳漆單耗、電泳膜厚一致性、故障發生后不影響生產，分布式IGBT整流器是不錯的選擇。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烘干工藝。2.2PVC工藝的規劃。PVC是涂裝人員定編最多的工序，合理引入機器人來提升自動化率，就顯得尤為至關重要；同時考慮大氣污染物排放以及職業衛生健康，應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機器人來代替人工打膠（或噴膠）；但如果想提高UBS機器人的使用效果，需要和涂裝同步工程專業緊密結合，在車型數據階段進行適應性分析。例如：某車型X底板存在排氣管吊鉤、線束孔等和機器人軌跡產生干涉的地方，造成斷膠則，增加了人工檢查、刷補的工作量；如在數據階段優化車身布置，則可盡量避免此類情況。粗細密封，宜選用ISS機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，否則會導致密封不嚴造成的批量質量問題。通常采用二次成像的技術來降低該誤差。這里可以參考前面的做法，用三坐標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噴涂工藝來代替傳統瀝青板。其優點是：①輕量化：在同等阻尼效果下，選用LASD可減重30%-70%；②環保性：大大降低了VOC及甲醛排放，對整車氣味性指標有一定提升；③采用機器人代替人力放置，可提升防錯一致性、節約現場器具空間。對于PVC烘干爐的選擇，建議選擇廢氣焚燒爐+換熱體+新風風幕的形式，而不建議采用三元體燃燒器，原因有以下兩點：①烘干過程中膠產生的VOCs，后者不加以處理，需要再設RTO設備予以凈化；②烘干過程中產生大量增塑劑，容易在強冷處產生凝結、滴油現象；如采用前者，每小時爐內換氣次數可達6-8次；而采用后者，每小時換氣次數僅為2次左右，會加重車身滴油現象。選用自動化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式；同時，在進行修檢查、刷膠人工工位的定編規劃時，應考慮輸送進出占用的時間。2.3噴漆工藝的規劃。噴漆材料上選用B1B2水性色漆+2K清漆，前者滿足法規，后者配套薄膜型前處理工藝，可以使面漆外觀數據達到較好的水平（盡量選用各涂層施工固體份高、VOCs占比少的涂料體系）。噴涂設備方面，選用外表面擦凈機器人+內噴內加電機器人+外噴外加電機器人，來替代人工作業（內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75%以上，大大節約了單車材料的消耗。輸送設備可選用連續式和步進式兩種：選用前者，工藝鏈的脈動、卡停會對內噴質量會造成一定影響，也更容易損壞霧化器，優點是線體短、省動能、易于改造提產；選用后者對內噴質量的穩定性有很大保障，但如果要提產則涉及二次開門，從而更浪費機器人?？諝馓幚矸矫?，宜選用全新風+循環風空調設備；廢氣處理則選用沸石轉輪+TNV/RTO進行末端治理。這里筆者給出建議：轉輪濃縮后，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，目前業內主要有兩種形式：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，節約了大量制冷機及循環水泵用電量；綜合考慮材料、動能、人工及處理成本，可降低約40%。2.4面漆修飾區路線的規劃。很多人在規劃面漆修飾區路線時，總是難以兼顧該區域的各種生產情況、邏輯關系。筆者根據自身經驗總結出如下路線，結合下圖作為案例，供大家參考：（1）正常車身路線（即一次交檢合格車）：面漆后正常車→移行機①→修飾→移行機②→移行機③→裝飾→去噴蠟。（2）點修后合格路線：面漆后正常車→移行機①→修飾→移行機②→移行機③→點修補→移行機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①→修飾→移行機②→返工車專用道→移行機⑥→移行機⑦→大返修→去噴漆室。（4）點修補后去返工路線：面漆后正常車→移行機①→修飾→移行機②→移行機③→點修補→移行機④或⑤→移行機⑧→套色線→移行機②→返工車專用道→移行機⑥→移行機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⑧→套色線→移行機②→返工車專用道→移行機⑥→移行機⑦→去噴漆室。（6）AUDIT車、車身下件路線：漆后正常車→移行機①→修飾→移行機②→移行機③→AUDIT間→車身下件。（7）停線排空存儲路線：面漆烘干后正常車→移行機①→面漆車身存儲→移行機⑦→循環。（8）批量問題臨時儲存路線：面漆后正常車→移行機①→修飾→移行機②→點修補等待區→移行機⑦→面漆車身存儲。上述路線可滿足所有生產情況；在做平面布置時需結合逃生及物流路線、設備檢修、公益維護的便利性，統籌規劃考慮。

3結語

新產線規劃工作，需要規劃團隊結合預算及周期；充分了解自身汽車產品的特性；合理地評估工藝設備的先進、環保、精益性；全面地調研新工藝的應用前提，科學地論證其優缺點；切忌一味追高、生搬硬套。

參考文獻

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作者:柳青， 王秀錦 張黎霖 張五青 屈忠孝 張鵬 單位:奇瑞商用車（安徽）有限公司