汽車涂裝新產(chǎn)線規(guī)劃設(shè)計(jì)分析

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摘要：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。

關(guān)鍵詞：主流；新產(chǎn)線；輸入；規(guī)劃設(shè)計(jì)

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(guó)汽車行業(yè)產(chǎn)量為2780萬輛，而全國(guó)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?！皟?yōu)質(zhì)資源必不過?！?，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(shì)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(duì)新工藝、新材料，也包括了對(duì)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(duì)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(zhǎng)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(guó)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)?、熱水、冷水、壓縮空氣的供給標(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(duì)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?，列舉規(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(yíng)的精益性，同時(shí)對(duì)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(duì)于鈑金粗糙度的遮蓋較差，對(duì)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(duì)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(duì)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(cè)量對(duì)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?？紤]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。2.2PVC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(cè)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(duì)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(chǎng)器具空間。對(duì)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。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(duì)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(duì)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?？諝馓幚矸矫妫诉x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(duì)比分析，如下圖2所示：圖2干、濕式噴漆處理成本對(duì)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：（1）正常車身路線（即一次交檢合格車）：面漆后正常車→移行機(jī)①→修飾→移行機(jī)②→移行機(jī)③→裝飾→去噴蠟。（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)。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。

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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