(汽车行业)第六章汽车涂装设计与涂装控制系统

(汽车行业)第六章汽车涂第六章汽车涂装工艺设计与涂装控制系统第一节汽车涂装工艺设计概论一、概述1、工艺设计的重要性工艺设计的优劣直接影响着产品的质量、生产效率和生产成本。涂装工艺设计是确定工艺设计方案的全过程。它是根据产品的涂层标准、生产纲领和生产物流，通过采用的工艺流程以及选用的涂装材料、涂装设备、涂装厂房、公用动力设施和生产辅助设施等优化组合实工艺设计要重视工艺流程和工艺布置，如果工艺材料和设备的选择及设计不合适，还可以更换。但是，工艺流程和工艺布置选择不合适、布置不合理将后患无穷。其后果是在生产过程中产生的质量问题无法解决、运行成本增加、经济效益低、不能满足国家规定的各种法规要求等。因此，必须高度重视工艺设计，并做到精心设计；设计出既符合生产工艺要求，2、工艺设计的基本原则1)物流合理涂装工艺设计中的物流包括产品的生产工件物流和各种材料、物料及废物的物流。生产工件物流应选择运行路线短且尽量避免运行路线交叉。对于多层分区布置应尽量减少产品升物的物流应选择运输路线短、尽量不通过生产操作区、存放场地尽量靠近使用位置。选用的物流运输设备或工具应经济可靠。2)立体化、区域化布置汽车涂装的装饰性要求越来越高。涂装环境的洁净度是提高涂装装饰性的重要条件。因此，工艺设计应按立体化、区域化分层分区布置各种设备及辅助设施。即按不同工序和不同烘干区和送排风设备区。尽量使辅助设施设在底层，喷漆操作间设在中层，送排风设备区设在上层；烘干区设在中层或上层，送排风设备区和烘干区尽量用墙板封闭，防止噪声和热量3)离线返修及质量抽检的设置涂装产品表面质量要求高，在每个工艺段(电泳、中涂、面漆等)必须设置离线返修工位，保证不合格产品及时修整。在聚氯乙烯(PVC)和面漆后边设置质量抽检(Audit)工位，在电泳、中涂和面漆强冷室后边设置质量反馈检查工位，以保证产品质量并达到质量信息及反馈的目的。4)设置必要的车身编组站及漆后缓冲大型车身涂装线都应布置漆前的白车身编组站和漆后车身编组站，按品种和颜色存放车身。对每个工艺段(电泳、PVC、中涂、面漆)后边都设有缓冲线，保证涂装线在班后或意外事为了节省面漆和多种产品需求，在中涂漆后设多色缓冲线。5)保持微正压为了保证喷漆洁净度，必须保证喷漆区对其他区域保持微正压，其他区域对涂装厂房外界保环境。从喷漆洁净区至厂房室外，车间各个区域之间的微正压压差一般按照10~20Pa递减。6)设备选择方式伴随汽车涂装技术的国际化发展，国内对世界上的各种涂装线的技术水平都有较深入的了解。经过分析和研究，我们认为尽管同一类涂装设备有着不同的结构形式，各有自己的特点，但是在使用上大同小异。通过不断完善，都朝着结构合理可靠、降低投资、提高效率、减少运行成本、节能和环保的方向发展。在选择涂装设备时，应根据不同的工艺设备布置产品档次及投资额度的确定方案。悬挂积放链与反向地面积放链或滑撬运输系统配套使用，较适用单层厂房区域化布置，式U型烘干炉适用于反向地面积放链运输工件；Ⅱ型烘干炉适用于滑撬运输系统运输工件。新型的水旋式喷漆室也适用于多层厂房由于其水洗装置较深，会造成土建费用增力口。多品种生产且柔性化要求高的喷漆线，选择喷涂机器人比自动喷涂机更合适，采用机器人喷漆是未来汽车涂装喷漆的发展趋势。可选择适合立体化、区域化多层厂房工艺布置的涂装设备，选择自动化程度高的喷涂设备(喷涂机、机器人)以达到生产全过程的自动化控制。产品级别较低、投资额度较小的涂装线，可选择适合区域化单层厂房工艺布置的涂装设备。选择适当的自动化控制水平及喷涂设备。艺布置的涂装设备。7)土建及公用设施适用、可靠汽车涂装线要求厂房全封闭、占地面积尽量小、厂房高度尽量低，以节省送排风系统运行能耗。厂房内墙壁及地面光滑平整，涂不积尘、不起灰的专用涂料。根据涂装线用能种类和厂区公用动力供应位置及工艺设备用能位置，合理布置涂装线公用动力设施及供应管线。公用动力设施位置的安排应该既方便从厂区引线，又尽量靠近使用设备。公用动力管线布置司令图方案，要考虑线路短、与其他设施互不干涉、布线顺畅及安装维修方便。3、工艺设计的关键点1)工艺布置的合理性汽车涂装线一般都采用“三涂层”涂装工艺，即底漆、中涂、面漆。工艺流程及工艺布考虑未来的涂装工艺发展，工艺设计要满足发展的需要。尽管国内目前环保法规要求还2)设备及辅助设施布置的准确性验工艺设计中工艺布置的准确性；及时消除各种干涉和碰撞，使设备及辅助设3)投资的经济性投资额度是衡量工艺设计经济性的重要指标。生产同样的产品并达到同样的涂层要求，情况和产品水平决定投资，不能使设备功能过剩。同时，应重视国内外涂装设备制造公司价格差异极大的特点。由国内涂装公司设计制造涂装设备，以国内设备及材料为主，从国外引进关键设备及配套件的投资方式更为经济。4)工艺设计的可实施性汽车涂装线的工艺设计必须充分考虑布置涂装设备的占地空间和辅助空间，保证安装空间以便于设备的安装、维修和保养。在工艺布置时应保证设备安装运输通道有足够的空间。多层厂房应预留出各层的安装洞或安装孔，设置安装各层设备使用的起重运输设备或电梯。大型涂装设备必须设置足够的维修平台及上下扶梯。5)涂装技术的全面性作为工艺设计人员必须具备较全面的涂装技术水平，在进行工艺设计之前即形成一个初模型基本上能够满足产品生产及管理、设备及设施的安装维修掌握大型涂装线中各种设备的结构及特点、涂装车间的能源介质种类及各种管路布置走向、厂房结构形式及要求、各种生产和生活辅助设施的配置等。有条件的人员应参加生产实习，多参加涂装线的安装和调试工作。在完成一项汽车涂装线的工艺设计过程中，应成立由多个专业技术人员组成的设计项目。二、汽车涂装工艺设计、投资和运行对涂装成本的影响1、涂装工艺设计对涂装成本的影响会取得积极的降成本效果。汽车涂装是汽车制造的重要工艺之一，围绕涂装工艺的精心设计，精打细算，一定会为整车降成本作出重要贡献。随着我国汽车工业的蓬勃发展，竞争日趋激烈，价格战不可避免，汽车工业的高利润时产品设计、配套采购、生产工艺、产品销售、过程管理等多方面的因素。本文仅从汽车涂装工艺设计角度，谈谈怎样降低成本的体会。汽车涂装是汽车制造的四大工艺之一，大规模汽车涂装线不仅工艺复杂、工程建设周期2、降低涂件喷涂设备的投资和运行费用大型被涂件(如大客车车箱、客车车箱、载货车车箱、工程机械、专用车车箱等)的喷涂生产方式(除其中产量大、生产节拍小，已采用流水作业生产方式外)习惯于采用固定式喷涂 (喷涂时工件不移动)，且配置大型化的喷漆室。长度为在被涂物长度基础上增加2-3m。如12m长的大客车车箱选用喷漆长度应为30m。这样大型喷漆室的造价约为5~6万元/m；每米长的喷漆室的供排风都需在这种固定式喷涂生产场合，靠喷漆工走动(或靠三维升降工作平台)进行喷涂，有的企业采用机械手自动喷涂机和门式自动喷涂机，仍是被涂物静置卜而自动喷涂机走动。在这种大型喷漆室中只有2-4支喷涂枪工作，造成供、排风能源极大的浪费。为降低运行成本，长春客车厂采用分段供、排风技术。将30m长喷漆室分为5个区段，借助供风阀和变频风机按程序承担机械手喷涂机行走的喷涂区段的供、排风。使喷漆室的供、排风量由20多万m3/h降到5~6万m3/h。设备投资仍然很大。采用工业涂装的流水作业生产方式，固定喷涂工位，工件在喷涂过程中按工艺所需的速度向前移动。按每件被涂物的喷涂时间、生产节拍(链速)和喷涂定额时间(每支枪喷2~13m2/min)来确定工位数；再按应设的工位、数来选定喷漆室的长度。在大型工件的两侧布置工位，如果是2~4个工位，则可选用6-8m长度的喷漆室；如果是4~6个工位，则可选用8-10m长的喷漆室。在喷漆室进出口配置漆前准备室和所需长度的晾干室(它们的作用是除防尘外，在喷漆室出人口形成风幕，防止喷涂漆雾串人车间；另外起缓冲作用)。漆前准备室和晾＋室需按溶剂的挥发量达到一定的换气次数(≥30次/h)。因结构简单其造价约1万元/m左右。这种流水作业生产方式不仅能节省设备投资和运行成本，也能较大幅度地提高喷漆室和自动喷涂机的有效作业时间。设备的有效作业时间(或称设备的有效使用率)系指设备运转时间＝有效作业时间＋空运转运转时间。在同一生产节拍中有效作业时间长，则设备的有效利用率就高。又如在有一定经济规模的汽车车身涂装线上装备的自动静电喷涂站(ESTA)，原用9个杯的往复式自动静电涂装机，现已被3~4台(3~4杯)机械手组成的自动静电喷涂站所取代，大幅度地提高了杯式静电喷枪的有效作业时间，从而节省投资和运行成本。因此，在进行涂装工艺设计时，应在尽量提高设备的有效使用率的基础上计算选用设备(工位数、台数或长度)。三、生产纲领是工艺设计的重要依据1、生产纲领的确定生产纲领是工艺设计的重要设计依据，直接关系到投资成本。新建涂装线生产纲领的确费建设投资成本，而且还会增加单件产品的生产成本。汽车产品的成本与产量的关系十分密切。在汽车涂装中尤其明显，未达到一定的批量，开动大规模涂装线，很可能会导致生产亏本。有公司曾经出现过大规模涂装线已经建成，但因无生产批量而不能开动生产线的教训，造成大量资产闲置，资金浪费。在确定生产纲领时，一定要十分慎重，避免投资不慎造成重大损失。笔者认为，若预期的产量不很明确。或预计产品市场需要一个较长的成长过程，在设计生产纲领时不妨相对保守一些，或采取滚动发展的策略。对设计生产纲领偏小，造成生产能力过饱和的问题。可以采取一些应对措施，主要可以年时基数及设备开动率。国内大多数生产线的年时基数及设备开动率计算留有相，因不但可以提高产量，还可以降低单件产品的生产成本。涂装能力的滚动发展也有两种基本模式；一种是当一条生产线的生产能力难以满足生产线；另一种是在原有生产线的基础上进行补充、改造，提高其生中就应设计好二期的补充、改造方案。有利于降低改造成本及施工周期。以滚动发展的模式设．如仅从单位生产能力的投资额考虑，可能要大于一次性投资，但若考虑投资风险、综合成本等因素，滚动发展是一种实用的能力建设模式。在国内汽车行业有不少这种成功的先例。对商用车涂装而言。中涂及罩光漆的纲领也是影响投资成本的重要因素。在乘用车涂装商用车涂装中，中涂及罩光漆通常只占很小的比例，为节省成本，中涂一般共用面漆线。但不断提高，商用车中涂及加罩光的面漆有扩展之势，所以在新建商用车涂装线时应作好这方面的准备，可以一次规划，预留中涂、罩光等部分的阵地，分四、涂装车间的自动化程度是工艺水平的主要体现1、工艺水平的确定涂装生产线工艺水平的高低直接决定投资成本及以后的生产成本。确定工艺水平是一项复杂的工作。应对产品市场定位、涂层质量要求、企业的管理水平、企业的经济状况等进行综合分析，从低到高选择合适的水平档次。笔者认为确定工艺水平应尽量做到恰如其分，不必追求“锦上添花”。许多涂装工艺设计师，在确定工艺水平时，习惯采用宁高勿低的保险做法，往往导致不必要的成本增加。确定工艺水平的首要原则是工艺适合于产品涂层质量要求，再结合企业的管理水平、企业的经济状况、经济效益等综合考虑。涂装车间厂房是支撑工艺水平的重要方面。对装饰性要求很高的车身涂装，涂装环境洁费用均很高，但它对涂层外观质量的保证是十分必要的．可以大幅度如底盘件及载重车车厢涂装，可以采用普通的开放式厂房，以节省成本。涂装车间的自动化程度是工艺水平的主要体现。也是影响投资及生产成本的关键因素。资金状况、管理水平、经济效益等方面的情况。一般，产品档次较低，产量不大(年产小于2000辆车身)的情况下，工艺手段主要以人工为主：产品档次较高，年产量(5000~20000)产量(30000~60000)辆车身，可以采用涂装过程全部自动化运输，关键的工艺参数自动控可以实现涂装车间自动化的全部内容。在涂装工艺设计中，因地制宜，选择合适的自动化水制非常重要。底色漆、罩光漆“三涂一烘”的材料及工艺。可以用于商用车及中低档乘用车，这项技术的推广应用，可以节省涂装设备的投资及占地面积。降低生产成本。但利用新技术之前，应进行充分的调查研究，注意新技术的应用条件，保证应用的可靠性。例如：利用远红外烘干技术，可以节省能源．用在粉末等底漆烘干中比较适合，但若在面漆烘干中全部采用远红外烘观质量。涂料及涂装技术在不断发展，依靠技术的进步。降低涂装2、工艺平面布置算的综合体现，同时也是一项整个工艺过程外，还应注意物流、分区、跑空、返修和厂房结构等多方面的面布置中尽量将车间分隔成洁净区、产尘区、高温区、辅助区等若干个区域；为保证涂装质特别是轿车涂装，设计中要留出足够的返修场地：对大型车身涂装线，采用多层结构厂房较五、关键设备的选型、工艺材料的选用、能源策略备选型关键设备的选型，体现工艺水平的高低，也直接影响投资成本、产品质量及生产成本。电泳设备占地面积小，设备投资小，但生产纲领不能太大，一般，年纲领在三万辆以下。采用步进式前处理、电泳设备，年纲领在三万辆以上。采用连续式。现在有厂家提出，为节省设备投资，年纲领在六万辆以下，前处理、电泳设备仍可以采用步进式，采取的措施是用一个吊具装两个工件，或在工艺时间较长的磷化工序采用两个工位。车身涂装线中喷涂设备的选型，采用最简单的空气喷枪人工喷涂，投资成本最小，但喷涂效率很低，油漆利用率一般在30％~40％左右；而现代最先进的喷涂设备是高速静电旋杯自动喷涂机或机器人．喷涂效率可以达到85％以上，可以节省大量的油漆材料及废漆处理费用，并且涂装质量明显优于其它喷涂方式，但这种自动喷涂系统价格非常昂贵。采用哪综合成本更低，主要根据生产批量等因素确定，对大批量高档次流水线，采用喷涂效率高的自动喷涂机更合算，对年产量小于三万的生产线。采用价格高昂的自动喷涂机可器人将会逐步扩大应用。，应是设备选型工作的重要内容。输送被涂物的机械设备是工业涂装线的重要组成部分，它贯通连接各涂装线，是涂装生产线的动脉。中占十分重要输送设备的每一次革新都推动着涂装技术的进步，以汽车车身前处理和阴极电泳涂装线为例，由普通悬挂式输送链→悬挂式推杆积放链→摆杆式输送链→旋转浸渍式输送机(以Rodip-3为代表)革新历程的每一步都使漆前处理、阴极电泳涂装工艺得到改进。涂装质量提高、设备长度缩短、被处理面积的百分比增加，尤其是旋转浸渍输送技术投产应用，以全100%，消除了气包，克服磷化和电泳过程中的“L”效应；使车身的外观水平面更平滑、减少打磨短；使浸渍处理槽容积达到最小；沥水更干净，使身的带液量由传统输送方式的8~12L/台降到0.3L/台，提高材料利用率，降低了用水量在工业涂装领域中采用的地面输送机械的品种、类型更多。如普通的(水平或垂直)地面链、倒置式地面推杆积放链、滑撬输送机系统及其变型地面输送机械，需结合实际科学、合理地在车身涂装和塑料件涂装工艺中，应用滑撬输送技术在国内已得到认可。与地面反向积放链相比，具有较多的优越性。但在滑撬输送技术应用(作出的工艺平面布置)中仍存在线路偏偏大、涂装车间空间利用率偏低、升降机和横向转移单元使用量偏多等情况导致投资增大。分析原因是设计人员对滑撬输送机的基本单元的功能、特性研究不够，滑撬输送机系统的工艺布置技巧掌握不够，还留有采用地面输送链那种平铺的设计观念。在满足工的前提下，滑撬输送机线路应尽可能短，各工序间应尽可能紧凑衔接；升降机和横向转移单元也应尽可能少用；以减少投资和故障点。2、涂装车间机运设备的选用建设周期长，而且工程投资巨大，其设备选型应根据厂房、造价、车型、工艺要求综合考虑，并做出最终选择。随着我国汽车工业的蓬勃发展，竞争日趋激烈，汽车工业的高利润时代已经结束，降低成本、提高效益是汽车工业的必然选择。汽车涂装是汽车制造的四大工艺之一，大规模的汽车涂装线不仅工艺复杂、工程建设周期长，而且工程投资巨大。如某汽车公司年产15万辆新涂装车间，投资5亿人民币，从土建到交付使用，工期3年左右(图6-1所示)。本文仅从汽车涂装车间前处理、电泳线机运设备的选型原则和方法，来管窥汽车生产线低，也直接影响投资成本、产5年来汽车产量以每年30%的速度高速增长，原有的生产平台已不能满足其发展要求，必须新建生产线。新建涂装车间的生产纲领取决于国家汽车产业的政策导向，道路交通、石油供给的能力及社会购买能力等，最主要的还是公司自身的发展动力和品牌意识。产能太小不能完成生产而且还会增加单件产品的生产成本，削弱产品的竞争力，国内某汽车厂曾有置，资金严重浪费。汽车产品的成本与产量的关系十分密切，在汽车涂装中前景的预测研判，决定采取滚动发展的策略，新建年产15万辆商用车/乘用车涂装车间，土建厂房预留二期工程年产15万辆基础。常用的机运设备前处理电泳工艺是工件在槽体内通过“酸洗→水洗→预脱脂→脱脂→水洗→磷化→水洗→纯水洗→电泳→喷淋洗→水洗→纯水洗→进入烘炉”的涂漆工艺，电泳的实质是车体在水性涂料溶液中，通过电流的作用使涂料在工件表面发生电沉积，形成漆膜。汽车涂装车间前处理、电泳机械化输送设备主要有普通悬挂链、推杆链、程控葫芦、摆杆链等，它们虽然结构形式差别很大，作用却都是一样的——输送工件，完成工艺流程。各种输送设备各具优缺点，在工艺布置及设备选型时，应根据厂房、造价、车型、工艺要求综合考虑，并做出设备选择。在工艺形式上，采用步进式还是连续式对设备投资的影响目前国内外的前处理、电泳机运设备主要有以下几种：1)悬挂输送链悬挂输送链(图6-2所示)是目前国内汽车生产厂商在涂装线上使用最普遍的机运方式，它具有连续输送、造价低、运行可靠、维修方便的优点。一条年产7万辆的机运线造价四五链也是焊装、装配生产线使用最普遍的机运设备。2)程控葫芦程控葫芦被广泛用于年产3万辆以下、生产拍节在5min/台的步进间歇式输送，其造价地面积小、投资小，承载大，在卡车、工程机械的涂装前处理电泳线的机运输送(车身长度6~14m)油漆前处理线，采用小车变频调速，t，这是其它输送方式难以做到的。近年来，一些汽车厂在年产6万辆的涂装生产线前处理、电泳设备中采用步进式输送，措施是1个吊具装2个工件，或在工艺时间较长的磷化工序采用2个工位，并且国内也有连续生产的程控葫芦线问世，可以使用于节拍较快的生产线上，为程控葫芦的使用带来了极大3)摆杆输送机摆杆输送机是最近十几年发展起来的新型输送设备，主要用于大规模生产的汽车涂装生产线。我国上海大众B5涂装线、金杯汽车厂轿车涂装线、烟台车身有限公司涂装线的前处理和电泳段都采用了这种摆杆链输送系统(图6-3所示)。与推杆悬挂链、程控葫芦相比，摆杆链输送机上的工件能以45°的倾斜角出槽和入槽，槽的体积，缩短了设备长度，通常情况下可减少大约10%的工艺设备投资成本。摆杆输送机还具有其它一些优点：由于泵、管路等的减少，使得前处理及电泳的运行成解决了车顶部内表面有气泡、内腔膜厚偏薄有问题，可提高前处理和电泳的质量；轨道和链条在设备两侧，从根本上避免了油污滴落在工件上。AMAC输送机生产厂家也做了一些深入的研究开发工作。综合以上输送设备的优缺点，该汽车公司最终选用了目前在国际上比较先进的摆杆链机元，投资只增加了700万元。，3、工艺材料的选用工艺材料与生产成本密切相关。在保证涂层质量的前提下，比较工艺材料成本，不仅要比较材料的价格，还应比较材料的消耗量、生产费用(能耗等)，甚至还包括环保费用等。尽量选用低能耗、环保型的材料，是降低成本的有效途径。例如：选择中低温磷化材料，选择烘烤温度较低的电泳漆，可以降低能耗。档次，恰如其分地确定材料的性能指标，也是影响成本的重要方面。例如，对车身的电泳涂装而言，因其形状复杂，有腔形结构，所以要求电泳漆的泳透力高，但对形状简单的汽车零件，其电泳漆的泳透力要求不高。价格也较低。4、能源策略涂装车间是耗能大户，工艺设计中选择的能源政策直接影响车间的运行成本。涂装工艺据实际情况，选择供应充足，较经济的能源。用于前处理设备及空调设备较经济的加热能源是蒸汽或热水。用于烘干及废气处理较经济的能源是天然气或煤气。成本的角度考虑，很不经济。许多地方。不一定有充足的天然气或煤气供应，但现在各地的一公升轻柴油的热值相当于十一度左右的电，根据当地的油及电的价格，就可大概计算燃油进行直接燃烧处理。不但综合利用了烘干炉废气。还节省了废气处理装置及运行费用。关于第二节汽车涂装中的降成本方案设计实例一、概述降低汽车涂装的成本是汽车涂装业发展的趋势，通过优化电泳后水洗工艺可以简化电泳工艺流程，减少纯水的消耗与废水排放，降低纯水制造与废水处理成本；在本色面漆机器喷随着我国汽车工业的蓬勃发展，竞争也日趋激烈，降低成本、提高效益是汽车工业发展的必然要求，降低成本同样也是汽车涂装的发展趋势与要求，而优化涂装工艺方案是降低涂装成本的重要途径之一。尽管降成本任务迫切，但不能以牺牲质量、环保为代价，降成本必须进的质量、环保风险。涂装材料与涂装工艺密不可分，研究降低汽车涂装成本的工艺必须紧密结合汽车涂料的特性。汽车涂料制造业的竞争也要求汽车涂料制造商在开发、制造涂料的同开发低成本涂装工艺，给用户创造更多价值。下面提出两例汽车涂装中的降成本工艺方案构想，与汽车涂料制造商及汽车涂装同行共同探讨。二、取消电泳后纯水洗工艺1、现行的电泳后水洗工艺阴极电泳代表性工艺过程如图6-4所示。电泳后多道UF(超滤)水洗的作用是清洗电泳后漆膜表面的浮漆，并通过超滤液将浮漆带回电泳槽循环利用，以提高电泳漆利用率。纯水清洗的目的是进一步清洗浮漆，并清洗漆膜表面的超滤液，避免超滤液中的溶剂及其他小分子物质对漆膜质量造成影响。电泳后纯水洗的排放废水需进污水处理站集中处理，处理达标后排放；对含铅电泳漆电泳后的水洗废膜分离设备厂开发了一套电泳后封闭清洗系统，该系统采用特殊的RO(反渗透)设备，将电泳超滤液进行反渗透，电泳槽，以实现封闭清洗。该系统在部分汽车涂装线上得到应用，应用效果较好。2、取消电泳后纯水洗工艺的构想为了进一步挖掘电泳后水洗工艺中的降成本潜力，日本学者实验比较了电泳后有无水洗漆膜粗糙度基本相同，主要面的漆膜外观无变化，存在积液的部分出现流痕，漆膜的物理机械性能、耐盐雾性能、耐水、耐湿热及配套面漆的性能等均无变化，且其锐边耐腐蚀性能得到了提高。根据文中的分析，取消电泳后水清洗工艺的主要问题是要避免电泳后的积液，其探讨取消电泳后水清洗工艺的可行性。在底面合一的阳极电泳涂装中，试验过无电泳后水洗工艺对漆膜性能的影响，结果表明在部分漆膜外观质量要求不太高、涂装条件较差的阳极电泳涂装中存在电泳后无水洗工艺或电泳后只采用自来水洗的做法。为了在保证漆膜质量与材料利用率的前提下尽量降低电泳后水洗及其排放废水的处理成本，笔者根据以上的相关实验及应用情况，进一步推理，提出电泳后只采用超滤液清洗，构想，但有同行认为取消电泳后纯水洗会影响配套面漆的质量，尤其是又据搜集的相关方面的信息，国内某合资汽车公司计划根据外资方的试验结果，在新建性，进行相关试验研究，创造相关条件，争取将电泳后免纯水洗工艺应用装生产中。取消电泳后纯水洗工艺，简化电泳工艺流程，可以缩短电泳设备长度，减少电泳设备投入；在不增加电泳RO设备的情况下，简单实现了封闭电泳后冲洗，提高了电泳漆的利用率，减少了纯水的消耗与废水排放，降低了纯水制造与废水处理成本，有利于保护环境，符合涂三、面漆自动喷涂工艺方案设计以溶剂型金属面漆为主的机器喷涂典型工艺过程如图6-5所示。以本色面漆为主的商用车机器喷涂典型工艺过程如图6-6所示。目前东风汽车有限公司的商用车面漆主要采用本色漆，少部分采用金属漆，若兼顾金属漆与要求。从金属漆机器喷涂工艺流程中可以看出需要3个自动喷涂站，自动喷涂站的投资成本很高，而公司金属漆的产量很低，采用自动喷涂节省的金属漆材料成本不足以抵消自动喷涂站高额的投入，所以这种方案很不经济。为降低自动喷涂的投资成本，根据公司本色漆与金属漆的产量情况，计划金属底色漆采用人工喷涂，本色面漆与金属漆的清漆部分共用自动静电旋杯大限度节省投资，方案的关键是要论证1个自动喷涂机旋杯站(一道喷涂)能否替代原来需要2个自动喷涂机旋杯站(两道喷涂)的本色面漆喷涂。首先围绕机器本身进行理论计算。根据漆膜的厚度要求35~40μm，本色面漆的施工固体分min为验证一道旋杯喷涂本色面漆的实际效果，在现有的旋杯自动喷涂线上进行试验，只应用1个旋杯站，用现用的油漆，调整旋杯的油漆流量等参数，进行一道本色面漆喷涂，结果表明漆膜厚度可以达到工艺要求，漆膜外观质量水平与同样厚度的两道喷涂水平相当。尽管通过理论计算和试验验证，证明了采用1个旋杯站完成车身本色面漆喷涂的可行性，但不同喷涂机器、不同面漆材料可能存在差异。为保证这种工艺方式的稳定应用，希望涂料供就能更有把握地采用此工艺。第三节汽车涂装车间(线)的工艺设计汽车涂装车间(线)的设计包括工艺设计、设备设计、建筑及公用设计等。工艺设计贯工艺设计(或称概念设计)。师要对扩初高计进行优化、深化，然后向其他专业设计人员提出设计任务书及相应的工艺资料(有时要向有关的专业公司提出招标书)。在各专业完成总图设计后，要对各专业的设计必要时要把各专业的设计在平面图上汇总，发现问题及时反馈给相应专业设，进行调整。当某些专业由于某种原因不能满足工艺要求时，工艺设计应及时拿出调整方案。此外，工艺设计师还要负责各专业之间互提资料的协调工作。在所有专业设计完成后，工艺设计师要绘制最终的安装施工平面图。一、涂装车间的布置设计的程序、内容及相互关系在完成初步设计工艺流程图和设备选型之后，进一步的工作就是将各工段与各设备按生产流程在空间上进行组合、布置，并用管道将各工段和各设备连接起来。前者称车间布置，后者称管道布置(配管设计)。1、车间布置初步设计车间布置初步设计的最后成果是一组平(剖)面布置图(初)或一只布置模型加有关照2、车间布置施工图设计车间布置施工图设计的最后成果是最终的车间布置平(剖)面图，这是工艺提供给其他通道、道路的位置与要求；防火、防爆、防腐和物料及设备运输要求。它给设备设计部门提供容器与换热器的支脚形式与位置，管口方位等。对电气和仪表专业提供配电室，控制室位置，电器及仪表的安装位置，电缆走向，开关板和仪表屏位置等。3、管道布置设计简单的小型车间可以直接在设备图上进行管道布置，一般规模较大和较复杂的车间应在配管模型上进行三度空间的配管。管道布置的最后成果是：①经过补充和校核的车间布置平 (剖)面图，供设备安装；②管道布置图或配管模型加管段图，供管道预制与安装。二、车间布置设计的内容条件和依据1、车间布置设计的内容车间布置设计的内容可分为车间厂房布置和车间设备布置。车间厂房布置是对整个车间各工段、各设施在车间场地范围内，按照它们在生产中和生活中所起的作用进行合理的平面和立面布置。设备布置是根据生产流程情况及各种有关因素，把各种工艺设备在一定的区域内进行排列。在设备布置中又分为初步设计和施工图设计两个阶段，每一个设计阶段均要求平面和剖2、车间厂房布置设计的条件和依据 (1)设计的基本条件2)掌握涂装车间与加工、总装车间和辅助部分的相互关系。3)车间与原材料、工种和产品运输、动力输送和消防安全的关系。4)熟悉涂装工艺流程，原材料、工件和产品的贮存和要求，辅助设施要求。5)了解各设备和设施的特点和要求，要顾及日后安装、维护、操作位置、巡回路线和地段。6)熟悉有关防火、雷、爆、毒、卫生和环保要求和标准，以便确定车间厂房的有关等级。、仪表、电气、给排水、采暖通风等专业和机修、安装、操作和管理等方面的需要。三、车间布置的依据主要设计规范和规定的名称，详细内容见有关的标准和规范。2.设计的基本依据和基础资料①对初步设计需要带控制点生产工艺流程图，对施工图设计需要管道仪表流程图；衡算数据及物料性质(包括原料、中间体、副产品、成品的数量及性质，三废的数据及处理方法)；③原材料、工件、产品的贮存和运输要求；④车间设备一览表(包括设备外形尺寸、重量、支撑形式及保温情况)；⑥车间定员表(除技术人员、管理人员、车间化验人员、岗位操作人员外，还包括最大班人数和男女比例的资料)；厂区总平面布置图(包括本车间同其他生产车间、辅助车间、生活设施的相互联系，厂内人流物流的情况与数量)。四、车间布置设计原则、内容和要求1.车间布置设计原则①最大限度地满足工艺生产包括设备维修的要求。②有效地利用车间建筑面积(包括空间)和土地。③要为车间的技术经济指标、先进合理以及节能等要求创造条件。④考虑其他专业对本车间布置的要求。⑤要考虑车间的发展和厂房的扩建。他车间在总平面图上的位置合理，力求使它们之间输送管线最短，联系最方便。⑧考虑建厂地区的气象、地质、水文等条件。⑨人流物流不能交错。2.车间厂房布置内容和要求车间厂房布置包括车间平面布置和立面布置，主要取决于生产规模、生产流程、生产种类、地形和地形条件。它必须满足工艺要求，同时也应符合国家的防火卫生标准等各种规范和规定。 (1)车间平面布置的内容和要求1)车间平面布置的内容一个较大的涂装车间(装置)通常包括下列组成。①生产设施包括生产工段、原料和产品仓库、控制室、露天堆场或贮罐区等。②生产辅助设施包括除尘通风室、变电配电室、机修仪修室、化验室和贮藏室等。③生活行政设施包括车间办公室、工人休息、更衣室、浴室、厕所等。④其他特殊用室如劳动保护室保健室等。车间平面布置就是将上述车间(装置)组成在平面上进行组合布置。车间厂房的基本部分确定以后，就可按照生产工艺流程和一些重要设备进行平面布置试排。设备布置时应确保生产工艺流程，减少物料用转量，便于工作和设备的维修。提高工艺和机械化水平。管理和安全，设备与墙壁之间的距离，设备间的距离、运喷漆室出口和烘干室人口之间≥2m打磨、抛光和补漆工位与喷漆室或浸漆槽出人口的间距≥5m应考虑装卸方便。各设备和厂房构件之间的距离可参见图6-7。从工位到最近的向外出口或楼梯口距离一般不大于75m。多层建筑物内不大于50m。对运输链的驱动站和拉紧装置，漆前处理、电泳、喷漆设备的辅助设备等都要考虑留 (2)厂房的平面型式、跨度和高度对涂装车间来说，多数情况是长方形，这样设备布置弹性大，有利日后发展，也有利于自然采光和通风。工艺、设备、自然采光和通风及建筑造价来确定。厂房高度由设备高度和传输方式所确定。在采用悬链运输时不低于6．Om，用吊车和涂装大型工件时不低于8．Om。在厂房高度不高时，可在局部工位挖坑来满足工艺和设备的要3、生产辅助设施的布置和设计 (1)调漆间工粘度，过滤后装入带盖的桶中送往涂装车间或用泵和管道系统连续压送到工位。后者适用为便于搬运涂料和溶剂，调漆间常设于原料仓库一端。在涂装车间内设调漆间一般布置在一端，用砖墙隔开，或设在独立的房间内。在涂装车间设调漆间，一般只贮当班用量的油漆；独立建筑物，规定的涂料库存量为5~7天。而溶剂建调漆间设在建筑物的阴面，室温15℃左右。电器设备、地面铺设、通风等都应满足安全防自动输漆系统，涂料输送到各喷漆点，并不断循环，提高工作效率，降低材料损失，不断低过滤和调整粘度，确保涂膜质量。 (2)化验室涂装车间应配备一个常规检验的化验室，用于检查送往涂漆工位的涂料质量，漆表在涂装车间内设调漆间处理和电泳涂装等的工艺参数和涂层的质量。化验室应装备相应的检测仪器，这取决于涂装工艺特性。车间化验室面积一般13~30m2，1—3个化验员。其他像检修、生活行政设施面积根据车间规定而定，通常和化验室一起，设在车间的一端。五、汽车涂装车间对涂装环境的要求1.涂装作业采光和照明一般汽车涂装车间采用轻钢结构、全面封闭、强制性通风换气、自然光照及局部人工照明的房布置工艺流程线，辅房安置辅助设施及贮存生产辅料，并在主要出入通道设涂装作业要有适当的照度，其基准见表6—1。车间照度取决于窗户采光、照明和室内物在涂装车间内设调漆间的亮度等。置窗户、天窗引入自然光，但要避免日光直射。窗户面积为在不能采用自然光的场合，可用人工照明。但整体的照明亮度必须均匀。在涂层检查、喷漆室、修补涂层等精细操作工位，还应使用局部照明。为了便于正确识别涂料颜色，这些工位宜采用天然日光色光源或天然白色光照明。在一般场合就采用普通日光灯即可。建筑物表面采用较高反射率的材料，其功能是提高室内照明度。天花板反射率在85％以上，墙壁上60％~70％，地面为20％~30％。2.环境、温度和湿度涂装施工对空气的温度、湿度等均有一定的要求。使用水帘式抽风降温系统，利用引入室外的新鲜空气，通过蒸发降温这一种自然现象来达到降温和湿度的目的。涂装车间的温度和湿度对涂料的施工性能和干燥性影响很大，气温在5℃以下，涂料干燥极慢；湿度在85％以上易产生涂层发白现象，使涂膜性能下降。应当避免在寒冷、高湿水帘式抽风降温是在厂房的一端装上专用负压机及相关配件后，将厂房内部的空气往外导入经过水帘系统的外界空气，当水分蒸发时来降低空气中的温度。工厂内利自外界导入充分的空气，并带走厂内人员、机器等所排出的热新，使环境、温度和湿度湿度的目的。的温度、湿度要求也不同，大致情况可参见表6—2。结露时必须烘干。3.空气清洁度在轿车车身的油漆表面，如果有几粒突出的灰粒，将给表面质量带来十分不良的影响，会给客户留下不好的第一印象。如果灰粒在油漆的最表层，并且粒径不大，尚可通过打磨、抛光的办法进行处理后报交，否则只能返工。国外汽车厂规定的返工率为25％，包括整车返工和局部返工。出口车的返工率在50％左右，每返工1辆车要多消耗8kg左右的油漆，并且浪费节拍和能源，人力、物力上的浪费十分可观。通常返工1辆车，需浪费涂装材料600元，加上人工、能源等总计在1000元以上。一些和整车配套的零部件厂，其返工率更高。某保险杠厂由于灰粒过多，一次报交合格率不到10％，打磨、抛光后也不到40％，给配套的一件大事。到优良的涂膜，必须采取适当的防尘措施。—4。4.通风净化与换气害物浓度保持在国家规定的允许浓度以下，确保操作工人的身体健康。车间通风量＝[车间空间(m3)]／(6~10)(m3／min)通风量也可根据溶剂的挥发量来确定。一般溶剂的挥发扩散速度≤0.1m／s。则在刷涂和浸涂工作间内的空气流速度取0.3~0.5m／s；喷漆时，空气流速0.8~1.Om／s，以免漆雾吸入肺部，但不宜过大，否则漆雾飞散，涂料损耗大。在室外喷涂时，风速以1.6~3.4m通风净化与换气实例(图6—6)江铃涂装车间的通风空调改造：原来的送风机继续使用，恢复送风机涡旋风量调节装置，能手动调节送风机风量；更换3台送风机传动皮带，调整皮制冷、喷淋加湿集成－二次加热－F5袋式过滤－壳体，包含了除风机外的空调设备(见图5.汽车涂装防火防爆车间里，以涂装车间最为复杂和庞大，而其消防系统的设计更是涵盖按生产过程中使用或产生易燃、可燃物质量，并便于人员安全疏散，整个涂装车间可划2、耐火等级确定一级：闪点<28℃，高度挥发性和燃烧性，如汽油、丙酮、二甲苯均属此类。根据防火规范和《火灾自动报警系统设计规范》确定保护对象等级。经过查阅，按照现行规范，涂装车间不属于任何等级的保护对象。那么为什么我们还要设计消防系统呢？根据涂装工业的规范和惯例，从其危险性和出于对人身安全的考虑，车间要设置人工报警按钮和警报装置，CO2气体灭火系统，水喷淋系统等灭火设施，那么就势必要有一个联动系统来统一监视火灾危险场所和控制灭火设备的动作。因此车间要设置警报、涂装车间应做一级防火，电器设备全部采用防爆型并配套足够的在电源中断、排风停止、油漆管路损坏引起涂料漏淌到地面时，易燃物大量扩散到空间中，出现紧急状态。紧急状态时的危险程度可按下式计算：式中Vp一一易燃易爆混合物体积；10——安全系数。房间有效空间等于车间面积(y)扣除设备占有体积，大约为：V′＝0.8V2若lOOVp／V′<5％，那么溶剂散发点为中心的半径5m范围有爆炸危险，其余区域正常。2按5min内蒸气充满房间设定的C02瓶数量和喷射嘴数目。6.涂装车间地面与防静电涂装车间地面涂覆耐化学性的塑胶涂层，便于冲洗，保证涂装车间的整洁、彻底无尘化的要求。塑胶涂层地面防静电：在施工当中，涂装时不可避免地要发生摩擦，产生静电。地面涂覆耐化学性的塑胶涂层，便于防静电。六、厂房布置设计步骤厂房布置的设计方法和技术，一直是汽车工业工程领域不断探索的问题．自汽车工业革命以来研究出了许多手工设计、数字分析和图解技术，60年代以来，又发展了计算机辅助厂房布置，在众多的布置方法中，以r·缪瑟提出的系统布置设计slp(systemlayoutplanning)最十分普遍；这种方法不仅适用于汽车厂房和生产系统设计，还可以用于办公楼等设施设计。车间厂房布置设计可按两个阶段进行：即布置草图和布置图。1.厂房布置草图面布置开始。首先工艺设计人员应对工艺流程、所有设备尺寸、结构及其要透彻，同时要有清晰的立体概念。另外，要和非工艺图上。先布置好主体设备，再逐一计算每个辅助设备空间和辅助场地，以及其他辅助设施所楼梯、通道占用的位置、面积和空间，以及设备与墙面间的距离。一切考虑妥当后就确定厂房的平面尺寸，完成厂房平面布置草图。2.厂房布置图厂房布置图包括平面和剖面图。厂房平面布置应包括：①厂房建筑平面图，标出边墙轮廓线、门窗位置、楼梯位置等；②设备外形俯视图、流程号；③设备定位尺寸；④操作平台等辅助设施示意图，主要尺寸、标高；⑤传送悬链的平面位置尺寸；⑥地坑、地沟位置、尺寸和标高，辅助用房位置、尺寸。厂房剖面图应包括：①建筑剖面图，建筑高度；②设备高度定位尺寸及支撑形式；③传送悬链的标高、定位尺寸及支撑形式；④操作平台标高、定位尺寸；⑤地坑、地沟位置、深度，像设备、悬链、操作台都应有剖面图。3.厂房布置设计实例 (1)钢圈油漆工段平面布置实例钢圈需要优质防腐蚀涂层保护，涂层总厚度40μm，需采用沥青底漆和清漆各喷一次、烘一次，作为优质沥青涂层需200℃高温烘干。此实例采用氯醋共聚物底漆和磁漆(黑色)。它们的干燥规范如下。作为仅采用实例的平面布置图参见图6—7。采用地面输送机间歇式移动，前处理后烘干水分→自动喷涂底漆→强制干燥(蒸汽加热)→自动喷清漆→强制干燥(蒸汽加热)→台车装配车间。车轮涂层的技术要求不高，涂漆方法和涂装工艺都比较简单，而轿车的涂层技术等级要求很高，需要采用先进的涂漆方法、严格的工艺条件和复杂的涂装工艺来完成；整个涂漆过程，相应的平面布置也复杂的多。 (2)大量生产的轿车车身油漆车间平面布置实例(图6—9)油漆车间一般分为三层结构。上层为噪声区，供风、排风空调系统及热回收区；中层为低噪声区，布置主要生产设备，像喷涂、烘干及人工作业区等；底层布置辅助设备，像供料、加料、供水、输漆及废水处理等辅助设施。平面布置时应分若干区：高温区、产尘区、高洁净区。各区彼此分开，同类放在一块，有利于表面装饰质量的提高和保证。像烘干室是高温区，打磨室是产尘区，喷漆室和烘干室要求高洁净度。那么在乎面布置时就从这些方面进行考虑，像喷漆间、烘干室都是并排放在一个区域；而打磨室放在远离高洁净区的一端。实例的涂装工艺是：漆前处理→干燥→冷却→电泳底漆→烘干→冷却→喷二道底漆(中涂)→闪干→烘干→冷却→车底喷防震消声隔热浆→湿打磨→干燥冷却→湿碰湿二道面漆缺陷：修正打磨→干燥→屏蔽→补漆→局部烘干→检查→装配。一条推式悬链输送；涂消声浆后，转入二条地面输送线。湿打磨和风动打磨⑤检查后缺陷：打磨→修整→补色→手提式红外线辐射板局部烘干。 (3)北京现代30万产能改造后的涂装车间平面布置实例北京现代30万产能改造后的工厂涂装车间增加了大量的送风系统和降温除尘设备，有效的控制了涂装车间空气中的粉尘颗粒并且改善了工作环境，有助于喷涂质量的进一步提升。喷涂机器人数量也从以前的24台增加到48台，其中底涂密封胶机器人6台，底喷防震胶机器人4台，中涂和上涂机器人38台。车身的清洁工作也由3台擦净机来承担，喷漆前的电泳处理也变成了全自动控制。目前，涂装车间能喷涂包括出租车在内的北京现代上市的所有车型共17种颜色，而且根据订单的情况，生产线上任意连续两辆车的颜色是可以不同的。即使以后新增车型的颜色不在17种之列，只需改变喷涂设备的控制程序，便能满足原子能色增加的要求。而且为了满足顾客多样化的要求，涂装车间还提前预备了可生产5种北京现代涂装车间采用德国杜尔公司制造的生产线，汽车在喷涂车间要经过清洗车身、着色三个程序。首先要洗去车身钢板存放在仓库里时需要的防锈油、洗360度的喷淋冲洗完成的，从脱脂槽里走出来的车身每个角落都一尘不染，然后进行表面调整工序和钝化工序，为下一步的磷化处理打下基础，使整个车身更加有效的形成致密平滑的磷化膜。当完成了表面磷化处理后就开始进行电泳和喷涂处理。涂装车间在影响涂装品质的关键工序全部实现自动化、机械化，如前处理电泳使车身在工艺槽中360°翻转，同时可以在槽液中不停摆动，提高了车身内腔的处理效果及泳漆率，使喷涂死角都得到了充分的处理和电泳，有效保障防锈防穿孔。输送轮处于槽体外侧，槽体上方没有输送设备，避免了油污等杂物对槽液的大减少了电泳漆缩孔。中涂和面漆线采用自动涂装机喷涂车身外表面，确保了品质的稳定和一致性。3．美国道奇卡车厂轻型卡车涂装生产线平面布置实例(1)工件(材质为镀锌钢板)产926辆，工作制度二班制。(2)涂料(PPG)车身下半部；可喷涂密封胶(灌装后亦可挤压)：车底喷漆；密封胶(1.91。)80％用于内表面；20％用于外表面(喷)。(3)前处理剂(PPG)脱脂剂：CK488(或CK420)用于焊装车间高压冲洗；60~70℃，13.7MPa，碱性—防锈；min表调：每天更换；整个涂装车间分高温区、产尘区、高洁净区几大块。特别是高洁净区，含尘量＜30000粒／出设备区域。由于车间清洁度要求很高，整个车间是封闭的，送风经过滤；为了保证各区的洁净度等级，设备必须按区布置，特别是喷漆室区域，再加一整体密封室隔离，出入口的密封门靠微正压来保证，形成一个超高洁净区，使返修率从30％降至8％。前处理至电泳涂底漆，设置于车间一侧；另外还要有足够的面积安排检修、修补。在主生产区内，还要从空间立体角度来安排贮存、辅助设施、计算机控制室和快速分析室。辅助设施像滤油滤渣、超滤装置、去离子水装置、配料罐和泵、风机(联合的送风系统)等，分别于脱脂、磷化、电泳的各自主体设备下面和附近进行布置；送风过滤系统(风机等)布置于最上层mmm，屋架高度13.7m，全钢结构，地面通道涂漆防起灰。电力安装容量24000kVA，烘道热源为煤气。集中的双联喷漆室循环水池，循环水量积放式悬链和地面链总长8108m。整个工艺过程如下。(1)焊装车间白件(碱性清洗剂高压预清洗过)进入油漆车间上空最上层推式悬链贮存链。(4)进入九室联合前处理机过滤装置，2套过滤槽)。。自动滤纸(2套)过滤装置)。⑧去离子水洗：循环去离子水、浸渍。。⒀去离子水洗：去离子水装置。⒁电泳漆膜打磨：未用，滴水。⒆转入地面链，地面链高度800mm。 (21)压缩空气吹灰：喷嘴于上方，地面栅格浅水池接灰；离子化空气，喷嘴自动打开。 (22)密封：平行2条，按单色、双色分流；每条4个机器人，两侧排列；每辆车密封m；人工擦洗，密封平台高度2m(保证清洁度)。 (23)密封胶烘干、闪干。 (25)10#喷漆室：离子化空气吹净，粘性纱布擦净、喷底色漆、闪干、喷罩光漆、闪干、烘干、强制冷却、再屏蔽。 (26)单色车、双色车的第二色进入11#和12#喷漆室：双色车在喷漆后，在喷漆室内人工12#有12台喷涂机器人，11#有10台喷涂机器人，另有10#或12#喷漆室工序如下：a吹净，粘性纱布人工擦净；c内饰外露边缘部分；f.两侧各3台机器人喷前围、后围及整个车身；h面；j.手工补漆；k车身；l揭屏蔽、擦净，喷漆室置于2.4m平台上，下部设空气过滤器和加热器。 (27)闪光漆烘干、强制冷却。 (28)检查。 (29)小缺陷修正抛光：刀片刮平、喷异丁酮、1500#砂纸打磨、涂抛光膏，羊毛轮、绒布 (30)严重缺陷：打磨、溶剂擦洗、屏蔽、补漆室、烘干冷却、检查。 (31)蒸汽试验：个别车身经试验检验涂层湿附着力。 料。 (33)转入内饰。为了保证清洁度：烘道每天清理一次；地面运输链用透明塑料薄膜封闭。前处理及电泳槽附近设一快速分析室和电器控制室。交换和冷却器控制于32℃；循环管路送至喷漆室，并设自动颜色转换器，换色清洗废漆和废溶剂排人喷漆室平台下的收集槽内。第四节涂装一体化涂装工艺设计技术一、概述涂装材料、涂装工艺、涂装设备、涂装管理是汽车涂装的四大要素，相互之间相辅相成，球关注，并已成为人类最迫切研究的课题。汽车及其零部件的涂装是汽车制造过程中能耗最高且产生三废最多的环节之一。因此，减少涂装公害、降低涂装成本、提高涂装质量一直是近十多年来，涂装工艺及设备的进步主要体现在环保型涂装材料的应用，减少废水、废渣的排放，降低成本，优化汽车生产过程等几个方面。由于涂装材料的进步，车身涂层体系的设计也有了革命性的进展，几种典型的新涂装体系及新技术已经或即将用于工业生产。我国目前的涂装工艺及设备总体相当于欧美10年前的水平，有些企业在新涂装线上采用了一些当今国际先进水平的新设备。表面先喷涂粉末涂料，待热熔融后再进行电泳涂装，随后粉末/电泳涂膜一起烘干。使用这种工艺约可减少60%的电泳涂料用量，用m漆和中涂层，取消中涂及烘干工序，从而VOC泳工艺：采用两涂层电泳材料，用第二层电泳(35~40μm)替代中涂。电泳工艺自动化施工稳定可靠性高，一次合格率高，材料利用率高，设备投资少(不需空调系统)，因此可节省费用的48%，减少了维修频次及传统中一体化涂装工艺(三涂层概念)：采用与面漆同色的功能层(15μm)替代中涂，功能层二、一体化及无中涂工艺 (3C1B概念)一体化涂装(Integratedcoat)工艺是采用与面漆同色的功能层(15μm)替代中涂，功能层与面漆底色湿碰湿喷涂，在一条线(面漆线)上完成，生产过程简化，省去了中涂烘干线。在此基础上，又有无中涂工艺(PrimerlessPaintSystem)得到应用。该与耐UV电泳工艺比可以节省电泳漆40％。如图6-10所示，无中涂工艺涂层厚度最低，材FIAT等公司也已经开始或准备应用此工艺。我国有的汽车厂也在装饰性要求不高车身上不用中涂，而没有对使用的底漆或面漆做任何改进，这是以牺牲质量为代价的降成本，不能称其三、钢板和塑料制品一体涂装车身的外饰件及部分覆盖件往往使用高分子材料(或高分子复合材料)，由于传统的塑料涂装和金属涂装差异很大，一般不在同条线上进行，这样经常出现同一辆车不同材质零件欧美一些汽车公司在某些车型上应用高性能塑料,可将塑料件直接装在白车身上，同金属车身一起涂装。如图6-11所示，可耐200℃的塑料翼子板可在电泳前或中涂前安装到白车身上，中涂面漆一体喷涂。我国有的汽车合资企业已经与国外同步应用此技术。另有一种技术路线，是开发可低温(80℃~90℃)固化的高性能中涂和面漆，不但可以达到上述目的，同时可以取消保险杠涂装线，降低烘干能耗，减少CO2排放。这条路线在日本处于探索试验阶段。第五节汽车涂装的安全、环保设计一、概述合理的安全生产管理方式是保护工作人员安全和健康的基础，也是企业安全生产的根本要汽车的涂装作业涉及多种危害因素，其中最突出的问题是在涂装原辅材料中，多数存在燃烧、爆炸和毒性等理化特性，有些物料在作业过程中还有粉尘危害。此外，工业化涂装还大量使用化工、机电、输送、加热和燃烧等设备，所以危险、有害因素存在于涂装生产的各个工艺环节。涂装生产的作业过程中，其工艺设备、原辅材料等的职业安全与卫生问题一直比较严重，因此，涂装生产被国家环保部门列为作业危险性较大的生产方式。汽车涂装过程排放的水污染物如树脂、表面活性剂、磷酸盐等可造成严重污染。汽车涂装废水成份复杂,排放无规律,故水质变化大。国内汽车涂装废水处理经验证明,采用物化—生化法处理工艺,可使排水中的CODCr≤100mg/L,PO43-(P)≤0.5mg/L,工程设计中应注意水质均衡、高浓度废水预处理、保证足够的生化时间。汽车涂装废水污染物种类较多,水质、水量波动较大,工程、工艺设计时需对源头水进行分流,并对高浓度废液进行分质预处理,以提高设计一直是一件非常有意义的大事。二、涂装洁净度(清洁度、污染度)的重要性涂装清洁度系指涂装环境的清洁度(含尘量)、被涂物面的清洁度、涂装用水的水质、清洗水的污染度、空调供风和压缩空气的洁净度等。尤其是在高装饰性涂装(如轿车车身、家用电器和塑料件涂装)场合显得更加重要。要得到优质的涂层，必须注意涂装的洁净度。可是涂装生产本身是较脏的，许多工序产生尘埃和废渣(如打磨、抛光工序产生打磨抛光灰、喷涂工序产生过喷涂漆雾、磷化工序产生沉渣、烘干工序产生油烟等)，如果不能及时清除，则将污染环境和造成被涂物的二次污染，直接影响涂装质量和作业环境。目前，引进的高水平的涂装生产线和已注意到涂装洁净度重要性的设计人员(单位)设计的水的净化设备等)，在工艺设计中按高级洁净、洁净和一般洁净分区布置，确保各工序都在专用设备中进行。清洁卫生管理也得到加强，有的公司为确保涂装车间的整洁，将涂装生产线清洁工作委托专业的清洁公司来做。在工业涂装工艺设计时，必须充分重视涂装洁净度，采取必要措施实现之，确保产生尘埃、挥发性有机化合物(VOC)的工序一定在专用设备中进行，以确保涂层质量和作业人员的身体涂装洁净度的具体控制基准为涂装用自来水的水质≤200μS;磷化后、电泳后的最后一道水洗和湿打磨后用的纯水水质≤10μS；按工艺要求应严格控制各道水洗用水的污染度。按不同等级涂装要求的供风清洁度提供净化过的空调风；涂装车间的厂房换气≥3次/h夏季≥3次/h;冬季为节能供排风量1次/h，其余为循环风)。三、淘汰有严重危害性的涂装材料及涂装工艺 (1)积极推广有利于人类安全健康的涂料和涂装工艺； (2)禁止使用含苯的涂料、稀释剂和溶剂； (3)禁止使用，甚至严禁使用含铅白的涂料； (4)限制使用含红丹的涂料； (5)禁止使用含苯、汞、砷、铅、镉、锑和铬酸盐的车间底漆； (6)严禁在前处理工艺中使用苯； (7)禁止使用火焰法除旧漆； (8)禁止在大面积除油和除旧漆中使用甲苯、二甲苯和汽油； (9)严格限制，甚至禁止使用干喷砂除锈； (10)限制使用含二氯乙烷的清洗液； (11)限制使用含铬酸盐的清洗液。四、汽车涂装车间环境风险设计和分析1、环境风险污染源:根据HJ/T169-2004《建设项目环境风险评价技术导则》中的有关规定，本项目环境风险主要存在于涂装车间有机溶剂在贮存、使用过程中可能导致的泄漏、火灾和爆炸，所引起损害。本项目有机溶剂用量为15t/a，其中二甲苯约为1.6t/a。所使用的有机溶剂为二甲苯、醇类、酯类。不含有毒性相对较大的苯、甲苯。醇类为丁醇、戊醇，不含甲醇；酯类为醋酸丁酯。溶剂贮存于联合厂房专用易燃品库房内，库房的最大贮存量为15t，生产场所最大量超过1t。根据HJ/T169-2004《建设项目环境风险评价技术导则》中的有关规定，二甲苯述临界值，因此，贮存间和涂装车间每个功能单元(中涂和面漆)均不为重大污染源2、主要环境影响问题对环境的主要影响：如果贮存灌破损或爆炸，则有机溶剂会泄漏一是对有机挥发，形成含二甲苯的有机溶剂废气对操作场所(车间)以及车间外环境空气的影响；通过车间排水管道以及市政下水管网，进入河流中等，则会对地表水带来严重的有机污染(苯和COD)。事故发生后产生的污水可直接进入厂区污水处理站事故调节池，可避免有机溶剂直接通过管道流入地表水环境中的污染事件的发类污染事故，有机溶剂的风险事故发生几率极小。3、环境风险防范措施为避免该类事故的发生，并减轻事故发生过对环境的危害程度，建议采取如下措施： (1)将有机溶剂存在于专用易燃品仓库内，在满足生产要求的前提下，尽量减少贮存量，不应超过100t的临界量。库房地面应做防渗处理，不设排水管道，并加强通风，同时， (2)厂区平面布置应符合防范事故要求，有应急救援设施及救援通道，便于应急疏散。 (3)应建立有可燃气体、有毒气体自动检测报警系统；紧急切断及紧急停车系统；防火、防爆、防中毒等事故处理系统。 (4)加强企业管理，规范操作规程，车间内禁止烟火。 (5)应建立完善的应急预案领导小组，应有完备的应急环境监测、抢险、救援及控制措施，并配备应急救援保障设施和装备。五、前处理废弃物零排放(3R化)技术设计1.福特汽车高效、环保的涂装新技术前不久，福特汽车公司正式对外发表了高效、环保的涂装新技术。该项新技术能有效地将汽车涂装过程中所特有的挥发性有机化合物、CO2的排放分别降低10％和20％。而且，每辆车的制造成本也将降低7~11美元。减少涂装公害和降低涂装成本一直是汽车涂装技术发展的主题。汽车涂装技术的发展趋势应是从材料、工艺、设备等方面不断地追求更高的质量和效率、更少的材料和能源消耗、减少直至消除三废排放，在此基础上降低成本。除新的涂装材料使典型汽车车身涂装工艺不断优化外，涂装材料厂家近几年逐渐开始重视联业，着眼于更大幅度地简化汽车涂装工艺和降低成本，创造了一些新技以大大缩短新颜色面漆的开发周期，而且可使新车生产到售后修补整个体系的新颜色在质量一致的前提下实现完全统一，将使根据汽车用户需要立即供应新色面漆成为可能；PPG和汉高公司都相继开发了可满足汽车车身要求的卷板前处理和防腐涂料，使应用预涂钢板制造汽车车身成为可能，这将大大简化汽车车身制造工艺，可能使汽车车身涂装此外，新工艺和新涂装设备及喷涂技术将被进一步得到推广应用，尤其是简化的工艺(例如值得一提的是，钢板和塑料制品一体涂装也将成为一种趋势。车身的外饰件及部分覆盖件往往使用高分子材料(或高分子复合材料)，由于传统的塑料涂装和金属涂装差异很大，一般，这样经常出现同一辆车不同材质零件的面漆出现色差的问题，多种控制底解决。随着材料技术和涂装技术的进步，现在可以在同一条线上进行欧美一些汽车公司在某些车型上应用高性能塑料，可将塑料件直接装在白车身上，同金属车身一起涂装。可耐200℃高温的塑料翼子板可在电泳前或中涂前安装到白车身上，中涂面漆在日本处于探索试验阶段。2、节省资源及减少CO2排放量环境设计降低能源消耗是降低涂装成本的主要手段之一。涂装车间是工业产品制造济规模的轿车车身涂装过程中的柴油能源消耗为100L／台左右；其中烘干总耗热量大于4.18x108J/a；C02发生量62.0kgC/台；耗水量约0.5t/台(轿车车身面积以80m2/台计)。液电泳后清洗工艺；符合节能要求的新型涂料及涂膜固化新方法；简化的“湿碰湿”烘干工艺(如2CIB，3ClB工艺)，双组分低温烘干涂料及其喷涂技术，机械手自动静电喷涂技术；喷漆室、晾干室供风循环使用技术等。第六节汽车涂装工艺、设备、环境设计及评价一、概述近几十年引进的现代化的轿车车身涂装线(车间)的工艺水平，自动化程度、涂装质量、涂装管理等方面已与国际接轨，所存在的最大差距是环保问题(涂装公害)。如德国轿车涂装线的VOC排放量(35g/m2)已达到环保标准；我国目前汽车车身涂装还是采用有机溶剂型汽gm量上无限制，稀释到许可浓度即可。所采取的措施是大烟囱高空排放。随着世界各国对工业废弃物(如VOC,C02,污水、废渣等)的限制逐年严格，我国也将颁布法规限制VOC、CO2等的排放量。根据世界工业涂料的发展趋势和我国环保法规要求的体分涂料等)逐步替代现用的有机溶剂型涂料。二、涂装工艺及设备的对比、考核建议将下列具体的经济技术指标作为同类型涂装线(车间)工艺设计的先进性、合理性、经济性等工艺水平对比、评价的依据。1、涂装线(车间)的基础数据a.年产量以涂装面积(m2)或涂装生产台数表示。如汽车车身、车箱、集装箱等大型被涂物可以生产台数／年表示，或套数／年表示。c.工作人员总数(人)，其中基本生产工人、辅助工人各多少。d.设备总台数(台)，其中生产设备台数。e.总面积(m2)，其中占地面积、生产面积和辅助面积各多少。f.能源总消耗量(电或燃料耗量)kW/m，其中电力安装总容量(kW/h)、烘干室和喷漆室 (含供风系统)耗能各多少。g.工艺投资(万元)。2、经济技术指标a.每人年产量(m2/人或台／人)。b.每个基本生产工人的年产量(m2/人或台／人)，或每台(套)被涂产品的劳动量(工时／台)。c.每平方米生产面积和占地面积的年产量(m2/m2或台/m2)。d.每台(套)被涂产品的工艺投资(万元／台)。e.每台(套)被涂产品或每平方米被涂面积的运行成本(涂装成本)，元／台或元/m2.f.工艺投资或工程总投资(含土建费用)在满足负荷生产条件下的偿还期(年、月)。g.每平方米被涂面积的VOC排放量(g/m2)。h.每台(套)被涂产品的总耗能量(kW/h)和C02排放量(kgC/台)。i.每台(套)被涂产品或每平方米被涂面积的耗水量(m3/台或升/m2)；污水处理量(m3/台)。j.每种涂装材料的利用率(％)和单位面积的消耗量即消耗定额(g/m2)。k.涂装生产线的利用率(％)；主要涂装设备的有效利用率(％)；如自动静电喷涂机，机械手和喷漆室等主要关键设备在每个生产节拍中的有效利用时间等。在调查研究国内外各类涂装生产线的上述经济技术指标的基础上建立数据库，作为比较工艺设计方案、工艺设计水平及合理性评定的依据。每项涂装工艺设计说明书中应有上述经济技处处精打细算，并善于总结经验教训。只有这样，才能设计出高水平的少投入多产出的优秀的工艺设计；才能使企业在市场竞争中战胜对手，具有竞争实力。三、工艺设计评价与展望1.工艺设计评价a.工艺选择恰当。采用的涂装工艺应满足产品级别与生产纲领的要求。b.工艺布置合理。各种涂装工序、生产及辅助设施应功能齐全、物流通畅，能够按区域化实施微正压洁净分区布置，且满足生产管理要求。c其功能不过剩，以保证涂装质量。d.遵守国家法规。工艺设计要严格执行国家法规，应符合消防、环保、安全、卫生等国家法规中的各项规定。e.投资额度合适。结合实际情况，在自身投资环境允许且经济的基础上，采纳先进的涂f.厂房及公用设施配套齐全。厂房及公用设施符合涂装工艺施工要求。g.涂装工艺管理体系要可行、可靠。涂装工艺设计技术文件及工艺管理方面的规范、制度及文件应齐全。计算机监控系统、质量信息网络及自动记录分析系统应符合涂装线的建设规模和管理要求。2.工艺设计展望通过近十几年来国内大型汽车车身涂装线的不断建设，国外的各种新涂装技术被逐渐吸收采纳。我国涂装工艺人员已基本上撑握了世界上的最新涂装工艺。因此，由国内工艺人员设计的涂装线更能充分体现中国的实际情况，且更实用。未来，我国汽车车身涂装工艺的应用和发展趋势一定是使用环保型涂装工艺。对今后新建的大型车身涂装线的工艺设计，应该充分考虑采用环保型涂装工艺的可能性，做好满足未来国家制定的环保法律、法规的准备。2四、节省资源及减少CO排放量环境设计21.美国福特新型环保油漆技术节省成本15%美国汽车制造业巨头福特公司刚刚试验出一项新型环保油漆技术，在节省成本的同时还15％的二氧化碳排放量。款式也越来越“炫”。人们往往会为车身锃亮的油漆啧啧称奇，却鲜有人会注意到其制作工艺。福特公司的新型环保漆之所以能够减少这不仅间接增加了二氧化碳的排放量，还释放出一些有毒挥发性有机物。而且一旦车辆被剐间才能取回爱车。福特公司凭借这项新技术夺得“最佳技术奖”。使用这种油漆，可以节省车主的等待时间，降低修理费用，减少维修工人工作量。福特公司表示，完成同样的工作量，油漆用量仅为原来的85％。经济效益相当可观。保秘诀在于，它的配方中，彩色