1、东风日产花都工厂保险杠涂装二线工艺设计及建设王 圣 东风日产乘用车公司 概述: 本论文系统地介绍了花都工厂保险杠涂装二线项目建设的背景、工艺设计方案、 设备式样及选型。再结合一年多的生 产实绩， 说明该生产线在 产品品质、生产能力、设备开动率等方面完全达成设计目标；本线水平达到了国内领先水平。关键字： 3C1B 工艺、宽窄幅 喷涂、微雾喷雾降温、节能、按台支付、备件管理一、前言自上世纪 60 年代，为提高汽车的安全和环保节油性能，部分外饰件和内饰件材质开始塑料化，据统计目前的一辆轿车塑料件用量已经超过 150kg，占整个轿车质量的 20%左右。随着塑料件在汽车中的运用越来越多，其装饰性和耐久性
2、要求也越来越高，部分要求与车身同色且要具有与车身相同年限的防腐能力。塑料件涂装越来越重要且必不可少。2006 年东风日产乘用车公司委托 DURR 公司设计了保险杠涂装 2 线，其项目工艺流程由东风日产制定，其他设备设计、制造、安装、调试等是由 DURR 公司负责的交钥匙工程。该线采用了当前最新涂装技术，和当前国内主流厂家的保险杠涂装线相比，主要体现为：工艺完整而简单化、品种多而柔性化、节能技术多样化、核心技术领先化、管理技术创新化。二、工艺简介2.1 基本设计条件本生产线的设备年工作日 251 天，2 班/天，8hr/班，设备负荷率为 98%，返修率为10%，年生产能力为 19 万套保险杠，其
3、生产节拍可达 1.08min。产品包含颐达、轩逸、逍客、奇骏等车型保险杠，要求多品种混流生产。2.2 塑料件涂装的目的塑料件涂装是用化学和机械方法除去塑料件表面脱模剂、异物、污物等，去除表面界膜阻力，提高附着力，并在其表面涂敷涂料，经干燥成膜并附着于塑料件的表面，达到防护和装饰的作用。2.3 塑料件的涂装工艺过程现在普遍采用的保险杠涂装工艺流程为 3C2B 或 3C3B：上线预脱脂脱脂水洗吹水水分烘干强冷火焰处理静电除尘喷底漆流平（烘干强冷检查静电除尘）喷色漆流平喷清漆流平烘干强冷检查储存其特点是有前处理线，设备投资大，占地面积大；有 2-3 遍烘干，能源消耗大。而本条保险杠涂装线的工艺过程为
4、 3C1B：保险杠素材遮蔽上线前处理擦拭静电吹灰喷底漆闪蒸喷色漆闪蒸机器人喷清漆人工补喷清漆闪蒸烘干夜间储存检查去遮蔽及精饰下线储存其特点是简化了前处理工序，采用前处理擦拭工序就能满足前处理要求。简化到只有 1遍烘干，低温烘烤，能源消耗小。2.4 主要工序介绍：前处理擦拭：欧美系一般采用强力冲洗，以除去塑料表面的脱模剂、油污及灰尘，并伴2与火焰处理表面，以达到喷涂面的要求。本线采用的新工艺为采用酒精或 IPA（异丙醇）擦拭工件表面，以便能够去除工件表面的脱模剂、异物、污物等，使涂膜具有良好的附着力。静电吹灰：由于保险杠是不良导体，易产生静电而吸附灰尘，采用洁净压缩空气通过高压喷嘴利用电晕放电，
5、使离子化的空气吹到塑料表面，中和灰尘电荷，本线采用自动静电除尘。喷底漆：采用第三代空气喷枪 LVMP（Low Volume Medium Pressure 低流量中压力）喷枪进行喷涂导电底漆，底漆厚度控制在 4-7m，为后工序静电喷涂做好准备。普通空气喷枪喷涂效率为 30-40%，而 LVMP 喷枪能提高喷涂效率到 50%左右，提高了涂料的利用率。喷色漆：配备 4 个工位，采用日本旭公司静电喷枪进行喷涂，控制器采用了“1 拖 10”技术，每工位配备 3-6 把喷枪，产量大的颜色（如黑色、灰色、白色等）固定喷枪喷涂，能够有效减少换枪次数、减少清洗时间、减少清洗溶剂的消耗。风速控制在 0.30.4
6、m/sec，膜厚控制在 1020m，吐出量控制在 20010ml/分钟。将来根据产量及颜色数量可增加到10 把喷枪。在输调漆系统设计时，部分罐系统采用了共罐技术，如清漆、3 种色漆、清洗溶剂等，这样能够有效减少 2 条线生产时的色差问题，同时还能减少涂料在罐内的循环周期，减少投资、减少占地面积。喷清漆：配备 2 台 DURR 机器人，分别对前、后保险杠进行喷涂。风速控制在0.20.3m/sec，膜厚控制在 2535m。本线采用 DURR 最新改进型 Eco RP6 双组分机器人，有 6 自由度，动作灵活方便。集成在 2 号手臂后的电磁阀组，离气动控制的换色阀、主针阀的距离非常近，开关枪的反应就
7、非常快。该型号双组分机器人是第一次在中国使用。本线安装的计量泵为 EcoPump1.2ccm 和 EcoPump6ccm，具有控制精度高、易于换色清洗、泵体表面经强化处理，耐磨性好等特点。本线安装的雾化器型号为 Ecobell 2 K，适合于双组分涂料喷涂，它的混合器是集成在雾化器内，换色时间短，油漆损耗、溶剂消耗低。同时该雾化器还具有双成形空气结构（见图一） ，能够根据被涂物大小调节喷幅，这样在大表面采用宽喷幅（200600mm）能够保证喷涂效率和品质，在灯孔、边角等小平面上采用窄喷幅（50200mm）又能够减少涂料消耗（见图二） 。该种结构的雾化器是首次在东风公司和日产公司喷涂线采用，具有
8、很好的示范作用。该结构能显著提高涂着效率，减少涂料消耗，针对颐达车保险杠，清漆成本能降低 16.0%，单台降低成本 5.34 元，按照每年生产 19 万辆计算，能节约成本 101.5 万。-3-图一 雾化器结构图图二 宽窄幅喷涂技术烘干工序：采用直通式烘干炉，采用下送风上排风循环系统。炉内板采用焊接结构，有效减少灰尘的堆积，便于清扫。采用 DURR 公司 TAR 燃烧器和一个换热器，燃烧温度达 750，废气排放温度 100，废气排放污染物少。结构简单、温度均匀、节能效果好，比本公司保险杠一线节能 10以上，每年节约能耗 20.8 万元。强冷工序：传统强冷方式采用大风量强制冷却和循环冷却风冷却方
9、式，能耗大、投资大、占地大。本线采用了新型冷却方式微雾喷雾冷却方式。在烘干后储存链上设置了 3 套微雾喷雾装置（见图三） ，保险杠到达后停止冷却 1030sec，向保险杠内表面喷涂微雾（见图四） ，当到达检查精饰工位时，温度已经降到 40以下，不影响后工序操作。该方法节能环4保、可有效降低 CO2 排放量，使用成本可比循环风冷却方式降低 40以上。该技术也是首次在东风公司和国内汽车行业采用，具有很好的推广价值。图三 微雾喷雾冷却平面布置图图四 微雾喷雾冷却示意图三、相对于国内其他生产线的创造性、先进性该生产线相对于行业有以下创新点：1） 、DURR 先进的六轴双组分机器人成功使用2） 、采用了
10、微雾喷雾降温-5-3）创新工艺 3C1B 取代 3C2B，除油采用溶剂擦拭新工艺4） 、多项品质提高项目应用，品质情况明显提高：a）采用线边小调漆间设计，b） 、部分输调漆系统采用了共罐技术5） 、多项节能技术采用，节能效果明显：a）擦净室空调风循环利用，b） 、空调变频节能技术采用6） 、多项降低材料消耗项目采用：a）底漆工位 LVMP 喷枪采用，b）色漆喷枪控制器“1拖 10”技术采用7） 、管理方法创新，提出材料管理和备件管理新思路：a）对主材实行 LSS（Lead Supply System）一级供应商管理，即按台支付，每年降低直材费用 37。b）备件供应的及时性和创新性，对于机器人备
11、件，采取“零件常备、用后付款”的管理方式，有效的减少了我公司的库存成本，同时提高了维修效率，杜绝设备长停线的可能性。四、作用和效益该线投产 6 个月后，DPU 就达到 0.83 件/台，设备强度率低于 3.0，达到了一线投产2 年后的水平，品质情况达到并优于 1 线水平，成为日产公司海外工厂的标杆。该生产线的工艺设计及建设获东风汽车集团科技成果二等奖。五、推广及利用顺应了国家对环境保护和资源节约的要求，项目的设计充分发挥了国内各种资源优势，应用情况良好，在今后的成本降低和 CO2 降低工作开展中具有广泛的借鉴作用。有些具体的技术，如 3C1B 工艺、机器人宽窄幅喷涂技术、变频技术、喷雾降温技术、空调风循环利用技术，以及备件管理新方法等都值得在东风公司和汽车行业内推广。参考资料1，王锡春编著，汽车涂装工艺技术，化学工业出版社，20052，盖东辉，马汝成，轿车保险杠涂装工艺设计启示，汽车工艺与材料，2007 年 11 期3，万留洋，汽车塑料保险杠涂装线工艺设计综述，汽车工艺与材料，2003 年 7 期
