关于汽车涂装生产线规划设计的概述

关于汽车涂装生产线规划设计的概述

齐添

比亚迪汽车工业有限公司518000

摘要：根据日益增长的市场需求，各汽车生产厂家均开始扩大产能，建立新的汽车生产线。就比亚迪汽车公司来说，当前已经拥有了数条整车涂装的生产线，在涂装线的规划设计方面也有许多值得我们借鉴的宝贵经验。涂装生产线的规划设计对于汽车的涂装、生产以及效益都具有极为重要的影响。

关键词：汽车涂装；生产线；规划设计

引言

中国已经超过了美国成为全球第一的汽车市场，并将在5～10年内保持这一态势。作为后起之秀的中国汽车制造企业，将先进的技术优势和成本优势在新建的生产线上得以综合实现。汽车涂装生产线的建设思路围绕着如下几个目标趋势进行创新：低投资、低能耗；压缩工艺过程；质量稳定，一次报交合格率高；材料利用率高；环保，低CO2和VOC排放。政府对环境的重视和环保法规要求，促进涂装车间建线设计技术水平不断发展，为了达到VOC排放控制标准35g/m2，新建生产线多在如下几种工艺形式中进行选择：采用水性中涂，水性色漆，1K或2K清漆。采用水性3C1B工艺，2K清漆。3C1B工艺取消了中涂烘房和中涂打磨工序，节省了设备投资和后期的运营费用。采用水性2C1B（免中涂或压缩）工艺，2K清漆。免中涂工艺取消了中涂机器人和室体，取消了中涂烘房和打磨室，减少了人工和打磨耗材。涂装车间比标准水性漆涂装车间大幅降低投资约30％，运营和维护成本也可以降低30%左右。采用溶剂型高固含量3C1B工艺，1K清漆。上述工艺路线的优化，可以科学地降低排放，减少能耗，压缩工艺过程。除此之处，科学地设计安排产能和节拍，配以最适合的设备选型高效组合方案也是实现低投资和低运营能耗的手段。

1车身涂装生产线规划特征分析

1.1高工位与低工位规划要求

所谓低工位与高工位，前者主要指涂装操作开展中，站在地面便可触及的工位，而后者主要指需通过踏台完成涂装的工位。其中涂装操作的难点主要表现在高工位操作中，常用的方式集中表现在二维小车、三维小车以及框架式升降机等方面。以三维小车为例，其在移动中会以喷漆室高度、长度方向为依据，确保达到全方位操作目标。这种方式应用下的优势集中表现在布置灵活且不会占用较大的空间，而且在喷涂高工位与低工位方面不会出现相互干扰情况。相比之下，二维小车在结构上优势更为明显，以轻便特征为主，但其涉及的造价成本较高，并未在生产线中得以广泛应用。另外，对于升降机形式，其主要负责完成打磨、刮腻子等操作，这种方式应用下对于生产线提产空间的拓展、设备利用率的提高等可起到明显作用，但由于升降机运用下会占用喷漆室空间，难以开展清理工作，所以现行二维或三维小车逐渐取代这种方式。

1.2车身涂装中的主要方式

目前涂装操作中，采用的方式主要以机器人、人工等喷涂为主。机器人涂装方式下，既可使喷涂质量较为可靠，而且解决人工喷涂下人员疲劳问题，同时相比人工喷涂方式，在涂料利用率上也极高。需注意的是，假若生产线产量较低，采用这种喷涂方式，将面临设备布局、间歇生产等问题限制，生产效率难以提高。另外，对于人工喷涂方式，其在应用过程中一般会面临难以对整个平面一次性喷涂问题，这样便需做好喷涂对接工作。若喷涂操作中未做好喷涂时间控制，极易有“咬底”问题出现，难以保证涂层表面质量。因此，实际喷涂操作中，可考虑采取高低工位配合方式，并注意人员掌握基本的喷漆工艺，以此使喷涂质量得以保证。

1.3涂装中相关设备的选择

涂装过程中设备的应用主要体现在打磨工作中的设备。由于打磨操作中有较多灰尘生成，极易使整个涂装环境出现污染问题，这样应保证打磨机体现出集尘功能。设备的选用可集中表现在中央集尘式、移动式集尘等设备上。前一种设备应用下，对于涂装生产线打磨量较大情况较为适用，要求在打磨室外进行布置，并连接室内打磨机，其目的在于避免室内灰尘对集尘器带来污染。另外一种移动式设备应用下，其主要在操作室内进行布置，软管在与打磨头合理对接情况下，能够将打磨灰向集尘器中输送。尽管应用中移动较为方便，但涉及到清理积尘问题，一般在生产线打磨量较小情况下较为适用。

1.4合理规划调漆间与烘干室

由于车身涂装中，人员操作中都会在调油漆方面操作较多次，这样便无法保证油漆参数统一。假若调漆量控制不合理，还可能产生剩余浪费问题。所以需做好调漆间规划工作，尽可能使油漆、喷涂更为统一，避免有浪费问题存在。另外，在烘干室方面，若涂装生产线产能较大情况，可考虑将两个烘干室配备给一个喷漆室，有利于设备利用率的提高。假若存在产能不足情况，可考虑对一个烘干室进行停用，其目的在于使生产能耗得以节约。

2生产设计工业要求

2.1厂房要求

涂装车间对洁净度要求较高，一般采用全封闭、全新风空调净化的厂房。通过组合式空调机组将厂房外的抽风经过过滤、温/湿度控制后送入厂房和有关工位。

2.2生产工艺设计

生产工艺设计内容包括确定各工艺段的运输方式，空调送风加热采用的热源、烘干炉采用的热源，前处理方式、电泳要求和喷涂方式要求等，然后制定出工艺流程。

（流程表）

2.3确定厂区平面布置

确定整个汽车生产基地的平面布置方案，包括确定焊装、涂装和总装车间的分布，确定涂装车间白车身入口位置及油漆车身出口位置等。

2.4车型设计参数要求

车型设计参数就是要确定该条生产线所制造的车型种类、型号、车型的最大最小尺寸、车型的质量、需要电泳的面积以及待涂装的面积。

3设备的设计过程

3.1采用机械化方式输送设备

用于涂装生产线的机械化输送设备很多，如悬挂积放链、摩擦输送链、地面滑撬系统、升降机以及高温滚床等。选择何种机械化设备要依据工作环境以及工艺的要求来确定；在确定输送方式后，根据生产条件计算出吊具的尺寸以及输送间距；最后计算不同的输送链的链速。在涂装行业中，我们习惯的将前一台吊具与后一台吊具的前端直线距离称为节距，其中链速的计算公式为：V=T*（d/60），该式子中V为输送链的链速，单位为米/分，T为JPH值，d指节距，单位是毫米。

3.2非标设备

非标设备所包含的系统较多，如前处理-电泳系统、烘干系统以及喷漆系统等。在进行平面图的设计时，首要步骤就是要确定这些非标设备的外廓尺寸，非标设备的外廓尺寸主要要依据工件的尺寸、链速以及涂装工艺等具体要求来制定，不同设备的长度均可采用L=V*T公式来计算，该公式中，L代表有效工作区的长度，单位是米，V代表链速，单位是米/分，T代表涂装工艺的时间要求。

3.3其他设备

涂装车间除输送设备及非标设备外，还有许多其它设备，如输调漆设备、挤胶设备、冷冻机组、风淋室、纯水超滤设备、备用发电机组等；这些设备则是根据涂装车间的能耗需求进行确定，选择满足涂装车间最大能耗需求的设备，并在平面布置图纸中明确其安装位置。

4动能计算

涂装生产线使用的动能一般包括水、电、蒸汽或热水、天然气、压缩空气等。确定设备参数后，必须计算各种能源消耗，然后提出具体的动能需求。

4.1耗水量

涂装前处理-电泳设备、湿式喷漆室和打磨工位等是涂装车间的主要用水点，一般采用自来水；部分有特殊工艺要求的工位（如磷化后水洗、电泳后水洗、电泳供水、湿打磨、水性漆调漆间等）需使用纯水，具体要根据工艺要求执行。如前处理设备用水量计算公式如下。

单台用水设备每小时最大耗水量Q大（L/h）=V/t式中，V为注满水槽的容积，m3；t为注满水槽所需时间，h。单台用水设备每小时平均耗水量Q水=A•q式中，A为每小时处理的工件面积，m2/h；q为处理单位面积工件的耗水量，L/m2。单台用水设备年用水量=（每小时最大耗水量•年换水次数）+[每小时平均耗水量•（年时基数•设备利用系数-年换水时数）]。

4.2耗电量

涂装车间的耗电量包括照明用电、设备动力用电和电加热装置用电（如电加热烘干炉）等。随着天然气等清洁能源的推广，目前新建烘干炉大多以天然气为热源。各用电设备的用电量与其具体型号有关，这里就不做具体介绍了。

4.3蒸汽和天然气的消耗量

涂装车间需要热源的设备主要由前处理设备、烘干设备以及空调等。前处理设备主要使用蒸汽来进行加热，烘干炉及空调设备主要使用天然气燃烧加热，输调漆空调机组则必须使用蒸汽来进行加热。耗热量的计算方法有精确计算、经验方法以及查表等等。

4.4压缩空气的消耗量

空气喷涂、吹干、离子风设备、输调漆马达和隔膜泵等都需要使用压缩空气，压缩空气消耗量应根据每台用气设备的最大耗气量来计算，外购成套设备（如喷漆机器人、输调漆系统）的压缩空气消耗量根据实际台数由设备供应商确定。

5绘制工艺平面布置图

确定生产工艺流程后，分专业（一般分为非标专业、公用专业、暖通专业）进行各工艺设备的设计与选型；各专业完成总图设计后，工艺平面总图布置人员对各专业的设计进行审查、会签，主要是对设备尺寸、设备参数、各设备或公用动力管线有无干涉进行审查，最后形成工艺平面布置图。在确定机械化运输设备类型的基础上，根据车身进、出车间的物流要求、工艺流程表及有关设备尺寸，从工件入口端依次按照工艺流程进行布置（喷漆室宜集中布置）。工艺平面布置图的总体要求是产品在涂装生产中运行顺利、储存足量、物流通畅便利，可满足产量和涂装质量的要求。

6结语

近年来随着汽车行业的不断发展，汽车涂装生产线的数量也在与日俱增，汽车企业更应积极寻找适合企业发展的建设流程，采取科学的汽车涂装工艺的流程促进本企业的不断发展。

参考文献：

[1]田云.王淼.客车车身涂装生产线的规划特点[J].汽车工艺与材料.2012（11）：1-5.

[2]王明磊.汽车涂装生产线绿色设计技术研究[J].机械工业.2012（2）.