多车型不同产能涂装共线柔性生产关键技术与解决措施_鄢海新.pdf

收稿日期：2022-01-26作者简介：鄢海新（1965），男，本科，高级工程师，主要从事汽车涂装、总装、焊装自动化生产线的设计、机械化输送设备新产品的开发研制、输送设备安装与调试等工作。E-mail：。多车型不同产能涂装共线柔性生产关键技术与解决措施鄢海新（常州海登赛思涂装设备有限公司，江苏 常州 213119）摘要：为满足目前急剧增加新车型的生产要求和市场需求车型数量不一致的要求，探讨了涂装车间实现多车型、不同产能共线柔性化生产的关键技术与解决措施。关键词：多车型；不同产能；涂装共线生产；关键技术；解决措施中图分类号：TQ639文献标志码：B文章编号：1007-9548（2023）02-0065-04Key Technologies and Solutions for Collinear Flexible Production of MultipleModels and Different Production Capacity in Painting WorkshopYAN Hai-xin(Changzhou Haden Process Engnieering Co.,Ltd.,Changzhou 213119,Jiangsu,China)Abstract:In order to meet the requirements of sharply increasing production of new models and theinconsistent number of models in the market demand,the key technologies and solutions for the realization ofcollinear flexible production of multiple models and different capacities in the painting workshop werediscussed.Key words:multiple models;different production capacity;co-line production;key technology；solution0引言汽车工业是一个非常典型的资本、技术密集型产业，也是目前自动化程度最高的产业，推陈出新的频次日益增高。如果说十年前汽车新产品开发周期需要三、四年，那儿现在只需要两年甚至更短的周期就可以完成。很多上规模的汽车厂家以前每年推出 1 2 款新车型，到现在甚至每年就可以推出超过 4 5 款车型。这种激烈的市场竞争则需要强有力的制造技术来满足生产要求。为满足急剧增加新车型的生产要求，市场需求车型数量不一致的要求，多车型柔性共线生产尤为重要。涂装车间多车型共线生产是实现多车型柔性生产最关键的工艺环节。通过对多车型涂装工艺、设备功能可行性分析、研究，并成功应用于项目中，可以实现多种不同长度、不同宽度的车型，产能不同，在相同生产面积下，涂装共线生产，达到节能降耗、改造方便、周期短、成本低的效果。1多车型共线载具分析多车型共线生产的基础是同一产品平台化。多车型的变化集中在同一车型平台，其实现的可能性大，对某一个汽车生产厂，每一条生产线的规划建设是使用相似的底盘的一组公共构架，该构架可以承载不同车型的开发和生产制造，在此基础上可以生产出外形和功能都不尽相同的产品。相同或相似的底盘的公共构架能够在同一载具上实现运定位、输送、升降、旋转、存储，这就使得涂装工艺主线上的载具、工装复杂程度降低，多车型的车身上下线切换等作业得以自动化实现。下面以某汽车厂两种新能源中高档车型长车和短车两种车型系列不同产能（JPH）要求为例，阐述实现柔性Modern Finishing现代涂装第 26 卷 第 2 期2023年2月MPF现代涂料与涂装65共线生产的关键技术与实施措施。1.1A 车型车间生产线通过最大白车身尺寸：带治具（LWH）4 9 5 0 m m 2 2 0 0 m m 1 6 5 0 m m；涂装车间生产线通过最大白车身质量：6 0 0 k g/台+5 0 k g 治具；涂装生产节拍 2 0 JP H；工作制度：2 班制，单班 1 0 h，每周 6个工作日，全年 3 0 0 d；设计年产能：1 2 万辆；生产方式：连续通过式涂装生产线。1.2B 车型车间生产线通过最大白车身尺寸：带治具（LWH）4 6 0 0 m m 1 8 5 0 m m 1 4 5 0 m m；涂装车间生产线通过最大白车身质量：5 0 0 k g/台；涂装生产节拍 3 0JP H；工作制度：2 班制，单班 1 0 h，每周 6 个工作日，全年 3 0 0 d；设计年产能：1 8 万辆；生产方式：连续通过式涂装生产线。规划这两种系列车型共线生产，前期规划生产 A型车 2 0 JP H，后期上线生产 B 型车 3 0 JP H。要求改造工期最短，成本控制最低。B 型车根据市场调研，也能够快速生产投放市场。按着以往的经验做法，A、B 两种车型长度与宽度差别较大，产能差别较大，要么规划建设 A、B 两条生产线满足两种系列车型生产工艺要求，要么大规模地改造 A 型车前处理、电泳、烘干、喷漆、存储等工艺设备和输送设备实现。无论采用哪一种都需要扩大生产车间面积，改造非标设备，投入巨额资金，建线、改造复杂、工期长，无法适应市场需求。因此需要解决多车型，不同产能共线生产的技术问题。2前处理和电泳多车型共线关键技术分析与解决措施A、B 型车是基于同一平台产品开发的不同车型，首先分析载具支撑定位点差别不大，可以自动实现装载。前处理电泳采用 U 型垂直返回式摆杆输送机，按着最大车型、最长橇体核定通过性，即 A 车型带治具车身：4 9 5 0 m m 2 2 0 0 m m 1 6 5 0 m m。通过对即入即出水洗槽、脱脂长槽、磷化长槽、电泳长槽轨迹分析，满足工艺处理参数的计算，确定出各个工艺处理槽的容积尺寸、喷淋段长度，核定的输送机参数如下：设计产能 2 0 JP H；设计链条节距 7 m；设计速度 2.8 m/m in；设计功率 9.2 k W（前处理线）；橇体长度 5 1 5 0 m m。两种车型的产能要求不同，如果长车型 A 型车 2 0JP H 通过性满足，也按着短车型 B 型车 3 0 JP H 设计，势必要加长脱脂槽、磷化槽、电泳槽的长度，能源消耗增加、水电消耗量增加、电泳液增加，初期投资和生产消耗势必增加。通过对各个环节分析比较，解决的核心技术方法是，各个工艺槽体长度不变，喷淋段长度、摆杆链条工艺节距缩短，速度提高，摆杆数量增加，经过分析研究计算得出 B 型车输送机参数如下：设计产能3 0 JP H；设计链条节距 6.5 m；设计速度 3.2 5 m/m in；设计功率 9.2 k W（前处理线）；橇体长度 4 8 0 0 m m。实施方法：通过作图法，即入即出水洗槽按着最大车身 A 型车身+长滑橇的运动尺寸轮廓线确定槽体尺寸，依次再确定脱脂槽、磷化槽（硅烷槽）、电泳槽轨迹，并计算相应工艺槽的处理时间。B 型车身+短滑撬，按着缩短工艺节距、运行速度提高，对 B 型车身出入槽轨迹做图分析，依次再确定脱脂槽、磷化槽（硅烷槽）、电泳槽轨迹，并计算相应工艺槽的处理时间，如表 1所列。从表 1 可知，B 型车身水洗时间增加，对车身工艺无影响；A、B 型车身脱脂、磷化在同一槽内工艺时间基本无变化，对车身工艺无影响；电泳时间一般在 3 5m in，车身表面泳涂上一层均匀的电泳漆膜，厚度要求薄膜是内表面 1 4 1 8 m，外表面 1 8 2 2 m；本项目工艺技术要求 A 型长车身电泳时间达到 5 m in，实际轨迹分析计算 3 0 5 s，B 型短车身缩短节距、提高运行速度后，电泳时间 2 6 2 s，大于 4 m in，满足工艺技术参数要求。前期按着优先生产的车型配置链条工艺节距。通过速度计算、功率计算，按最大速度的功率配置电机，最终采用变频调速实现不同速度，速度差异时电机频率的选用值在稳定的频率变化范围内，确保生产线运行稳定。减速机选型按着两种车型最大链条拉力计算的扭矩选型，避免了更换电机减速机带来的时间周期。表 1两种长度车型、不同节距、不同产能在同一工艺槽内的处理时间A 型长车车型B 型短车233速度/（m min-1）325水洗处理时间/s6490脱脂工艺时间/s198199磷化工艺时间/s电泳工艺时间/s19830519926220设计产能/JPH30节距/m7065结论：多车型、不同产能在同一工艺槽内的处理方法，可以采用改变前处理电泳输送链的工艺节距、变速的方法实现。这样避免了采用同一节距保证相同处理时间而加长脱脂槽、磷化槽、电泳槽的做法，或者采用两条生产线的处理办法，显著降低了多车型前处理电泳的投资建造成本和极大地缩短建设周期。现代涂装Mod ern Fin ish in g第 2 6 卷 第 2 期2 0 2 3 年2 月MPF现代涂料与涂装66表 2两种长度车型、不同节距、不同产能在同一烘干室内的工艺参数A 型长车车型B 型短车2.33速度/（m min-1）2.76烘干室长度/m9595烘干时间/min40.834.4强冷室长度/m强冷时间/min125.15124.3520设计产能/JPH30节距/m5.8215.5153烘干室多车型变化核心技术分析与措施要满足多车型共线，必须验证车身通过烘干室干燥时间的可行性。底漆烘干和面漆烘干工艺要求时间长，烘干室选型设计采用 U 型烘干室，输送方式采用IM C 地面链式输送机。底胶烘干室采用直通式设计，使用滑橇双链输送机。首先采用 A 车型带治具车身尺寸：4 950 m m 2 200 m m 1 650 m m，最大尺寸做底漆、面漆室内通过性分析，得出 U 型烘干室外形尺寸，U型室水平转弯段是前后车间隙的瓶颈尺寸，U 型烘干室滑橇转挂到 IM C 链的转挂点是节距核定的关键点，该转挂点工艺节拍的满足必须考核。作图分析与计算得出技术参数如下：设计产能 20 JP H；设计链条节距5.821 m；设计速度 2.33 m/m in；烘干室长 95 m；设计功率 2.2 k W；橇体长度 5150 m m。B 车型带治具 4 600 m m 1 850 m m 1 450 m m，产能要求 30 JP H，如果按着 A 型车工艺节距不变，仅是运行速度提高，烘干时间不变的情况下需要加长烘干室至 116 m，增加了占地面积，还需要更换加热电机、风机，增加能源供给，增加烘干室的长度势必造成 A型车“过烘干”。为了避免烘干室的改造，解决的核心技术方法：缩短烘干室链条的工艺节距，提高运行速度，达到 B 型车的 JP H，增加烘干室内滑橇车身的数量。经过分析计算得出输送机参数如下：设计产能 30 JP H；设计链条节距 5.515 m；设计速度 2.76 m/m in；烘干室长 95 m；设计功率 2.2 k W；橇体长度 4 800 m m。两种长度车型、采用不同节距、达到不同产能在同一烘干室内的烘干、强冷工艺参数比较如表 2 所列。电泳底漆的烘干，必须要达到工艺规定的烘干温度以及烘干时间才能完全固化，从而使涂膜的性能达到较佳状态，如果“烘干不足”或者“过烘干”都严重影响车身底漆质量。车身电泳漆的工件温度以及烘干时间对于涂膜的固化来说十分重要，一旦低于规定温度和烘干时间不能固化时，会严重影响涂膜性能；车身底漆烘干从升温到保温时间一般在 30 40 m in 内，做法是调整升温曲线，最大功率满足短时间的升温时间，缩短室体段的长度，保证烘干室内保温段长度确保 20 m in 不变，这样配置后，A、B 型车身通过的烘干室长度一致。强冷室紧靠烘干室出口端设置，靠吹冷风强制烘干室内出来的车身降温冷却，以适应下道工序的操作需求和不影响车间内的环境温度，强冷室的效果一般是使得车身温度不超过室温的 10 15 为准。冷却所用的冷空气从厂房外经风管、过滤器，利用风机压送到室体两侧，分配给合理排列的