硕士论文-江铃轻型载货汽车涂装生产线的设计与开发.pdf

南京理工大学 硕士学位论文 江铃轻型载货汽车涂装生产线的设计与开发 姓名：徐右兵 申请学位级别：硕士 专业：工业工程 指导教师：陈杰;彭小俊 20081114 摘要江铃轻型载货汽车涂袈生产线的设计j 开发 摘要 本文对江铃轻型载货汽车涂装生产线的设计与开发做了一个系统的论述，指出了 本课题需要对工艺方案进行深入详细的设计研究和方案比较，前处理电泳底漆线生产 方式的设计、输送方案的设计以及喷涂机器人在生产线上的应用是摆在本课题项目组 面前的关键技术难题。 通过对产品结构、产能、投资、质量要求、工艺平面布置、工艺方案对比等方面 的分析研究，应用双工位式槽体和双工位自行葫芦输送系统确定了前处理电泳底漆线 采用步进式与通过式相结合的生产方式，应用独立的撬体和中间托架解决了多系列多 品种生产的组卸挂及转挂的难题，应用机器人喷涂技术解决了多系列多品种以及国产 油漆与喷涂机器人配套的喷涂难题。 在导师的指导下本人作为项目负责人和电气控制总负责人承担了项目可行性报 告的编写、项目立项报告的编写、确认工艺平面方案及工艺布置图和设备布置总图、 负责制定电气总体布置及总体控制方案、负责项目进度协调及推进工作、负责电气设 计的审定、设计、调试的指挥，并指导项目组完成了项目的调研、试验、设计、制作、 安装、调试工作。 课题项目实施后取得了以下创新性成果： 1 该项目采用柔性化自动控制生产线，前处理电泳采用双工位( 步进式和通过式 的优化结合) 工艺方案，输送系统、滑橇、中间托架设计具有创新性，解决了同时共 线生产轻轻型载货汽车、皮卡的车身与货厢和旅行车等系n ) k 个产品的难题，使底漆 线生产节拍达到4 8 分钟。 2 该项目率先在国内多品种轻型载货汽车涂装生产线使用机器人自动静电喷涂 系统。 3 该项目采用了新型直通式燃油烘干系统和先进的控制系统，自动化程度高，烘 干室废气得到了有效处理。 该课题项目获得2 0 0 7 年度江西省科学技术进步贰等奖。 关键词：轻型载货汽车，涂装，双工位，喷涂机器人 a b s t r a c t 江铃轻型载货汽车涂装生产线的设计j 开发 a b s t r a c t t h i sa r t i c l em a k eas y s t e me l a b o r a t i o nf o rt h ed e v e l o po fl i g h tt r u c kp a i n t e dt h e p r o d u c t i o nl i n e ，t h a tt h ei s s u eo ft h en e e df o ra l li n d e p t hp r o g r a mo fd e t a i l e dd e s i g n s t u d i e sa n dp l a n sf o rc o m p a r i s o n ，p r e t r e a t m e n te l e c t r o p h o r e s i sp a i n tl i n ep r o d u c t i o nd e s i g n ， t r a n s p o r t a t i o np r o g r a md e s i g na n ds p r a y i n gr o b o t so nt h ep r o d u c t i o nl i n ea p p l i c a t i o ni st h e t a s kf a c i n gt h ep r o je c tt e a mb e f o r et h ek e yt e c h n i c a lp r o b l e m s t h r o u g ht h er i g h tp r o d u c tm i x ，p r o d u c t i o n ，i n v e s t m e n t ，q u a l i t yr e q u i r e m e n t s ，p r o c e s s l a y o u t ，p r o c e s st h ec o n t r a s ta n a l y s i s ，a p p l i c a t i o no fd o u b l e - t a n ks p a c e sa n ds p a c e st os u i t d u p l e xt r a n s m i s s i o ns y s t e mt oi d e n t i f yt h ep r e - t r e a t m e n tu s i n ge l e c t r o p h o r e s i sp a i n tl i n e w i t ht h es t e p b y - s t e pt h r o u g h - c o m b i n i n gp r o d u c t i o n ，a p p l i c a t i o no fa ni n d e p e n d e n tb o d y a n dp r i z e da m o n gc a r d e r st or e s o l v et h em u l t i p l es e r i e sa n dm u l t i p l ev a r i e t i e so fg r o u p p r o d u c t i o na n dd i s p o s a ll i n k e d t ot h e p r o b l e m sl i n k e d ，s p r a ya p p l i c a t i o no fr o b o t t e c h n o l o g yt os o l v eas e r i e so fm o r ev a r i e t i e so fs p r a y i n gp r o b l e m s g u i d e db yd i r e c t o r , ih a v eb o r np r o je c tf e a s i b i l i t yr e p o r tw r i t e ，t h ea d v i s o r yw r i t eo f a p p r o v ea n di n i t i a t eap r o j e c ta sp r o j e c tp e r s o ni nc h a r g ea n dg e n e r a lp e r s o ni nc h a r g eo f e l e c t r i cc o n t r o l ，a r r a n g e m e n ta n dp o p u l a t i o na f f h r m i n gt h eh a n d i c r a f tf l a ts u r f a c es c h e m e a n dh a n d i c r a f ta r r a n g i n gp i c t u r ea n de q u i p m e n ta r r a n g e m e n tg e n e r a lv i e w ，b e i n g r e s p o n s i b l ef o rw o r k i n go u te l e c t r i c i t yp o p u l a t i o nh a v ec o n t r o l l e das c h e m e ，b er e s p o n s i b l e p r o j e c tr a t eo fp r o g r e s sb ei nh a r m o n ya n dm o v ef o r w a r dj o b ，b er e s p o n s i b l ee l e c t r i c i t y d e s i g ne x a m i n i n ga n da p p r o v i n g ，d e s i g n ，d e b u g g i n gc o n d u c t o r , a n dg u i d ep r o j e c ts e tb e c o m p l e t e dp r o j e c ts u r v e y ，e x p e r i m e n td e s i g n ，f a b r i c a t i o n ，i n s t a l l a t i o n ，d e b u g g i n gj o b t h ep r o j e c tp u t st h eq u e e ni n t op r a c t i c eh a v i n gg o tt h en a t u r ea c h i e v e m e n tb e i n g i r m o v a t i v eh e r e i n a f t e r ： 1 b eap r o j e c t st u r nt oa d o p tf l e x i b i l i t yt om e l tt h ea u t o c o n t r o lp r o d u c t i o nl i n e ， s c h e m eh a n d l i n ge l e c t r o p h o r e s i sa d o p tt h ed u p l e xo p e r a t i o np l a c eah a n d i c r a f tb yd y a d i c o p t i m i z a t i o ni nt h ef r o n t ，t h eb r a c k e tt r a n s p o r t i n gs y s t e m ，s m o o t hs l e d g e ，c e n t r ed e s i g n s t h a t h a v i n gf o a k ，e i g h tp r o d u c t sd i f f i c u l tp r o b l e mh a v i n gr e s o l v e dt h ea u t o m o b i l e p r o d u c i n gt h el i g h tt y p ec a r r y i n gf r e i g h t ，p i k a sb o d y w o r ka n ds e r i e ss u c h 硒t h ec a r g oc a r b o d ya n dw a g o nc a ra tt h es a m et i m et o g e t h e rl i n e ，m a k ep r e t r e a t m e n tl i n ep r o d u c ea m e t e rg l e a mr e a c h i n g4 8m i n u t e s 2 b eap r o j e c t st u r nt ot a k et h el e a di nm a n yb r e e d so fi nt h eh o m e l a n dl i g h ts c r i b b l e i n s t a l l i n gap r o d u c t i o nl i n eu s i n gt h er o b o ta u t o m a t i o ns t a t i ce l e c t r i c i t yf l a m ep l a t i n g i l a b s t r a c l 江铃轻型载货汽下涂裟生产线的设计o 开发 s y s t e m a t i c a l l yw i t hg o o d sa u t o m o b i l e 3 t h a tp r o j e c th a sa d o p tan e wm o d e lt og os t r a i g h tt oo v e ns y s t e ma n da d v a n c e d n a v a ro fd y a d i cf u e lo i l ，a u t o m a t i o nd e g r e eh a sb e e nh i g h ，t h ew a s t eg a sd r y i n gar o o m h a sg o te f f e c t i v et r e a t m e n t b et h ep r o j e c t st u r nt og a i n2 0 0 7y e a rj i a n g x ip r o v i n c e ss c i e n t i f i ca n dt e c h n o l o g i c a l p r o g r e s s2 n dp r i z e k e yw o r d s ：l i g h tt r u c k ，p a i n t ，d o u b l e p r o c e s s ，s p r a yr o b o t i l l 声明尸明 本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果，尽我所知，在 本学位论文中，除了加以标注和致谢的部分外，不包含其他人已经发 表或公布过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学 历而使用过的材料。与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均 已在论文中作了明确的说明。 研究生签名： ) l 。f 匀移妥 d 器年1 1 只| 阳 学位论文使用授权声明 南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可以借阅 或上网公布本学位论文的全部或部分内容，可以向有关部门或机构送 交并授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的全部或部分内容。对 于保密论文，按保密的有关规定和程序处理。 研究生签名：堑圭查墨 。8 年h 其| 牛1 3 硕j 论文 江铃轻型载货汽下涂装生产线的设订i - j 开：k 1 引言 1 1 选题背景和意义 目前江铃五十铃汽车有限公司( 以下简称江铃) 涂装生产线i l 】，是为生产五十铃 n 系列车型所设计的，设计年纲领为3 万辆车( 含货厢) ，并于八十年代末期建成投产， 随着n 系列车产量的提升以及t 系列车的投产，涂装生产线r 益成为江铃的产能瓶 颈。由于该线投产使用多年，大部分设备己相当陈旧、老化，设备故障率高。从2 0 0 2 年开始，该涂装生产线就开始面临当年的产能需求压力，为了满足公司同益增长的产 能要求，公司对涂装生产线进行了不断的挖潜改造，并且陆续采取了将n 车货厢和 p k 货厢转移至其他分厂进行涂装的措施，以缓解合资涂装生产线的生产压力，但是 由于该线当时设计局限于单一产品，并且工艺落后，生产节拍慢，导致生产线的生产 能力、产品质量都无法得到根本的提高和改善。现在涂装生产线已经达到了极限产量， 若公司在今后有更高的产能需求，如果不新建涂装生产线，则无法完成公司逐年增加 的生产任务。 目前国内外汽车工业发展迅速，国内汽车市场潜力很大，同时竞争也更加激烈。 江铃品牌在国内中高档轻卡市场已有一定的知名度及占有率，如何迅速提高其市场占 有率，从而创造更好的经济效益，已成为非常急迫的任务。因此，建设一条工艺更先 进，质量更优良、产能更高、经济实用的新的涂装生产线，已经迫在眉睫! 项目的建设不仅要满足同本五十铃的公司产品和美国福特公司产品的质量标准， 而且产品质量的综合性能要满足中国部颁标准。 1 2 国内外涂装线的发展与应用状况 汽车已经成为现代化交通工具，其外表面的9 0 以上是涂装面，涂层的外观、 鲜艳性、颜色等的优是人们对汽车质量的直观评价，直接影响汽车的市场竞争能力， 同时，涂装也是提高汽车劣产品的耐蚀性和延长汽车使用寿命的主要措施之一，因此 汽车涂装已经成为汽车制的最主要造工艺过程之一。 从汽车诞生到现在已经有1 0 0 多年，最初的汽车涂装是以刷涂、自然干燥为主的 小批量手工作坊式的生产方式，经过手工喷涂、采用前处理浸涂提高汽车涂层质量、 电泳涂装和自动静电喷涂、阴极电泳涂装和工业机器人静电喷涂等几个阶段而发展成 为现在的大流量的流水线生产方式。 国内汽车工业起步于上世纪5 0 年代，在1 9 5 6 年7 月第一辆解放牌汽车下总装先 以前，我国只有简易的汽车修配业，汽车涂装是作坊式的汽车涂装修补方式，到目前 l 硕i 论文 为止，国内汽车涂装业主要经历了以下几个阶段： 1 2 1 五十年代到六十年代中期，国内只有长春第一汽车厂个专业制造汽车的厂家， 汽车涂装主要是引进前苏联的汽车车身涂装生产线，操作方式均为手工操作，喷漆室 为简易的侧抽风水幕式，输送方式采用普通悬挂链，涂装工艺水平不高。 1 2 2 六十年代中期到八十年代中期，随着国外汽车的发展以及国内二汽和上汽的建 成投产，汽车涂装技术有了一个大的提高，开发并采用了阳极电泳涂装以及湿碰湿面 漆涂装工艺，表面活性剂清洗、辐射烘干和静电喷涂等涂装技术。 1 2 3 八十年代中期到九十年代中期，随着轿车生产线的引进，国内汽车涂装技术也 进入了前处理磷化处理、阴极电泳涂装和面漆自行静电喷涂等先进涂装技术。 1 2 4 九十年代中期到现在，随着欧美同不同系统的轿车车型的不断引进，我国轿车 进入规模化、现代化的生产阶段，汽车涂装技术水平也跨入了世界较先进行列，机器 人自动静电喷涂技术、全浸式磷化处理、阴极电泳涂装技术、滑撬输送系统、集中送 排风的大型上送风下抽风喷漆室、带废气处理的燃烧炉( t a r ) 烘干炉系统、中央控 制技术等国际先进的汽车涂装技术和装备在轿车涂装行业得到了广泛的应用和发展。 由于国内轻型载货汽车行业都是国内厂家自主研制的产品，生产设备要求不高，自动 化程度不高，没有采用机器人自动静电喷涂，没有在前处理电泳底漆线采用双工位生 产方式，多品种柔性化生产情况，轻型载货汽车涂装线技术还处在一个比较低的技术 水平。 1 3 本文的主要研究内容和结构 本文第一章简要介绍了本课题研究的选题背景和意义以及国内外概况。对本课题 研究的主要内容做了初步的介绍，并对本文的组织结构作了简要描述。 第二章对汽车涂装生产线设计的基本理论和方法做了个的介绍和阐述，介绍了 相关涂装概念，涂装线所使用的控制技术和控制系统的设计原则，对涂装线的基本组 成做了一个基本的论述。 第三章对涂装线的总体设计做了一个整体的介绍和阐述，并对项目生产纲领、产 品品种、组挂方式、生产节拍、生产工艺、工艺平面布置等做了一个系统的论述。 第四章本章对涂装线设计开发中的关键技术问题做了详细论证，对产品组挂长 度、滑撬结构形式的确定进行了比较详细的研究论证，找出了适合本课题项目的决定 方案，对前处理电泳底漆线双工位自行葫芦输送系统和电泳后输送系统的选择和设计 进行了系统的阐述；对电泳涂装的概念、发展和电泳涂装设备、影响电泳涂装质量的 主要工艺参数做了系统的介绍，重点对电泳涂装的槽体尺寸设计计算、电泳整流电流 设计计算、电泳超滤流量的设计计算、阳极液系统的设计计算等进行了比较系统和详 细的论述：对全新直通式燃油烘干炉的燃烧系统、热风送排风系统、风幕保证系统以 2 硕i ：论文 江铃轻型载货汽午涂装生产线的设计j 开发 及相关的设计计算做了比较详细的论述；重点对多级网络控制系统做了比较详细的论 述；对自动喷涂的方式选择、喷漆机器人系统的结构、机器人本体构造做了重点论述， 特别是对喷漆机器人的数量配置和形式选择做了设计计算以及动态模拟分析，同时为 了满足多品种度颜色产品工艺要求，对机器人的布置进行了详细的论证，并对与机器 人配套的化工材料的匹配性进行了认真的分析对比，找出了适合人工和自动喷涂化工 材料的工艺参数。 第五章通过对实施效果与设计目标和工艺要求相比较进行分析出系统的运行效 果情况，指出了项目所取得主要成果和获奖情况 第六章对全文做了一个总结和展望，说明本文完成的主要工作成果，并提出了课 题项目中值得改进和提高的建议。 2 汽下涂装生产线设计幕奉理论和方法 硕i 论文 2 汽车涂装生产线设计基本理论和方法 2 1 涂装生产线及其相关的基本概念 2 1 1 涂装 把涂料晗3 ( 液态或固体粉术状的物质) 均匀涂布在基体表面，形成连续、致密涂 膜的操作工艺称为涂装，根据基材和使用的涂料不同，采用的涂装工艺也不同，但一 般都包括前处理、涂布、固化成膜三个主要工序。而涂布的方法包括刷涂、浸涂、淋 涂、电泳涂装1 、喷涂n 1 等，随着我国工业的发展，尤其史汽车等支柱产业的飞速发 展，对涂装技术特别是涂装工艺提出了更高的要求。 2 1 2 涂装生产线 涂装生产线( 又称油漆线生产线) 是将涂料涂于被涂物上，根据被除物特点及其 要求，结合涂装材料及能源的资源状况，而制造成满足特定质量要求的生产线。现代 化的涂装生产线除了要具有工业水平高、自动化程度高的涂装设备以确保涂层质量和 产量外，还要有完善的环保和消防设施：资源、能源利用合理；物流通畅；涂装运行 成本低；生产管理方便；对不同的涂装材料及不同的涂装对象各一定的适应能力。 2 1 3 电泳涂装 电泳涂装是把工件和对应的电极放入水溶性涂料中，接上电源后，依靠电场所产 生的物理化学作用，使涂料中的树脂、颜填料在以被涂物为电极的表面上均匀析出沉 积形成不溶于水的漆膜的一种涂装方法。电泳涂装是一个极为复杂的电化学反应过 程，其中至少包括电泳、电沉积、电渗、电解四个过程。电泳涂装按沉积性能可分为 阳极电泳( 工件是阳极，涂料是阴离子型) 和阴极电泳( 工件是阴极，涂料是阳离子 型) ；按电源可分为直流电泳和交流电泳；按工艺方法又有定电压和定电流法。目前 在工业上较为广泛采用的是直流电源定电压法的阴极电泳。 2 1 4 静电喷涂 静电喷涂是以接地的被涂物( 工件) 作为阳极，喷涂雾化器( 喷枪或旋杯) 或电 栅作为阴极，通以负的高压电( 7 0 k v i o o k v ) ，在两极间形成高压静电场，阴极发生 电晕放电，使雾化器中喷出的涂料带电，并进一步雾化，按照同性相斥异性相吸的原 理，使带电的涂料滴在静电场的作用下沿电力线方向吸往工件，放电后粘附在工件上。 在工件离开雾化器的部分背面，依靠“静电环抱”现象可以涂装涂料。 4 硕i ：论义 江铃轻型载货汽下涂狄生产线的设计j 开发 2 1 5 烘干 涂料由液态( 或粉末状) 变成固态，在被涂物表面上形成薄膜的过程称为涂料成 膜过程，俗称为涂料的干燥或涂料的固化。液态涂料靠溶剂挥发、氧化、缩合、聚合 等物理或化学作用成膜，粉术涂料靠熔融、缩合、聚合等物理或化学作用成膜。通过 提高物体和空气的温度，以加速涂料的成膜过程，即在高温下进行干燥和固化的过程 称为烘干 2 1 6 涂装生产线的主要工艺流程 一条完整的汽车涂装生产线主要包括前处理、电泳、烘干、喷胶、打胶、喷漆、 烘干、检查、大小修等，输送系统贯穿于白件上线和涂装成本装挂入总装。 2 2 涂装线的控制技术与控制系统 由于涂装线的绝大部分设备都是非标准设备，每个新项目都要进行一次完整的设 计，涂装线的控制系统的这种非标准特性更为明显，一个完整的涂装线自动控制系统 包括硬件系统和软件系统，自动化控制技术的发展r 新月异，因此设计一条适合产能、 成本低、自动化程度高的涂装线控制系统是一项比较困难的工作。 汽车涂装线上应用的控制技术有：电泳整流装置上的可控硅整流控制技术，从 原来的分立元件控制方式、大规模模拟集成电路控制方式发展到现在先进直观易操作 的数字式控制方式；车间工艺设备如前处理电泳槽液的温度、喷漆室需要的温度以及 湿度、输调漆系统的流量、烘干炉系统的温度、输送系统的旋转编码检测的位置控制、 机器人旋杯转速及喷涂角度等有大量的多闭环p i d 调节控制技术；燃烧机的伺服阀和 机器人的伺服电机等的交直流伺服控制技术；大功率送排风风机和水泵的变频控制技 术；机器人动态数模仿形以及实物示教再现控制技术；多控制系统相结合的集散控制 和网络控制技术；各种控制软件、监控软件、数据库等软件控制技术。 涂装线的控制系统做到满足生产线工艺要求，包括满足各项技术指标和参数； 保证系统可靠的运行，充分考虑设备的开动率和故障率；符合项目的投资要求；考虑 系统的柔性化以满足工艺调整和升级的要求；系统的硬件配置和软件功能尽量人性 化：尽量使系统的智能化程度比较高，包括设备的自动化程度高、信息数据的采集和 统计齐全、设备状态的监控和故障诊断全面方便、生产组织与管理水平有大的提高等。 2 3 涂装线的基本组成原理 一条完整的汽车涂装线包括以下几个部分： 有一个满足产品最终工艺和质量要求的工艺流程，列出那些是必需的工艺、哪些 是可有可无但能提高整体水平的工艺、哪些是不适合的工艺。 气 2 汽下涂裟生产线设计摹= 串= 理论和方法硕i j 论文 适合建设生产线设备的生产厂房，需要对厂房的占地面积、拄距、跨距、不同区 域厂房地下悬高度、不同区域厂房地调挂点的数量和相应的调挂荷载、厂房的分层方 案、设备基础的形式、厂房的建筑形式( 如钢结构厂房或钢筋混凝土厂房) 等进行调 查对比分析研究。 为了满足工艺要求，需要相应的工艺设备来保证，如前处理电泳系统有槽体、槽 液循环管道、泵体、各种阀门、过滤装置、除渣装置、加热装置、纯水设备、超滤装 置、阳极装置、冷却装置、槽液液位控制设备、槽液温度控制设备、喷淋设备、加料 设备、密封室体、送排风设备、输送设备、电气控制设备等；烘干炉系统有烘干炉室 体、循环风管、风机、各种阀门、燃烧机设备、热交换器设备、电气控制设备、输送 设备等；喷漆系统有送排风设备、喷漆室体、水旋设备、输调漆设备、喷涂设备、输 送设备、漆渣处理设备、电气控制设备等。 为了保证工艺设备能j 下常运行，需要下列辅助设备：发电机组保证停电时电泳漆 能正常循环、制冷机组和冷却塔保证供应足够的热量和冷量给空调机组、污水处理系 统保证排放达到国家标准、变电及供配电设备给整个生产线提供电能、空压机及冷干 机设备给生产线提供干净的空气动力、地下油罐以及输油系统设备给燃烧机提供热 源、工业水设备给系统提供溶液所需的水分和能量传输介质以及、c o ，灭火系统设备 及消防水车间安全生产提供保障。 2 4 本章小结 本章对汽车涂装生产线设计的基本理论和方法做了一个的介绍和阐述，介绍了相 关涂装概念，涂装线所使用的控制技术和控制系统的设计原则，对涂装线的基本组成 做了一个基本的论述。 6 硕i j 论文江铃轻型载货汽车涂装生产线的设计j 开发 3 江铃轻卡涂装线总体设计 3 1 需求分析 目前国内外汽车工业发展迅速，国内汽车市场潜力很大，同时竞争也更加激烈。 江铃品牌在国内中高档轻卡市场已有一定的知名度及占有率，由于轻型载货汽车投资 回报率逐年下降，降低成本的压力越来越大，市场多样化的要求越来越高，江铃产品 增长越来越快，原有的涂装生产线不能满足需要，必须研发一条在提高产能的基础上 进一步提高产品质量，适应同益增加的品种，同时大幅降低投资和运行成本的涂装生 产线，因此，建设一条工艺更先进，质量更优良、产能更高、经济实用的新的涂装生 产线，已经迫在眉睫1 3 2 涂装线总体设计目标和技术要求 涂装生产线设计主要包括工艺设计、设备设计、建筑设计、公用设计等，工艺设 计贯穿整个涂装项目设计。 工艺设计主要包括生产任务及纲领的确立、产品组挂方式的设计、生产节拍的设 计、工艺流程设计等。工艺设计需要对车间现状、新生产线的任务、生产纲领、工作 制度、年时基数b 3 、设计原则、工艺过程、劳动量、设备人员、车间组成及面积、材 料消耗、物流运输、节能及能耗、职工安全卫生、环境保护、工艺概念、技术经济指 标等全面描述，并列出相应的计算数据。同时向其它专业提供必备资料，主要有设备 设计任务书；五气动力用量( 水、电、蒸汽、热水、压缩空气、煤气、燃油等) 及其 使用点；废水、废气、废渣排放数量及排放点；对建筑，采暖通风、照明等要求的资 料。 设备设计是根据工艺说明书及设计任务书的要求，按照一定的投资规模进行各种 工艺设备及辅助设备的设计研究，本课题主要包括前处理电泳设备系统、烘干炉系统、 电气控制系统、机械化输送系统、机器人喷漆系统、输调漆系统等。 3 2 1 项目任务及生产纲领 为了充分发挥生产线的利用率，缩短项目的投资回报期，确定本项目完成的主要 产品及生产纲领如下：年产6 万挂，l o 万台。 生产的产品有： 江铃n 系列单排轻型载货汽车驾驶室； 江铃n 系列双排轻型载货汽车驾驶室； 江铃t 系列单排皮卡驾驶室； 7 3 江铃轻卡涂装线总体设计 硕i j 论义 8 江铃t 系列单排皮卡车厢； 江铃t 系列双排皮卡驾驶室； 江铃t 系列双排皮卡车厢； 江铃j 1 1 6 系列单排轻型载货汽车驾驶室； 江铃j 1 1 6 系列双排轻型载货汽车驾驶室： 江铃j 1 1 6 系列一排半轻型载货汽车驾驶室； 江铃j 1 1 7 系列旅行车。 产品外形尺寸如下表1 所示： 外形尺寸( m m ) 主要车型 长+ 宽一c 高 n 系列双排驾驶室2 4 2 7 * 1 6 9 0 * 15 9 4 n 系列单排驾驶室 1 4 6 0 * 1 6 9 0 * 1 5 9 4 2 4 8 5 * 1 6 9 0 * 1 5 9 4 双排驾驶室 j l1 6 系列单排码驶室1 5 1 8 + 1 6 9 0 * 1 5 9 4 一排半 1 9 1 8 + 1 6 9 0 * 1 5 9 4 t 系列舣排皮 驾驶宅 3 3 4 5 * 1 6 9 0 * 1 3 2 5 t 系列单排皮 ：7 - 驶室 2 3 4 5 * 1 6 9 0 * 1 3 2 5 t 系列双排皮 货厢1 5 8 9 * 1 6 9 0 * 1 2 3 8 t 系列单排皮 货厢 2 5 8 9 * 1 6 9 0 * 1 2 3 8 j 1 1 7 系列旅行下 4 7 0 0 * 1 6 9 0 * 1 3 7 5 产品表面积如表2 所示： 序号产品名称单位：i ：作电泳面积( m 2 ) 1 n 系列标准舣排驾驶室 厶 5 4 4 n 2 n 系列标准单排驾驶室 厶 3 5 2 r - t 3 j 1 1 6 双排驾驶室 厶 5 4 4口 4 j 1 1 6 单排驾驶室 厶 3 6 6r - 1 5j 1 1 6 一排半驾驶室 厶 4 6 2口 6 t 系列双排驾驶室 厶 6 7 7口 7 t 系4 0 单排驾驶室 厶 2 2 5口 8 t 系列单排货厢 厶 4 7 51 7 ：i 9 t 系列双排货厢 厶 2 6 5i z ：l 1 0 j 】1 7 旅行车 厶 8 1口 硕f ：论文 江铃轻犁载货汽车涂裴生产线的i 5 l 计与开发 3 2 2 产品组挂方式的确定 由于本项目需要生产上述十种产品，因此如何组挂就显得十分关键。通过对产品 的分析对比，在充分考虑产能、组挂后工件的总重量和总面积接近、可操作性、保证 产品质量的情况下设计7 “ j k 种基本组挂方式，每种组挂方式都有前后两个产品( 车身 或车厢) ，具体组挂方式如下表3 所示： 组挂 序号 产品组挂方式 1 t 系列双排皮 驾驶室+ t 系列舣排皮 卞箱 2 t 系列单排皮 驾驶室+ t 系列单排皮卡车厢 3 j 1 1 7 系列旅行车 4 n 系列双排轻型载货汽车驾驶室+ n 系列舣排轻型载货汽车驾驶室 5 n 系列单排轻型载货汽7 f 驾驶室+ n 系列单排轻型载货汽车驾驶室 6 j 1 1 6 系列双排轻型载货汽车驾驶室+ j 11 6 系列双排轻型载货汽车驾驶窒 7 j 1 1 6 系列一排、卜轻型载货汽车驾驶室+ j 1 1 6 系列一排、| ! 轻型载货汽车驾驶室 8j 1 1 6 系列单排轻型载货汽车驾驶室+ j 11 6 系列单排轻型载货汽乍驾驶窒 通过计算组挂后工件的最大表面积为1 0 8 8m 2 。 3 2 3 生产节拍 每年工作2 5 1 天，每天工作2 0 小时，每年工作时间5 0 2 0 小时，年生产能力6 万挂。生产节拍时间 t ：旦 ( 3 1 ) = 一 i ll m p 。 式中：卜生产节拍时间：分钟挂； m 一年生产钢领：挂年； p _ 一合格率： t 一年工作时间( 年时基数) ：小时 通过以上公式，可以计算出生产节拍时间： ，：! q ! q 兰鱼q ：4 8 分钟挂 6 0 0 0 0 0 9 5 3 3 涂装线总体工艺流程设计 涂装工艺流程制定是工艺设计最重要的环节，在拟定每个具体的涂装工艺过程 时，将确定涂层的体系、涂装方法和所需设备；确定涂料品种、消耗量和烘干规范； 确定每道工序的劳动量6 j 。 根据生产任务及其产品的特点，确定采用三涂三烘7 3 先进涂装工艺，包括电泳漆、 9 3 江铃轻卡涂装线总体设计硕i j 论文 中涂、面漆。电泳漆的主要作用是防腐蚀，色漆的主要作用是满足用户对不同颜色的 需求，清漆的主要作用是耐候、耐紫外线以及提高光亮度，上述三个涂层均是必不可 少的。其中，中涂是一个非常重要的涂层，它不仅要有防石击性能，对电泳表面有良 好的填充作用，同时还要有一定的耐候性和紫外线隔绝性能来保护电泳漆，整个过程 分为前处理、电泳、电泳烘干、喷底胶、打胶、中涂喷漆、中涂烘干、面漆喷涂、面 漆烘干、检查抛光及返修等十大工序，同时配以输送系统”。，纯水系统”。、超滤系统 、污水处理系统、备用发电机组、输调漆系统、车间空调系统、电器控制系统 及其它公用系统。 前处理主要包括预清理( 大流量) 、预脱脂喷淋、脱脂浸、水洗l 喷淋、水洗2 浸、新鲜水洗、表调、磷化、水洗3 喷淋、水洗4 浸、新鲜水洗、纯水洗l 喷淋、纯 水洗2 浸、新鲜纯水喷淋共1 5 道工序。 电泳主要包括电泳| j 准备、阴极电泳浸、超滤1 喷淋、超滤2 浸、纯水洗3 喷淋、 纯水洗4 浸、洁净纯水洗喷淋共7 道工序。 电泳烘干纠系统主要包括前风幕、加热区、保温区1 、保温区2 、保温区3 、后 风幕、强冷、烘干炉清线共8 道工序。 喷底胶主要包括电泳打磨、板金修整、准备、遮蔽、产品转挂、喷底部胶、产品 转挂、去遮蔽共8 道工序。 打胶主要包括放阻泥垫、塞孔、打胶共3 工序。 中涂喷漆主要包括擦净、气封、喷漆、流平共4 工序。 中涂烘干主要包括前风幕、加热区、保温区l 、保温区2 、保温区3 、后j x l 幕、 强冷、烘干炉清线共8 道工序。 面漆喷漆主要包括检查、贴纸、打磨、擦净、气封、喷漆( 机器人“) 、流平共 7 工序。 面漆烘干主要包括前风幕、加热区、保温区1 、保温区2 、保温区3 、后风幕、 强冷、烘干炉清线共8 道工序 检查抛光及检查主要包括检查、大修( 或小修) 、终检、抛光、注蜡、奥迪特打 分、转线共7 道工序。 3 4 车间平面布置设计 一条好的涂装生产线不仅需要生产出满足设计产能的合格产品，更应做到少投 资、低成本、操作和维护方便、操作环境良好、人流物流通畅、与焊装总装接口顺畅 等。所以涂装工艺平面布置图的设计是涂装工艺设计的最关键项，它要将涂装工艺、 各种涂装设备以及辅助装置、物流人流、涂装材料、五气动力供应等优化组合表示在 平面布置图和截面图上，它是涉及专业知识面广，技术含量高的设计工作。 l o 硕i j 论文江锈轻型载货汽下涂装生产线的设计j 开发 涂装工艺平面布置图的设计就是要确保最大的工作便利，最好的工位和设备之间 的运输联系，最小的车间内部物流量，是工艺设计文件的主要部分，是所有计算结果 的综合，在生产用设备及用具的数量和特征、工作人员的数量、特种作业组织方式和 车间那以及相邻车间之间运输关系等方面给予明确的说明，是编写工艺说明书、进行 机械化设计、非标设计以及土建公用专业设计的重要依据。 本课题项目的工艺平面设计遵循以下几个原则： 3 4 1 本项目利用原有厂房，在充分考虑原厂房的结构特点，尽可能不对原有厂房改 动的情况下，根据工艺流程设计要求、机械化运输以及相关的设备外形尺寸计算数据， 从白件进入涂装车间的入口开始进行设备布置设计。 3 4 2 设备主体与厂房立柱或墙壁留有间隙，同时预留出公用动力管线、通风管线的 安装空间以及涂装设备安装和维修空间。 3 4 3 平面图中清楚标明室体或设备的外面尺寸和定位尺寸，机械化输送设备注明运 行方向。 r 1 3 4 4 车间总体上考虑了物流通道、设备维护检修。通道、安全消防通道和安全疏 散通道。 3 4 5 按照不同的功能部分以及对工作环境不同的要求条件，把整个涂装车间按照前 处理电泳底漆区、蜜封线、中涂和面漆喷涂区、烘干区、人工操作区、辅助设备区或 清洁度的要求不同等进行分区布置。 本项目对整个车间的送排风系统“进行了区域化设计： 从焊装白件“组挂到涂装成品车转挂进入总装，设备及操作人员对环境的要求 不尽相同，因此合理划定不同的区域是该线经济运行的重要因素。项目组经过充分的 论证和研究，将整个车间划分为如下区域： 高洁净区：中涂喷涂和面漆喷漆室对环境( 温湿度、空气洁净度等) 的要求最高， 因此将中涂喷漆室与面漆喷漆室之间的通道做成密封室体并送以空调风，在入口安装 风浴室，使之形成一个高洁净区。 较洁净区：检查、抛光、打腊区域要求洁净度比较高的空间环境，因此该区域作 为洁净区域送以具有温度控制的空调风，保证产品的最终合格，经过洁净区的空调风 送入高温区。 洁净区：喷底胶、打胶、打磨区域送以干净的车间通风，保证该区域的作业要求。 欠洁净区：底漆线容易产生高温或常温酸性或碱性气体，因此将此区域隔离封闭， 将普通区域的排放气体送入该区域，并通过底漆线室体排风和该区域厂房排风系统排 出酸碱性气体。 高温区：为了避免烘干炉产生的热气影响其他区域，将烘干炉及其强冷隔离封闭， 并送以较洁净区的排出空调风，热气直接排至车间外部。 3 江肆轻卡滁装线总体设计 硪i ? 论立 34 6 平面图上标识出公用专业设备和附属部门的面积和位置，如喷漆室空调及排风 系统，车间通风系统、中央控制室。、化验室。、车间办公室、污水处理池、漆泥 处理池、材料和备件库、设备及工具维修间、配电间、发电机房、厕所等。 基本遵循上述原则，本课题项目充分利用好原有厂房的基础上将车间进行了功能 分区，车间设计为多层( + 0 0 0 米，+ 5 0 0 米两层，部分区域还有+ 1 1 0 0 米和+ 1 60 0 米) 做到少投资、低成本、操作和维护方便、操作环境良好、人流物流通畅 具体如图1 、图2 和图3 所示。 f l 蠲蓉蟛鬻露 jr ! ! l j 丰日j = 雎 4 丁l - -仁扛l j o 一蚪舟茸= 亡 幽11 艺平面布置圈( - f 0o o m ) 匝回 顿_ 。论文 江铃轻型载赞汽乍凉装生产纬的设计- j 开发 眨 囤2 工艺平面布置图( + 5 o o m + 儿o o m ) 攀簧堡蓁，冀i 薹耍i 敞肾r 簿穗票 一t 7 i i 2 i i f 一”，、_ i j 2 2 _ 一9 ， 3 5 本章小结 图3j + 艺平面布置图( + 1 6o 删 本章对踪装线的总体设计做了一个整体的介绍和阐述，并对项目生产纲领、产品 品种、组挂方式、生产节拍、生产工艺、工艺平面布置等做了一个系统的论述。 誊 4 江铃轻卡涂装线设计的关键技术及实现硕i j 论文 4 江铃轻卡涂装线设计的关键技术及实现 要建设一条低能耗高效益、低投入高产出、低故障高效率的汽车涂装线，下面几 个是本课题项目设计和开发的关键技术 4 1 输送系统设计 现代汽车工业涂装都是流水作业，无论是间歇( 步进) 式生产方式，还是连续生 产方式，被涂物( 白件) 在车间与车间之间、生产线与生产线之间、工序之间的转移 都是靠各种各样的机械化输送设备来实现的，工件在涂装过程中的旋转、翻转、平移、 倾斜摆动、升降、变节距、变数、识别计数、自动转挂、储存等按照工艺需要的工作 和整个生产过程的自动控制都是靠机械化输送设备来实现。机械化输送设备贯穿工业 涂装生产的全过程，是现代化流水涂装生产线的动脉，因此它是涂装系统设计的关键 设备之一。 在涂装生产线的设计中被涂物的输送方式的选择和输送设备类型的选用是十分 重要的关键工作，技术性极强，它直接影响涂装车间的面积需求、空间利用率、整个 工程的投资。 由于本项目需要生产多种不同的产品，并且这些产品的结构相差比较大，年产 1 0 万台产品的生产线，国内通用做法是前处理电泳底漆线采用通过式输送方式，这 种方式会占用很多厂房面积和增加很多设备投资，而组挂形式的变化可以保证产量的 情况下改变生产节拍，因此确定产品的组挂形式、产品的装载方式和前处理电泳底漆 线输送方式非常关键。 4 1 1 工件组挂长度的设计 文章前面说过本课题项目需要生产十种不同的产品，并设计了八种不同的组挂组 合方式，计算组挂后工件的最大尺寸为4 9 3 4 m m ，组挂工件之间需要有间隙，考虑到 中涂和面漆需要对同一挂工件的相对立面的外表面进行油漆喷涂，而前处理电泳线只 要求它们稍有间隙就行，因此前处理电泳底漆线和中涂面漆线所需的间隙相差比较 大，前处理电泳底漆线预留1 5 0 m m 的组挂间隙就可以，中涂和面漆线需要预留5 0 0 m m 的组挂间隙，同时考虑到工件在前处理电泳槽体“内上升时能够快速排水，t 系统车 厢尾门需要打开一个小角度，开距约位1 2 0 m e ，所以前处理电泳底漆线实际组挂需要 的最大长度为5 2 0 4 m m ，中涂和面漆线实际组挂需要的最大长度为5 5 5 4 m m 。 如果全线按照组挂后需要的最大长度来设计，那么对于前处理电泳底漆线就是一 个很大的浪费，体现在以下几个方面：装挂装置的长度加长，增加材料和人t n 作成 1 4 硕l j 论文江铃轻型载货汽卞涂裟生产线的设计。j 开爱 本；槽体长度增加3 5 0 r a m 使槽体体积加大，增加材料和人工制作成本：由于槽体体积 加大，相应的循环系统的流量也加大，相关的泵、管道、阀门、热交换器、过滤器等 可能需要增加一个数量级，从而造成制作成本上升，另外电、气、汽等能动费用也上 升；由于槽体体积加大，投放的溶液量相应加大，从而加大了化工材料的投放成本； 由于槽体加长，前处理电泳底漆线整线的长度加大，相应的密封室体长度、输送长度、 土建工作量、厂房占地等相应增加，造成厂房浪费和投资成本大幅上升。 考虑到上面的因素，课题项目组决定将前处理电泳底漆线和中涂面漆线的组挂长 度独立成两种，底漆线按照实际需要的5 2 0 4 m m ，中涂面漆线按照5 5 5 4 m m 来设计。 4 1 2 前处理电泳底漆线输送方式的设计 根据生产节拍的不同以及输送技术的不断发展，前处理电泳底漆线的输送方式也 不同，按