汽車涂膠工藝應(yīng)用研究

戴力

(比亞迪汽車工業(yè)有限公司，廣東深圳 518118)

汽車涂膠工藝應(yīng)用研究

戴力

(比亞迪汽車工業(yè)有限公司，廣東深圳 518118)

涂膠工藝是汽車總裝工廠的關(guān)鍵工藝之一，牽涉面廣，技術(shù)要求高。各主機(jī)廠根據(jù)自身的發(fā)展情況，選擇適合自己的涂膠工藝尤為重要，不僅關(guān)系到物料成本、項(xiàng)目投入，也關(guān)系到產(chǎn)能節(jié)拍。介紹常用涂膠物料，分析常見涂膠工藝設(shè)備的優(yōu)缺點(diǎn)。

汽車；總裝工廠；涂膠工藝

0 引言

涂膠工藝作為總裝工廠的主要工藝之一，一直是各主機(jī)廠及配套商長(zhǎng)期研究的課題。涂膠工藝牽涉到物料、工具、設(shè)備、生產(chǎn)等多個(gè)環(huán)節(jié)，在項(xiàng)目規(guī)劃階段就需要對(duì)工廠后期的發(fā)展情況有一定的了解，制定適合自身發(fā)展情況的涂膠工藝水平。

1 涂膠工藝物料

總裝工廠內(nèi)需要使用到的需涂膠操作物料主要是熱熔膠、丁基不干膠、聚氨酯玻璃膠。熱熔膠及丁基不干膠主要用于防水膜及車門等的涂膠作業(yè)，聚氨酯玻璃膠則主要用于汽車前后擋風(fēng)玻璃及三角側(cè)窗玻璃的涂膠。

使用最廣、用量最大的是聚氨酯玻璃膠，對(duì)其要求一般為：

(1)高的剪切強(qiáng)度

即使在老化后也仍然能夠保持足夠的剪切強(qiáng)度，以保證即使在出現(xiàn)意外情況下也能將擋風(fēng)玻璃與車身牢固地結(jié)合，防止駕乘人員被甩出車外。

(2)低拉絲性

考慮到在涂膠作業(yè)中，膠型需要迅速被切斷，不能污染其他物料，保證接頭處的一致性，降低漏雨風(fēng)險(xiǎn)。

(3)高的固化速度

在玻璃被安裝到車身上之后，需要迅速固化。因擋風(fēng)玻璃一般在內(nèi)飾段進(jìn)行裝配，而一旦下線了會(huì)經(jīng)歷如淋雨、路試等復(fù)雜工況，此時(shí)如玻璃膠還未固化則有極大的安全隱患。

(4)與切割過的玻璃膠依然具有良好的粘接性

當(dāng)出現(xiàn)擋風(fēng)相關(guān)的異常時(shí)，會(huì)需要切割玻璃膠，取下?lián)躏L(fēng)玻璃，處理完畢異常則需重新安裝擋風(fēng)玻璃，此時(shí)重新涂的玻璃膠就需要與原被切割過的玻璃膠粘接良好，達(dá)到第一次涂膠時(shí)一致的粘接效果。

(5)低氣味及低揮發(fā)性

這類化工產(chǎn)品必須滿足越來越嚴(yán)格的VOC要求，氣味及揮發(fā)直接影響著生產(chǎn)作業(yè)人員以及駕乘人員的人身健康，必須從玻璃膠產(chǎn)品開發(fā)階段就予以解決。

2 涂膠工藝設(shè)備

總裝廠內(nèi)常見的涂膠工藝配套硬件按照投資大小及節(jié)拍要求的高低，大致可劃分為手動(dòng)涂膠系統(tǒng)、半自動(dòng)涂膠系統(tǒng)、自動(dòng)涂膠系統(tǒng)、帶輔助功能的自動(dòng)涂膠系統(tǒng)。

2.1 手動(dòng)涂膠系統(tǒng)

手動(dòng)涂膠系統(tǒng)是最基礎(chǔ)的涂膠系統(tǒng)，一般包含壓縮空氣供給系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)、氣動(dòng)膠槍、單工位旋轉(zhuǎn)工裝臺(tái)、玻璃儲(chǔ)存工裝臺(tái)。某總裝廠的手動(dòng)涂膠工藝如圖1所示。

優(yōu)點(diǎn)：場(chǎng)地要求低，能夠根據(jù)內(nèi)飾段的工序排布情況靈活規(guī)劃；節(jié)拍設(shè)置可調(diào)整，根據(jù)實(shí)際要求進(jìn)行工序配置，單工位手動(dòng)涂膠最高節(jié)拍能滿足約24JPH(Jobs Per Hour)，在節(jié)拍提升時(shí)，通過額外增補(bǔ)手動(dòng)涂膠系統(tǒng)即可；投資低，后期維護(hù)費(fèi)用低。

圖1 某總裝廠的手動(dòng)涂膠工藝

缺點(diǎn)：對(duì)人員要求較高，在員工上崗之前需要進(jìn)行較長(zhǎng)周期的培訓(xùn)；使用支裝玻璃膠，因膠型接口要求，此種包裝的玻璃膠無法使用徹底，存在較為嚴(yán)重的物料浪費(fèi)情況，如圖2所示。

圖2 支裝膠的物料浪費(fèi)情況

2.2 半自動(dòng)涂膠系統(tǒng)

半自動(dòng)涂膠系統(tǒng)主要是為了解決支裝玻璃膠的物料浪費(fèi)問題，與手動(dòng)涂膠系統(tǒng)的區(qū)別是：將玻璃膠的供給由壓縮空氣擠壓支裝膠改為膠泵壓出桶裝膠。整套系統(tǒng)一般包括單泵或者雙泵切換的55加侖膠泵、玻璃膠管路、手動(dòng)膠槍、擋風(fēng)玻璃工裝，部分對(duì)精度要求高的會(huì)額外增加齒輪泵。半自動(dòng)涂膠系統(tǒng)

原理圖如圖3所示。

圖3 半自動(dòng)涂膠系統(tǒng)原理圖

優(yōu)點(diǎn)：場(chǎng)地要求中等，受限于膠管長(zhǎng)度及膠泵壓力，泵站與涂膠工位的距離不能過長(zhǎng)，如果過長(zhǎng)，出膠速率及穩(wěn)定性會(huì)受到影響；單個(gè)半自動(dòng)涂膠工位最高節(jié)拍能滿足30JPH；使用大桶包裝玻璃膠會(huì)大幅降低物料使用成本。

缺點(diǎn)：同手動(dòng)涂膠工藝一樣，對(duì)人員要求較高，在員工上崗之前需要進(jìn)行較長(zhǎng)周期的培訓(xùn)。

2.3 自動(dòng)涂膠系統(tǒng)

自動(dòng)涂膠系統(tǒng)是目前已成熟配套系統(tǒng)，按照機(jī)器人抓取形式，一般分為抓取膠槍式和抓取玻璃式，抓取膠槍式是目前主流的方案。

如圖4所示，抓取膠槍式涂膠系統(tǒng)包括涂膠系統(tǒng)、供膠系統(tǒng)、電氣綜合控制系統(tǒng)。其中涂膠系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的形式為5個(gè)工位：底涂工位、干燥工位、對(duì)中及涂膠工位、等待工位、翻轉(zhuǎn)工位等。部分總裝廠還會(huì)額外配置搬運(yùn)輔助機(jī)構(gòu)，即多出第6個(gè)工位——搬運(yùn)工位。供膠系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)形式包括：?jiǎn)伪没蛘唠p泵切換膠泵、溫控膠路、計(jì)量型齒輪泵、氣動(dòng)控制單元。

圖4 抓取膠槍式自動(dòng)涂膠系統(tǒng)的構(gòu)成

優(yōu)點(diǎn)：自動(dòng)化程度高，員工勞動(dòng)強(qiáng)度低；整套自動(dòng)涂膠系統(tǒng)能滿足60JPH左右的節(jié)拍；對(duì)員工依賴程度低，涂膠膠型穩(wěn)定；使用大桶供膠系統(tǒng)，物料成本較低，浪費(fèi)小。

缺點(diǎn)：對(duì)場(chǎng)地要求大，需沿線邊占用約3 m×10 m、整個(gè)前后擋風(fēng)玻璃安裝工位的上空區(qū)域；成本投入高，系統(tǒng)構(gòu)成復(fù)雜。

2.3.1 涂膠系統(tǒng)中的關(guān)鍵元件

某自動(dòng)涂膠系統(tǒng)平面布局如圖5所示。在涂膠系統(tǒng)中最關(guān)鍵的為對(duì)中涂膠機(jī)構(gòu)，主要由對(duì)中機(jī)構(gòu)和涂膠機(jī)器人組成。

圖5 某自動(dòng)涂膠系統(tǒng)平面布局

對(duì)中機(jī)構(gòu)。由氣缸驅(qū)動(dòng)，將玻璃從X、Y方向通過尼龍輥軸進(jìn)行內(nèi)部擠壓，Z方向升起氣缸及吸盤對(duì)擋風(fēng)玻璃進(jìn)行固定，迫使擋風(fēng)玻璃根據(jù)各自不同的規(guī)格移動(dòng)至不同的位置；傳感器根據(jù)氣缸的壓縮程度判斷正在對(duì)中的屬于哪一種型號(hào)的玻璃。還有一種方式是采用多個(gè)光電接近開關(guān)對(duì)相關(guān)區(qū)域進(jìn)行探測(cè)，確認(rèn)玻璃型號(hào)。某自動(dòng)涂膠系統(tǒng)對(duì)中機(jī)構(gòu)平面布局如圖6所示。

圖6 某自動(dòng)涂膠系統(tǒng)對(duì)中機(jī)構(gòu)平面布局

一般來說一套涂膠系統(tǒng)只配置一套對(duì)中機(jī)構(gòu)，但是為了加快節(jié)拍，達(dá)到更高的產(chǎn)能，如某日系主機(jī)廠采用的是兩套對(duì)中機(jī)構(gòu)，對(duì)中機(jī)構(gòu)下方有輸送機(jī)構(gòu)，A對(duì)中機(jī)構(gòu)對(duì)中完畢后，由輸送機(jī)構(gòu)將對(duì)中機(jī)構(gòu)輸送至機(jī)器人下方，由機(jī)器人開始涂膠，同時(shí)B對(duì)中機(jī)構(gòu)開始對(duì)下一塊玻璃進(jìn)行對(duì)中及識(shí)別。在A對(duì)中機(jī)構(gòu)上的玻璃完成涂膠、B對(duì)中機(jī)構(gòu)上的玻璃完成對(duì)中及識(shí)別后，輸送機(jī)構(gòu)將A、B對(duì)中機(jī)構(gòu)的位置進(jìn)行互換，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。這種模式能夠解決對(duì)中機(jī)構(gòu)與涂膠作業(yè)相互牽制產(chǎn)生的工藝瓶頸，也是后期要配置自動(dòng)涂膠系統(tǒng)的總裝廠可參考的一種較好的方案。

涂膠機(jī)器人。一般為載荷200 N以上的6軸機(jī)器人，安置于對(duì)中機(jī)構(gòu)附近，機(jī)器人第六軸與膠槍固定在一起，能夠覆蓋擋風(fēng)玻璃最遠(yuǎn)端。常用的機(jī)器人品牌為ABB、FANUC、KUKA、MOTOMAN等。

機(jī)器人的重復(fù)定位精度至少在0.1 mm以內(nèi)，涂膠軌跡重復(fù)性精度0.2 mm以內(nèi)。需要注意的是：機(jī)器人涂膠過程中，拐角位置機(jī)器人的行走速度和出膠速率同時(shí)減小，在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試匹配時(shí)需多次驗(yàn)證，以保證涂膠效果。某總裝廠的自動(dòng)涂膠系統(tǒng)機(jī)器人單元如圖7所示。

圖7 某總裝廠的自動(dòng)涂膠系統(tǒng)機(jī)器人單元

2.3.2 供膠系統(tǒng)中的關(guān)鍵元件

供膠系統(tǒng)中最關(guān)鍵的元件為膠泵及齒輪泵。某總裝廠的供膠系統(tǒng)如圖8所示。

膠泵由壓縮空氣提供動(dòng)力，由氣動(dòng)馬達(dá)、下缸體、下壓壓盤、升降機(jī)立柱、氣控部分組成。如節(jié)拍快的話，可使用雙泵切換系統(tǒng)，在一桶膠用盡之后，系統(tǒng)自動(dòng)切換為另一桶膠，此時(shí)員工有充分的時(shí)間將空桶取下，更換新桶膠。膠泵部分比較主流的廠家有NORDSON、GRACO等。

計(jì)量式齒輪泵采用伺服控制系統(tǒng)，確保供膠量穩(wěn)定，與機(jī)器人速度配合，保證膠型質(zhì)量，流量至少為3 L/min，能夠根據(jù)機(jī)器人涂膠行走速度進(jìn)行調(diào)整，流量計(jì)量誤差小于±1%；流量泵進(jìn)、出口配有壓力傳感器檢測(cè)壓力的變化，壓力過高或過低時(shí)，系統(tǒng)有自動(dòng)報(bào)警功能，過高機(jī)器人自動(dòng)到泄壓點(diǎn)排膠泄壓。

部分主機(jī)廠還會(huì)額外增加輔助裝配系統(tǒng)，能夠從等待工位將玻璃搬運(yùn)至車體上方，操作員工無須來回走動(dòng)，在車身兩側(cè)玻璃自動(dòng)輸送過來，員工僅需要對(duì)位，安裝即可，大大降低了員工的勞動(dòng)強(qiáng)度。

3 結(jié)束語

涂膠工藝可優(yōu)化改善的方向多，無論是從物料的配方優(yōu)化、設(shè)備的參數(shù)調(diào)整，還是生產(chǎn)工序的變化都能夠獲得較大的收益，近些年也成為許多主機(jī)廠和配套商的研究重心。隨著涂膠工藝水平的穩(wěn)步提升，對(duì)整車質(zhì)量及體驗(yàn)帶來的提升效果也越來越明顯，必將為客戶提供越來越好的汽車產(chǎn)品。

[1]史小萌,戴海林,馬啟元.硅烷化聚氨酯及其密封膠的制備和性能研究[J].熱固性樹脂,2003,18(1)：10-13.

SHI X M,DAI H L,MA Q Y.The Study on Synthesis of Silylated Polyurethane Resin(Spur)and the Properties Sealant Made from IT[J].Thermosetting Resin,2003,18(1)：10-13.

[2]邱玉倫.納米聚氨酯的特點(diǎn)及其綜合性能[J].中國(guó)聚氨酯工業(yè)協(xié)會(huì)彈性體專業(yè)委員會(huì)年會(huì),2003:26-31.

[3]接鳳敏.總裝玻璃部裝線及其裝配工藝的質(zhì)量控制[J].輕工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量,2013(5):46-47.

ApplicationofAutomobileGummingProcess

DAI Li

(BYD Auto Industry Co., Ltd.,Shenzhen Guangdong 518118,China)

Gumming process is one of the key processes in automobile assembly plant, which involves a wide range of technical requirements. According to own development, it is particularly important that assembly plant should choose their own gumming process, not only relating to materials cost and project inputs, but also relating to production rhythm. The frequently used gumming materials were introduced.The advantages and disadvantages of the common gumming devices were analyzed.

Automobile; Assembly plant; Gumming process

2017-05-17

戴力，男，本科，研究方向?yàn)槠嚳傃b工藝。E-mail:506888922@qq.com。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2017.08.018

U466

A

1674-1986(2017)08-071-04