影響商用車塑料件噴涂方式的因素

徐青梅，陳大榮

（一汽解放青島汽車有限公司，山東 青島 266200）

前言

順應(yīng)汽車輕量化的發(fā)展趨勢，車身上越來越多的采用非金屬外飾件，乘用車配套非金屬件占駕駛室本體的面積比例約為10%，某些商用車配套非金屬外飾件比例超過了60%。非金屬件裝配后大多位于A區(qū)及B區(qū)，因此非金屬外飾件涂裝質(zhì)量要求越來越高。

為貫徹涂裝生產(chǎn)線“降低涂料消耗，提高噴涂質(zhì)量，減少環(huán)境污染”的理念，一汽解放青島汽車有限公司在新工廠塑料件涂裝線的建設(shè)過程中，對噴涂方式的選擇方面進行了大量的調(diào)研。本文結(jié)合調(diào)研情況及商用車塑料件線實際生產(chǎn)管理中積累的經(jīng)驗，對選擇噴涂方式過程中的影響因素進行了對比總結(jié)。

1 塑料件涂裝線噴涂方式調(diào)研

為充分學習借鑒國內(nèi)先進的塑料件噴涂線經(jīng)驗，對國內(nèi)塑料件噴涂線進行了調(diào)研，其中乘用車調(diào)研了4條涂裝線，分別是廠家A新建的兩條大眾轎車保險杠涂裝線，廠家B新建的上海大眾及上海通用等轎車保險杠涂裝線，廠家C新建的奇瑞轎車配套保險杠涂裝線，另外調(diào)研了4條商用車塑料件涂裝線。

1.1 乘用車保險杠涂裝線噴涂方式調(diào)研

☆ 廠家A保險杠生產(chǎn)線，給大眾配套的保險杠涂裝線，圖1。

☆ 廠家B保險杠生產(chǎn)線，給上海大眾、上海通用等配套保險杠涂裝線，圖2。

☆ 廠家C險杠生產(chǎn)線，給奇瑞轎車配套保險杠噴涂線，圖3。

圖1

圖2

圖3

1.2 商用車塑料件涂裝線噴涂方式調(diào)研

☆ 商用車廠家 A塑料件涂裝線，重卡配套塑料件噴涂線，圖4a、圖4b。

圖4a 組掛方式：按顏色組掛

圖4b 噴涂方式：人工噴涂

☆ 商用車廠家 B塑料件涂裝線，卡車配套塑料件涂裝線，圖5a、圖5b。

圖5a 組掛方式：按顏色組掛

圖5b 噴涂方式：人工噴涂

☆ 商用車廠家C基地塑料件涂裝線，老駕駛室線改造的卡車配套塑料件涂裝線，圖6a、圖6b。

圖6a 組掛方式：按顏色組掛

圖6b 噴涂方式：人工噴涂

☆ 商用車廠家D塑料件涂裝線，圖7a-圖7d：

圖 7b

圖 7c

圖 7d

1.3 調(diào)研結(jié)論

目前，轎車配套的塑料件一般只有前后保險杠，因產(chǎn)品單一，結(jié)構(gòu)簡單，噴涂方式多采用機器人。商用車外飾件種類多，形狀復(fù)雜，材質(zhì)不一，不同材質(zhì)噴涂工藝不同，國內(nèi)SMC材質(zhì)白坯件質(zhì)量狀態(tài)普遍較差，而且占塑料件產(chǎn)量比例較大，基于這些原因，目前商用車塑料件均采用人工噴涂。

2 商用車塑料件線在選擇噴涂方式時應(yīng)考慮的影響因素

在塑料件生產(chǎn)線建設(shè)過程中，對于噴涂方式的選擇，存在諸多的影響因素，主要有塑料件材質(zhì)、種類、形狀、白坯件質(zhì)量、組掛、狀態(tài)識別等主要因素。

2.1 塑料件種類及形狀對噴涂方式的影響

對于輕、中、重型商用車混流生產(chǎn)的主機廠，配套的塑料件品種達400多種，零件大小各異，其中最大件外形尺寸為3100*2500*800mm（長*寬*高），最小的件尺寸為200*100mm（長*寬）。

采用人工噴涂生產(chǎn)線，組掛以顏色為主，所有塑料件均可通用一種掛具，按照節(jié)拍設(shè)計每掛點的組掛件數(shù)，充分利用掛具面積。

對于機器人噴涂生產(chǎn)線，為滿足機器人仿形軌跡，應(yīng)需根據(jù)零件形狀設(shè)計多種不同的組合掛具，掛具種類會遠多于人工噴涂線，在實際生產(chǎn)過程中，會增加掛具在使用、管理等環(huán)節(jié)的難度，降低工裝掛具及油漆利用率，削減機器人噴涂的優(yōu)勢。

2.2 塑料件材質(zhì)對噴涂方式的影響

常用的塑料件材質(zhì)有PP、ABS、SMC及玻璃鋼等。PP及ABS件為注塑成型，玻璃鋼件有模壓成型和手糊兩種成型工藝。在實際生產(chǎn)過程中，過線組掛方式主要是按照面漆顏色來組掛，相同顏色組成一掛；其次還要兼顧塑料件材質(zhì)來組掛，如：PP件噴底漆前要噴PP處理水，不同材質(zhì)塑料件表面狀態(tài)不同，具體噴涂工藝也不同。

對于采用人工噴涂的生產(chǎn)線，為減少換色，提高生產(chǎn)效率及油漆利用率，經(jīng)常會將不同材質(zhì)的零件組合在同一掛點上進行噴涂，通過對材質(zhì)實施標識管理來實現(xiàn)，如 ABS和PP材質(zhì)件同一掛點噴涂時，操作工根據(jù)標識先對PP件噴涂PP水，再與ABS件一同噴涂底漆。

對于采用機器人噴涂的生產(chǎn)線，目前按照材質(zhì)識別管理方法尚無法實現(xiàn)，機器人無法識別出同一掛點上的不同材質(zhì)，只能按照相同顏色、相同材質(zhì)進行組掛，將會降低掛具利用率，換色次數(shù)也會增加，機器人噴涂的優(yōu)勢無法發(fā)揮出來。

2.3 白坯件質(zhì)量狀態(tài)對噴涂方式的影響

（1）手糊成型的玻璃鋼件，如：頂蓋及頂蓋導(dǎo)流罩，因白坯件成型過程中存氣，成型后白坯有鼓包（圖 8a），噴完底漆后缺陷較多，需要多處刮膩子（圖8b）。

圖8a

圖8b

對于人工噴涂的生產(chǎn)線，為避免膩子部位的色差，針對膩子部位制定操作要領(lǐng)，噴涂首先對膩子部位先薄噴一遍，然后再按工藝要求順序噴涂。

對于機器人噴涂的生產(chǎn)線，機器人無法識別刮膩子部位，若按照設(shè)定的程序順序噴涂，膩子部位會出現(xiàn)遮蓋不住的缺陷，會造成面漆后色差而導(dǎo)致返線。因此需合理設(shè)計人工識別及補噴工位，彌補刮膩子部位的缺陷。采用機器人省人優(yōu)勢也將不能完全發(fā)揮。

（2）模壓成型的SMC件，表面較粗糙（圖9a），且成型過程易形成針眼（圖9b），要達到與PP及ABS材質(zhì)相同的光澤度，膜厚要適當增加約10 ～15um，否則裝車后會出現(xiàn)玻璃鋼件無光的現(xiàn)象。

圖9a

圖9b

采用人工噴涂的生產(chǎn)線，組掛是按照相同顏色組成一掛，同一掛點上可能會有玻璃鋼件、PP件及ABS件，根據(jù)不同材質(zhì)制定不同的噴涂方法，要求在玻璃鋼件上走槍速度要比PP及ABS件慢，控制在30cm/s，噴幅搭接1/2，通過控制走槍速度及噴幅搭接寬度來控制膜厚，實現(xiàn)同一掛點上不同材質(zhì)的塑料件噴出不同的膜厚，從而最大程度上利用掛具，提高生產(chǎn)效率，降低能源消耗。

采用機器人噴涂的生產(chǎn)線，機器人不能識別同一掛點上的白坯件質(zhì)量狀態(tài)，也無法對同一掛點實施不同噴涂工藝，需設(shè)計適量的人工識別及補噴工位，會降低機器人噴涂的優(yōu)勢。

2.4 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)對噴涂方式的影響

針對存在“凹深窄”結(jié)構(gòu)的零件，局部需制定特殊噴涂工藝及操作要領(lǐng)，避免出現(xiàn)露底及漆膜粗糙等缺陷，如圖10a及圖10b 中圓圈部位：

圖10a

圖10b

采用人工噴涂的生產(chǎn)線，針對“凹深窄”部位采用降低噴槍吐出量、薄噴多遍的噴涂手法，盡量減少反彈，增加上漆率。

采用機器人噴涂的生產(chǎn)線，對于該類結(jié)構(gòu)的零件需要設(shè)置人工設(shè)別及補噴工位，也將影響機器人省人優(yōu)勢的發(fā)揮。

2.5 過程質(zhì)量控制對噴涂方式的影響

塑料件形狀復(fù)雜，裝車后基本都位于A區(qū)，塑料件與駕駛室本體之間、塑料件與塑料件之間均存在間隙，間隙部位一般都是塑料件的邊角部位，邊角部位噴涂不到位易出現(xiàn)露底的質(zhì)量缺陷，因此對塑料件的邊角部位噴涂操作要求較高。

人工噴涂生產(chǎn)線，首先對同一掛點上的所有塑料件邊角部位進行預(yù)噴一遍，然后再噴涂中間部位，這樣既節(jié)約油漆，又可避免中間部位流掛。

機器人噴涂的生產(chǎn)線，無法識別邊角部位并實施預(yù)噴，需要設(shè)置人工識別及補噴工位。另外，因塑料件形狀不規(guī)則，表面多以弧面、曲面居多（圖11a），且多數(shù)邊角部位為重要外觀面，采用機器人噴涂，對于不用形狀的零件邊角等部位很難設(shè)計軌跡仿形，噴涂不到的部位需要設(shè)計人工補噴，即存在人工與機器人噴涂的交界面（圖11b），該交界面噴涂難度較大，尤其是金屬漆，易出現(xiàn)色差，這是采用機器人噴涂需要解決的一個重要問題。

圖11a

圖11b

3 不同的噴漆方式對工裝掛具的設(shè)計要求

塑料件的工裝利用率及通用性是決定生產(chǎn)線效率的主要因素，不同工件定位裝掛位置不同，部分件要提前裝定位螺栓等輔助定位件，工裝掛具的設(shè)計需要根據(jù)噴涂方式來確定，并結(jié)合生產(chǎn)線實際管理水平，設(shè)計原則為滿足所有塑料件全部混流生產(chǎn)的柔性設(shè)計。

對于人工噴涂的生產(chǎn)線，掛具可以設(shè)計為一種通用；實現(xiàn)按顏色組掛，同一掛點上可以組掛不同材質(zhì)，通過對零件材質(zhì)、部位、狀態(tài)的識別，控制不同噴涂工藝，保證外觀質(zhì)量均勻一致。

對于機器人噴涂的生產(chǎn)線，在滿足按顏色組掛的前提下，還要同時滿足按照相同的外形尺寸進行組掛，以滿足機器人仿形軌跡，需根據(jù)零件形狀設(shè)計多種不同的組合掛具，在實際生產(chǎn)過程中會同時存在幾百種掛具，在掛具設(shè)計及投產(chǎn)后的使用、流轉(zhuǎn)等環(huán)節(jié)存在管理難度。

4 結(jié)論

目前乘用車塑料件多采用機器人噴涂，生產(chǎn)線自動化水平較高，可提高涂料利用率 30%以上。但商用車塑料件因種類多、形狀復(fù)雜、不同材質(zhì)混線生產(chǎn) ，不同材質(zhì)的塑料件噴涂工藝不同，同一塑料件不同部位噴涂操作要領(lǐng)不同，在這種現(xiàn)狀下，采用機器人噴涂在組掛方式、工件狀態(tài)及特殊部位的自動識別、質(zhì)量控制等方面存在較大難度，無法體現(xiàn)出機器人噴涂優(yōu)勢。因此，現(xiàn)階段商用車車塑料件大多仍采用人工噴涂。

5 結(jié)束語

一汽解放青島汽車有限公司新工廠建設(shè)中，塑料件生產(chǎn)線暫采用了人工噴涂，雖然機器人噴涂存在較多難點，但我們會繼續(xù)研究商用車塑料件采用機器人噴涂的可行性，在實現(xiàn)綠色涂裝的道路上不斷探索。

[1] 王錫春,楊必暖等.最新汽車涂裝技術(shù)[M].機械工業(yè)出版社.1997.12.

[2] 王錫春等.涂裝車間設(shè)計手冊[M].化學工業(yè)出版社.2013.