雙清洗箱汽車涂裝治具清洗設(shè)備的設(shè)計(jì)開發(fā)

張瀟東，張艷芬，王海朝，高杰

（吉利汽車集團(tuán)有限公司，浙江 寧波 315000）

在現(xiàn)代汽車行業(yè)中，整車涂裝線所使用的涂裝輔助工裝治具分為兩類，一類為整車電泳工裝治具，另一類為面漆工裝治具。在經(jīng)過反復(fù)電泳及噴涂后，工裝治具掛漆嚴(yán)重，需要定期回收并清洗。多數(shù)車企在正常生產(chǎn)的情況下，整車電泳工裝治具清洗的頻率為一周一次，面漆工裝治具每生產(chǎn)一次就需要清洗。傳統(tǒng)噴涂治具脫漆清洗都是在具蓋水槽中存放脫漆劑，通過靜置浸泡來進(jìn)行的。新研發(fā)的脫漆清洗設(shè)備為雙清洗箱自動(dòng)循環(huán)液體流動(dòng)旋轉(zhuǎn)清洗設(shè)備。本文就傳統(tǒng)及新設(shè)計(jì)開發(fā)的兩種治具脫漆方式進(jìn)行簡述，并對(duì)其優(yōu)劣勢進(jìn)行對(duì)比分析。

1 傳統(tǒng)脫漆清洗模式

傳統(tǒng)脫漆清洗模式的清洗工藝流程如圖1 所示。

圖1 傳統(tǒng)脫漆清洗的工藝流程Figure 1 Conventional jig cleaning process

傳統(tǒng)脫漆設(shè)備(見圖2)一般的外形尺寸為長4 m、寬2.5 m、高1.5 m，容積15 m3，實(shí)際在清洗過程中脫漆劑加到1.2 m 高度，一次投液12 t，需要配置電葫蘆及治具吊籃。工人先將該清洗的治具裝入吊籃內(nèi)，再使用電葫蘆將治具吊籃吊入脫漆箱中，其中已有前次脫漆后留下的液體(即此脫漆后一直放至下次使用的脫漆劑與漆渣的混合液體)，靜置浸泡2～ 4 h(浸泡時(shí)間取決于脫漆劑的使用次數(shù)及其與漆渣化學(xué)反應(yīng)后的濃度)，待漆痂脫落，再用電葫蘆將吊籃吊出，在格柵板處使用高壓水槍對(duì)治具進(jìn)行沖洗，自然晾干整形后再次投入使用。脫漆劑及漆渣混合液體蓋好蓋子保存，等待下次使用。

圖2 傳統(tǒng)脫漆設(shè)備Figure 2 Conventional jig cleaning equipment

傳統(tǒng)脫漆設(shè)備存在以下問題有待解決：

(1) 由于脫漆劑浸泡藥力時(shí)好時(shí)壞、不均勻，因此清洗時(shí)間不好把控，漆渣脫落不均勻，沖洗后治具會(huì)有漆渣殘留，還需人工敲掉，在敲漆渣的過程中極易造成治具變形，給后續(xù)整形帶來不必要的附加工作，還會(huì)隨時(shí)增加整形人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

(2) 由于治具清洗時(shí)間無規(guī)律地延長，治具經(jīng)常清洗不干凈，極易造成整車涂裝面存在瑕疵，從而造成不良率上升。很多車企為了解決涂裝治具清洗周期長的問題，只能增加治具的投入量。

(3) 傳統(tǒng)脫漆設(shè)備工藝因?yàn)橹皇且粋€(gè)清洗槽，無法及時(shí)將清洗后的漆渣分離出來，混合液體一直發(fā)生化學(xué)作用，使得清洗治具房間內(nèi)的空氣長期受到嚴(yán)重污染，而且脫漆劑藥力逐步失效，再次使用時(shí)藥力已經(jīng)減弱，脫漆劑更換頻繁。一般車企使用傳統(tǒng)脫漆設(shè)備在正常生產(chǎn)的情況下，每周更換一次脫漆劑，每月更換4 次，更換一次大約就需要12 t 新脫漆劑，一個(gè)月需48 t 脫漆劑才能滿足正常需求。這樣不僅增加了運(yùn)營成本，還會(huì)產(chǎn)生大量固廢，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成很大影響。

2 雙清洗箱自動(dòng)循環(huán)脫漆模式

自動(dòng)循環(huán)清洗脫漆工藝流程如圖3 所示。

圖3 自動(dòng)循環(huán)清洗脫漆工藝流程Figure 3 Automatic recirculation jig cleaning process

雙清洗箱自動(dòng)循環(huán)脫漆設(shè)備的清洗箱如圖4 所示，一般長5.7 m、寬2.3 m、高1.35 m，容積17 m3，實(shí)際在清洗過程中脫漆劑加到1.2 m 高度，一次投液14 t，同樣需要配置電葫蘆及治具吊籃。工人先將該清洗的治具裝入吊籃內(nèi)，再使用電葫蘆將治具吊籃吊入治具脫漆箱中，自動(dòng)打開存儲(chǔ)箱1#主管氣動(dòng)球閥及A 清洗箱的3#氣動(dòng)球閥，同時(shí)開啟1#耐酸泵將脫漆劑導(dǎo)入A 清洗箱。當(dāng)脫漆劑到達(dá)1.2 m 的高度時(shí)1#主管氣動(dòng)球閥關(guān)閉，開啟2#氣動(dòng)球閥，A 清洗箱開始自循環(huán)，即1#耐酸泵從2#氣動(dòng)球閥抽出脫漆劑后通過3#氣動(dòng)球閥注入A 清洗箱，如圖4 中箭頭所示。當(dāng)B 清洗箱需要單獨(dú)使用時(shí)，同時(shí)開啟1#、2#主管氣動(dòng)球閥和2#耐酸泵，并打開5#氣動(dòng)球閥，將脫漆劑注入B 清洗箱。當(dāng)脫漆劑到達(dá)1.2 m 處時(shí)1#、2#主管氣動(dòng)球閥同時(shí)關(guān)閉，開啟4#氣動(dòng)球閥，令B 清洗箱自循環(huán)，即2#耐酸泵從4#氣動(dòng)球閥抽出脫漆劑后通過5#氣動(dòng)球閥注入B 清洗箱。如A、B 清洗箱同時(shí)使用，則按照上述程序在A、B 清洗箱中注入脫漆劑至1.2 m 的高度，然后同時(shí)關(guān)閉1#、2#主管氣動(dòng)球閥，開啟2#、3#氣動(dòng)球閥及1#耐酸泵，使A 清洗箱自循環(huán)，開啟4#、5#氣動(dòng)球閥及2#耐酸泵，使B 清洗箱自循環(huán)。蓋好箱蓋可以降低脫漆劑揮發(fā)，減少空氣污染。通過耐酸泵使脫漆劑旋轉(zhuǎn)清洗2 h。所謂旋轉(zhuǎn)清洗，是通過管道耐酸泵及槽體內(nèi)部特殊的弧形槽設(shè)計(jì)，使脫漆劑形成旋轉(zhuǎn)液流(如波輪洗衣機(jī)內(nèi)的水流狀)，從而增加脫漆劑的滲透力，達(dá)到快速脫漆清洗的目的。清洗后再用電葫蘆將吊籃吊出，在格柵板處使用高壓水槍對(duì)治具進(jìn)行沖洗，自然晾干整形后投入使用。脫漆劑沉淀后，A 清洗箱打開1#箱回液氣動(dòng)閥及3#耐酸泵，B 清洗箱也打開2#箱回液氣動(dòng)閥及3#耐酸泵，都將脫漆劑抽回脫漆劑存儲(chǔ)箱，密封以防止脫漆劑揮發(fā)，同時(shí)解決治具清洗間的空氣污染難題。當(dāng)兩個(gè)清洗箱中的脫漆劑剩余10 mm 高度時(shí)，打開排渣閥，用清水沖凈箱體底部。待下次使用時(shí)，添加與排出量相同的新脫漆劑。每次A 清洗箱排出約80 kg，B 清洗箱排出約38 kg，合計(jì)約118 kg，每個(gè)月按25 d 計(jì)算的話，需補(bǔ)液24 次(其中一天為換新液)，共補(bǔ)液2.8 t，每月更換2 次，每次更換14 t，每月共計(jì)需要30.8 t 脫漆劑。

圖4 自動(dòng)循環(huán)清洗脫漆設(shè)備Figure 4 Automatic recirculation jig cleaning equipment

改善后的設(shè)備有3 個(gè)箱體，其中一個(gè)為存儲(chǔ)箱，上面裝有一個(gè)耐酸泵、兩根管路和兩個(gè)氣動(dòng)球閥，分別負(fù)責(zé)在兩個(gè)清洗箱清洗沉淀后將脫漆劑抽回存儲(chǔ)箱中密封保存。這樣既可保持藥力緩慢衰減，又能減輕脫漆劑與漆渣反應(yīng)后揮發(fā)造成的空氣污染。另外兩個(gè)即A、B 清洗箱，根據(jù)治具清洗規(guī)格和頻率，既能同時(shí)使用，也可單獨(dú)使用。通過PLC(可編程邏輯控制器)程序控制及清洗箱底部特殊的弧形鋼條設(shè)計(jì)，在1#、2#耐酸泵及4 個(gè)氣動(dòng)球閥的驅(qū)動(dòng)下，脫漆劑在清洗箱內(nèi)旋轉(zhuǎn)，可實(shí)現(xiàn)漆痂的快速脫除。

設(shè)備材料清單見表1 和表2。

表1 存儲(chǔ)箱材料清單Table 1 Materials for manufacturing the storage box

表2 清洗箱材料清單Table 2 Materials for manufacturing the cleaning box

3 傳統(tǒng)脫漆槽與自動(dòng)循環(huán)雙清洗箱的運(yùn)行成本對(duì)比

3.1 傳統(tǒng)清洗槽運(yùn)行費(fèi)用的計(jì)算

每次投入脫漆劑的量近似看作12 t。

脫漆劑費(fèi)用：單價(jià)約1.7 萬/t，每月更換4 次，共48 t，合計(jì)81.6 萬元。

5 名工人的工資：每人按1 萬元/月計(jì)算，共5 萬元。

產(chǎn)生危廢48 t，浙江區(qū)域排放危廢價(jià)格為3 000～ 4 500 元/t，按3 500 元/t 計(jì)算，即16.8 萬元/月。

傳統(tǒng)脫漆槽的每月運(yùn)行成本為：81.6+5+16.8=103.4(萬元)。

3.2 雙清洗箱自動(dòng)循環(huán)脫漆設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用的計(jì)算

每次投入脫漆劑的量近似為14 t。

清洗耐酸泵(2 個(gè))電耗：2 × 3 kW × 16 h=96 kW·h；回液耐酸泵(1 個(gè))電耗：3 kW × 0.5 h=1.5 kW·h。用電量合計(jì)97.5 kW，按平均電費(fèi)0.8 元/(kW·h)計(jì)算，電費(fèi)合計(jì)78 元/d，每月1 950 元。

脫漆劑價(jià)格約1.7 萬/t，每月更換2 次，總計(jì)28 t，合計(jì)47.6 萬元。

兩箱同時(shí)使用最多每月(按24 次計(jì))補(bǔ)充脫漆劑118 kg × 24 ≈ 2.8 t，合計(jì)4.76 萬元。

4 名工人(兩班共減少一名治具清理、整形人員)的工資：每人按1 萬元/月計(jì)算，共4 萬元。

產(chǎn)生危廢30.8 t，按浙江區(qū)域排放危廢價(jià)格3 500 元/t 計(jì)算，即10.78 萬元/月。

雙清洗箱自動(dòng)循環(huán)脫漆設(shè)備的每月運(yùn)行成本共計(jì)：0.195+47.6+4.76+4+10.78=67.335(萬元)。

3.3 對(duì)比

與傳統(tǒng)脫漆槽相比，雙清洗箱自動(dòng)循環(huán)脫漆設(shè)備的運(yùn)行成本每月節(jié)約36.065 萬元。

設(shè)備制作費(fèi)用方面，傳統(tǒng)脫漆槽預(yù)計(jì)8 萬元，雙清洗箱自動(dòng)循環(huán)脫漆設(shè)備預(yù)計(jì)25 萬元。后者雖然多花17 萬元，但半月便可收回。

傳統(tǒng)脫漆設(shè)備與雙清洗箱自動(dòng)循環(huán)清洗設(shè)備的優(yōu)劣勢對(duì)比見表3。

表3 兩種清洗設(shè)備優(yōu)劣對(duì)比Table 3 Comparison of advantages and disadvantages between two types of jig cleaning equipment

4 總結(jié)

通過對(duì)雙清洗箱汽車涂裝治具清洗設(shè)備的設(shè)計(jì)開發(fā)，可減少治具清洗時(shí)間，提高治具更換頻率，降低因治具污染而造成的涂裝產(chǎn)品不良率。本設(shè)計(jì)每次使用后使脫漆劑沉淀分離，將好的液體抽回后密封存儲(chǔ)，沉淀混合物清理收集后按規(guī)定排放，下次使用時(shí)只補(bǔ)充上次被排出的量，脫漆劑藥力持久，清洗時(shí)間可控制在2 h 內(nèi)，達(dá)到治具及時(shí)清洗的目的。這樣不僅節(jié)約了運(yùn)營成本，還減少了固廢排放，保護(hù)了環(huán)境。