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沙井噴油加工中漆面噴涂工藝探秘 涂裝通過性分析

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  • 來源:源裕噴油廠原創
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  • 發布日期:2019-03-06 11:42:08

現今,國內外汽車品牌林立,新車型推出日新月異。在追求汽車高品質的同時,如何縮短車型開發時間,搶占市場先機?今天我們從“沙井噴油加工噴涂工藝同步分析的涂裝通過性分析”來管中窺豹。

沙井噴油加工噴涂工藝

作為汽車設計開發中最重要的工作之一,PSE(Process Simultaneous Engineering,工藝同步工程),主要圍繞P(Possibility,工藝可行性)、Q(Quality,高質量)、C(Cost,低成本)、D(Delivery,物流)進行開展。通過對產品數模進行詳細審查,并結合生產現場實際,將大多數不合理設計消滅在數模階段,不但保證了整個項目進度,縮短了開發周期,同時大幅減少了后期的設變及修改成本,提高了產品競爭力。本文重點介紹工藝同步分析之涂裝通過性分析,包括涂裝設備通過性和操作通過性分析,暫不涉及實車驗證階段的工作。

1.涂裝設備通過性分析

設備通過性分析主要包括輸送載具通過性、室體通過性及機器人能力分析。

涂裝輸送載具主要有前處理電泳滑撬(或臺車)、雙擺桿(或C型吊具等)、側頂機(或轉接吊具)、UBC抱具、面漆滑撬(或臺車)、工藝小車等。

  • l 在分析前處理電泳或面漆滑撬、工藝小車時,主要關注生產線現場滑撬的前后支撐點位置、高度差、大小、支撐方式及鎖緊方式。在將該滑撬3D數據植入車身3D數模后,很容易確定符合現有滑撬的車身支撐點應設位置。而后,需分析車身在該處支撐后的強度、與周邊的干涉、平穩性、距離車身最前后端的距離等是否符合要求。如不能適用,則優先考慮通過優化車身支撐點設置來適應現有滑撬。如更改車身結構為不可行,則需考慮改造現有滑撬結構,在改造現有滑撬時,盡量考慮通用性,比如鎖緊方式、前后支點高度差等。

噴涂漆面

車身在前處理電泳吊具上的通過性審核示意圖

  • l 在分析側頂機、UBC抱具時,主要關注支撐塊位置、大小。一般支撐在車身裙邊左右下邊沿,具體面積大小各有不同。采用以上分析滑撬的方式,將側頂機或UBC抱具的數據植入車身3D數模后,確定應設點,并分析其強度、與周邊的干涉、操作的干涉、平穩等是否符合要求。如不適用,考慮更改車身應設支撐點結構。如不可行,更改現有側頂機或轉接吊具支撐塊。

  • l 考慮到生產線設備的固有狀態,一般都會有設定的最大通過載重,這在生產線建立之初,設備選型之時就已確定。在計算白車身重量時,除產品定義的白車身自重外,也要算上開閉件所需的涂裝專用工裝重量。另外,如果載具有所改動,還需考慮白車身與載具總重是否超過設定值。

涂裝室體主要有前處理電泳槽體、烘爐及工作間。通常,每條現有的生產線在設計之初就已經規劃好了其最大通過尺寸(長×寬×高&重量),只需要對新車型設計數據和現有生產線的尺寸通過上限進行對比,即可判定其尺寸通過性。

  • l 在分析前處理電泳槽體的通過性時,車身存在以下三種狀態:

白車身以一定角度上坡時,車身重心會向后,需考慮重心是否落在前后支撐點之間,上坡時尾部最低點離槽底是否在安全距離范圍內(一般要求≥450mm),出槽時,車體下部與沿距離是否在安全范圍內(一般要求≥300mm)。

漆面噴涂工藝探秘 涂裝通過性分析

車輛在上坡時,重心超過后支撐點,存在掉入槽體的風險

白車身以一定角度下坡時,車身重心會向前,需考慮重心是否落在前后支撐點之間,下坡時頭部最低點離槽底是否在安全距離范圍內(一般要求≥450mm),入槽時,車體下部與槽沿距離是否在安全范圍內(一般要求≥300mm)。

白車身平穩通過時,車門在安裝夾具狀態下與兩側設備(噴嘴、陽極管、護欄、風嘴等)的安全距離是否在范圍內(一般要求≥250mm),入槽時是否全浸,全浸時間是否達到工藝要求(比如電泳要求全浸處理時間≥3min),頂部距離液面距離是否足夠(一般要求≥300mm)。

白車身轉彎通過時,車頭或車尾與室體兩側是否存在干涉,安全距離是否足夠。

噴油加工穩定性

車身在轉彎處的仿真分析示意圖

  • l 在分析烘爐的通過性時,車身存在兩種狀態:

白車身平穩通過時,車門在安裝夾具狀態下與兩側設備(風嘴)的安全距離是否足夠,車頂與烘爐上部設備的安全距離是否足夠(一般要求最小安全距離≥250mm)。

白車身轉彎通過時,車頭或車尾與室體兩側是否存在干涉。

  • l 在分析工作間的通過性時,車身存在一種狀態:

白車身平穩通過時,車身在開門狀態下的操作空間是否足夠,在進行車頂作業時的高度空間是否足夠,進行車身下部作業時的安全距離是否足夠。

機器人能力主要指電泳、PVC和噴涂等自動化操作設備的處理能力。由于工藝節拍或設備能力限制,車身需處理面積如果超過設定上限,將無法保證質量和工作效率。

  • l 在分析車身電泳能力時,首先通過數模計算車身所有單件的表面積,乘以某一系數即為待電泳面積(一般乘以0.95);通過查詢現場陽極管設計面積,以及產線設定的最大陽極比(一般為4:1到6:1),計算得出可電泳的最大白車身面積。以上,即可判定電泳是否符合要求。如車身電泳面積超過最大設計值,需考慮額外增加相關電泳設備(整流器、陽極管等)。

  • l 在分析PVC和油漆噴涂能力時,首先確定車身需要噴涂的PVC區域及膜厚,計算得出需要的PVC總量。根據每臺機器人的噴涂流量及可處理時間和工作效率,可計算出其可處理的最大量。以上,即可判定PVC噴涂能力是否符合要求。如不符合要求,需額外考慮增加噴涂站(機器人或人工)或提高機器人運行速度、工作效率等。

提供如下兩種計算方法:

漆面噴涂工藝探秘 涂裝通過性分析

S——單車噴涂面積,m^2/臺;

δ——干膜厚度,μm;

T——涂料利用率,一般取70%~80%;

NV——涂料噴涂施工時的固體份參數,%

漆面噴涂工藝探秘 涂裝通過性分析

n——機器人數量;

Q——單車涂料耗量,ml/臺;

t ——機器人噴涂時間,即(生產節拍-換色清洗時間),min;

η——機器人使用效率,取95%~98%;

k——修正系數,可取0.8

機器人噴涂流量根據設備型號、油漆特性及產品質量要求不同,上限不同,需根據現場實際來確定,以此確定最大可噴涂面積

漆面噴涂工藝探秘 涂裝通過性分析

S——單車噴涂面積,m2;

Of——重疊率,重疊面積為50%時,Of=2;重疊面積為66%時,Of=3;重疊面積為75%時,Of=4;

W——噴幅寬度,m;

t——噴涂時間, min;

η——機器人使用效率,取95%~98%;

k——修正系數,可取0.6-0.9,因噴涂軌跡的不同差異較大;

TCP一般范圍為600~1000mm/s,根據現場實際狀態確定最大值,據此也可確定可噴涂的最大面積。

除分析機器人的噴涂能力外,由于機器人的運動軌跡都有一定的空間范圍,因此在實際過程中,也需對車身尺寸做匹配分析。比如在噴涂最底部時,機器人離地面的距離是否在安全范圍內;在噴涂最頂部時,機器人的軸向距離能否達到。

2.涂裝操作通過性分析

涂裝操作通過性分析主要指手工操作部分的分析,包括擠膠、堵蓋、遮蔽、阻尼墊鋪設、油漆噴涂等。

線體的長度、工位的布置與產能密切相關,所有的操作必須在限定的節拍時間內完成,因此,對于既定生產線,人工操作的總量都有一個上限,超過此上限,或者考慮降低生產節拍,或者考慮增加線體長度和工位,這涉及到設備改造和投資。

以涂膠為例,假定產線現有涂膠工位為10個,生產節拍為2min/臺,工作效率為90%,則單車涂膠的理論總工時為10×2×90%=18min,這包括了涂膠操作的所有過程:走步、取放槍、開關門、打膠、刮膠、刷膠、擦膠等。通過對新車型待涂膠部位進行工位分配、操作分解及優化,可統計出整車涂膠所需工時,對比即可判斷是否超出工作總量。如果生產的車型相當,還可以簡單通過膠條總長度和產線效率來判斷是否超過最大值。

如下圖表為某車型涂膠工時統計,通過計算得出所需總工時為19.26min,超過工位設計允許的最大值18min,因此需考慮增加工位,或降低生產節拍。

漆面噴涂工藝探秘 涂裝通過性分析


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