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    提高中型客車涂裝車間工藝設計水平

    點擊次數:更新時間:2017/07/12 13:48:03打印此頁

    1 引言

    汽車行業是中國經濟發展中的支柱產業之一,在汽車市場快速發展的同時,我國客車行業正面臨市場發展帶來的新機遇。城鄉一體化、村村通道路,使客 車市場成倍擴大,公交都市的政策促進了公交客車的發展,加上校車等新興市場的出現,客車市場呈現出穩步增長的勢頭,客車制造業的發展進程加快。新材料、新 工藝、新技術在客車上得到廣泛應用,對客車性能及外觀的要求越來越高,其涂裝質量直接影響客車的使用壽命及外觀,影響著人們對它的評價。所以,客車的涂裝 工

    藝在現代的市場競爭中日顯舉足輕重。客車涂裝中,車身的防腐一直是車身品質提升的瓶頸。客車制造存在體積大、產量低、工藝落后等問題。涂裝前處理采 用的工藝也很落后,嚴重阻礙著中國客車品質的提升。再加上結構復雜、小批量、多品種的特點,使其實現整車電泳的技術要比轎車困難得多。按照國家客車涂裝技 術標準要求,客車對涂層功能的要求大致分為:保護功能(防腐、防曬、防水、防氧化、防鹽霧、耐酸雨、抗洗刷、抗石擊,防各種污染物質)和裝飾功能(色彩、 鮮艷感、平滑感、立體感等)。漆前處理和底漆層是涂層的基礎,直接影響車身的耐腐性及使用壽命。由于電泳涂裝防腐性能優越,國內少數客車涂裝產量較大的廠 家開始在引進消化國外先進的客車涂裝工藝技術及設備的基礎上,逐漸采用整車電泳涂裝工藝,以提高產品涂裝質量和附加值。本項目的產品是以城市客車和校車為 主的中型客車。在規劃設計階段,工藝方案經多方面論證比較選擇,大膽采用整車全浸式前處理及電泳底漆涂裝工藝,并將先進的自動化輸送設備如滑撬等應用于客 車生產線,在生產線布局時做到布置合理、物流順暢、自動銜接,各種消防、環保輔助設施配置齊全,在國內同行業居于領先水平。該生產線已建成投產一年,設備 運行可靠,產品質量穩定,取得了較好的效果。

    2 項目概況

    本項目為中輕型客車搬遷技改項目。新建建筑面積為48 537.67m2。由沖壓、焊接、涂裝、總裝四大車間組成聯合廠房;涂裝車間面積為15 825m2。

    2. 1 車間任務和生產綱領

    本次設計涂裝車間承擔城市客車、城市迷你巴士、公路客車等車身高級防腐裝飾性涂裝任務。主要有整車前處理、陰極電泳底漆、刮灰、發泡、噴膠、中涂、面漆、 套色等工序。雙班年產量為50 000 輛。車型主要為6~8m 中型城市客車。有少量8m 以上的客車。客車產品外形尺寸(長×寬×高) 為8.0m×2.5m×2.7m,質量為1 250kg。

    2. 2 工作制度與年時基數

    新建涂裝車間為雙班工作制度:全年工作日250d,設備年時基數為3820h,工人年時基數為1790h。

    3 涂裝車間工藝方案

    3. 1 設計原則

    1)涂裝車間按照一次規劃分期實施的原則進行設計。在設計中充分吸收國內外客車行業涂裝生產線的先進成熟經驗,做到工藝上水平、產品上等級,以提高車身涂裝質量。

    2)根據生產規模和產品特點,整車采取步進通式全浸式前處理、電泳共線生產,噴漆及其他工序分別設置的原則,既優化工藝布局,又有效利用涂裝設備,增加了生產組織的柔性及靈活性。

    3)采用先進的自動化輸送設備、先進的物流工藝路線,使涂裝車間與焊接、裝配車間以最短的路線有機銜接起來。為提高全線的自動化水平;前處理、電泳線采用 單軌自行葫蘆輸送;電泳后工序全部采用地面滑橇輸送系統組織生產。充分考慮了工件起吊運輸的方便及工序間運輸平穩、可靠。

    4) 建成客車柔性化生產基地。針對長度在8m 以下的客車,中涂及面漆涂裝線設備布置為強制流水連續方式;長度在8m 以上的客車,涂裝線設備布置為抽屜式,充分滿足不同產品的工藝時間要求。

    5)重視涂裝生產中環保及職業安全衛生,針對不同特性的廢氣、廢渣、廢水等采取相應的三廢治理措施,符合相應排放標準。同時控制生產線噪聲,盡量減少涂裝生產對周圍環境的影響。

    6)充分考慮消防措施。涂裝線設有火災自動報警及自動滅火系統。并與其他生產區域隔開,設有各種安全標志、安全門、疏散通道等安全措施。

    3. 2 主要工藝流程

    焊接車間送來合格車身→上線→清理—預脫脂(噴)→脫脂(浸+ 噴)→第一水洗(浸)→第二水洗(浸+ 噴)→表面調整(浸+ 噴)→磷化(浸+ 噴)→第三水洗(浸+ 噴)→第四水洗(浸+ 噴)→純水洗(噴)→陰極電泳(UF 噴)→UF 水洗(噴)→第二純水洗(浸+ 噴)→純水洗(噴)→瀝水→吹水→下線轉地面滑撬→電泳烘干(170~180℃)→強冷→發泡→自干→噴密封膠→刮灰→烘干(120℃)→打磨→清潔→噴 中涂漆→中涂烘干(100~120℃)→找補缺陷→打磨中涂層→烘干→噴頭道面漆→流平→清潔擦凈→噴二道面漆—流平—面漆烘干(120℃)→噴倉體漆→ 貼花→套色→流平→色漆烘干(120℃)→檢查→貼保護膜→送總裝車間。

    3. 3 工藝平面布局

    工藝平面布置是工藝設計的重要組成部分。涂裝線的布置,除要完成整個工藝過程外,還應注意物流、分區、跑空、返修及廠房結構等多方面的內容,對平面布置方案應優化,選擇最佳效果。

    本方案涂裝車間長210.0m,寬69.0m(為一個27.0m 跨、一個24.0m 跨和一個18.0m 跨);首先,按照一個流的思路,在18m 跨內布置前處理電泳線;在24m 和27m 跨布置客車中涂及面漆線;設備采用通過式布局方式,組成強制性生。同時考慮到8m 以上的客車由于刮膩打磨量較大,采用柔性生產模式,中涂、刮膩打磨、噴漆等工序及設備均考慮采取抽屜式布局方式,放在車間的一端,與客車其他生產線既分開 相對獨立,不影響整個生產節拍,又用滑撬及行移車與其他工序自動連接,方便靈活。工藝平面布置圖如圖1 所示。

    3. 4 工藝方案說明

    1) 整車前處理電泳生產線為先進的通過式全封閉生產線;進入本車間的車身前處理采用全浸式脫脂、清洗、表調、磷化、陰極電泳等作業方式,提高整車耐腐蝕性和產品質量。

    2)在設計中,采用自行葫蘆輸送系統和滑橇輸送系統相結合的方式,實現前處理和涂裝工序間的無縫對接。涂裝線全線采用滑撬和自動行移車組織生產,輸送線均設置在地面上;車間整潔、自動化程度高。

    3) 針對產品結構與工藝更趨合理化和精湛化的需求,積極采用步進式流水線生產方式,大大提高企業生產效率的同時也提升了產品的質量。對8m 以下的客車車身涂裝線采取強制流水通過式組織生產;前處理、電泳設備布置在18.0m 跨

    內,噴膠、噴漆、套色、油漆烘干等工序布置在24.0m 跨和27m跨。以保證車間功能分區明確,物流順暢。

    4)涂裝噴漆室廢氣采用煙道集中高空排放,對烘干室廢氣采用了先進的蓄熱燃燒式有機廢氣焚化設備(RTO)廢氣處理系統;有機廢氣燃燒后生成二氧化碳和水,得到凈化。同時,烘干爐熱能熱回收率大于95%,既節能又環保。

    5)涂裝車間采用微正壓、全密閉式送排風,有效保證整個涂裝車間的清潔度。主要涂裝設備如前處理設備、電泳設備、噴漆室、烘干室、發泡室、噴膠室等分區設置,粉塵較多的膩子打磨、中涂打磨工序設置在線上,并單獨設立隔間與其他工序分開,避免其他工序的粉塵污染。

    3. 5 主要設備選型

    關鍵設備的選型,體現工藝水平的高低。也直接影響投資成本、產品質量及生產成本。涂裝車間的設備特點為地下風道、空中吊掛多且復雜,各線體間轉掛多,對工藝設計、設備布局難度大,對土建、公用要求高。

    3.5.1 前處理設備

    采用步進式前處理、電泳設備, 占地面積小、設備投資少,又能滿足生產綱領的要求。前處理、電泳設備為2 層結構,上層為室體及操作區域,下層為槽體和水泵、管道、加熱、過濾等輔助系統;上層設置雙側平臺供操作觀察用,由密封用室體、送排風系統、藥液槽自動補 給系統、溫度自動控制等組成;其中脫脂、磷化、電泳設計置換槽,原則上所有關鍵設備、電器元件為進口或國內合資同等優質產品。

    3.5.2 烘干爐及廢氣處理

    烘干爐系統由烘爐和強冷室兩部分組成,包括電泳、中涂、面涂等烘爐和強冷室烘爐均采用直通式,其中電泳烘干爐采用輻射加對流的加熱方式,其余均采用對流熱風循環方式。烘干熱源為輕質柴油,所有輔助設備布置在烘爐的頂部。

    烘爐由室體、平臺、焚燒供熱裝置、換熱裝置、新鮮空氣風管和煙氣排放系統組成。

    RTO 廢氣處理系統由陶瓷蓄熱床、自動控制閥、燃燒室和控制系統等組成。蓄熱床通過換向閥交替換向,將由燃燒室出來的高溫氣體熱量蓄留,并預熱進入蓄熱床的有機 廢氣;采用陶瓷蓄熱材料吸收、釋放熱量;預熱到一定溫度(≥760℃)的有機廢氣在燃燒室發生氧化反應,生成二氧化碳和水,得到凈化。裝置中的蓄熱式陶瓷 填充床換熱器可使熱能得到最大限度的回收。

    3.5.3 噴漆室

    采用水旋式結構,由空調機組從設備的上部送風,由排風機從設備的底部抽風。漆霧的捕集率在96%以上。由室體、空調送風裝置、漆霧過濾裝置、抽風裝置四大部分組成。

    3.5.4 機械化輸送系統

    1)前處理、電泳輸送機系統采用單軌程控自行葫蘆。該設備主要由鋼結構、供電系統、載物車、葫蘆、葫蘆檢修工位、橋架和電控部分組成;可根據生產節拍自動控制工件前進、后退、上升、下降,方便靈活。

    2)滑橇輸送機系統

    包括動力滾床、雙速滾床、軌道移行車、烘干室用的高溫鏈式滑撬輸送機、噴漆室雙鏈輸送機、積放式單鏈輸送機、旋轉滾床、控制系統等組成。

    機械化全線采用現場總線自動控制方式,現場分區采集、集中控制。

    現場就近設操作站,操作站上設置手動、自動切換,可實現對該設備的單動操作自動運行。

    4 工藝方案的特點

    1)對長度為8m 及以下的客車,前處理及電泳采用通過式全浸處理,采用單軌自行葫蘆輸送,沿工件長度方向運行,不同于傳統的橫式輸送,并采用整車陰極電泳工藝,在客車行業屬于國內先進水平。

    2)車間布局借鑒了汽車涂裝車間的現代化生產方式,打破了客車生產傳統的挖地坑抽屜式布置形式;以通過式和搖擺式相結合,全部采用滑撬和自動行 移車組織生產,輸送線均設置在地面上;解決了傳統的客車涂裝車間挖地坑、行移車放在地坑內、占地面積大、小車人工轉運工件效率低的問題。車間整潔、自動化 程度高,屬于國內先進水平。

    3)本工藝方案生產線自動化程度高,既先進又有柔性,各工序之間的轉運物流時間大大縮短。生產節拍時間由傳統的40min/ 臺提升為15min/ 臺。提高了生產能力和生產效率。

    4) 在客車行業涂裝線上對烘干室廢氣采用RTO 廢氣處理系統。RTO 是目前世界上最有效和最節能的有機廢氣處理與熱回收設備,即烘干室廢氣通過RTO 系統利用高溫氧化去除廢氣,通過控制溫度,滯留時間,擾流和氧氣量將廢氣轉化

    為二氧化碳和水氣,并回收廢氣分解時所釋放出的熱量,從而達到環保節能的雙重目的。熱回收率≥95%,凈化率≥99%,完全保證達到政府規定的排放標準,環保性好。實現了低運行成本和燃料消耗。

    5 在行業中的作用

    涂裝車間設計采用步進式整車前處理、電泳底漆一體化的生產模式,解決了目前國內客車生產由于大部分未采用整車前處理及電泳底漆,導致客車耐蝕性 差等問題。提高了產品質量;同時生產線采用大量的自動化輸送設備,如前處理電泳采用自行程控葫蘆、噴漆及烘干全線采用地面滑撬輸送機、自動行移車機構等, 各工序間實現了自動轉運,車間不用挖地坑,既大大縮短物流轉運的時間,又使整個涂裝車間整潔、美觀,真正體現了現代化客車涂裝自動化、規模化、柔性化生產 的設計理念。實現了由傳統的間歇生產模式向現代化的汽車涂裝生產模式的轉變。

    6 結論

    通過對國內某廠新建的客車涂裝車間的設計,采用科學的規劃布置、合理完善的工藝流程、先進的涂裝設備、自動化的輸送系統、先進的廢氣處理設施,有效地提高了客車涂裝工藝及技術制造水平,保證了客車涂裝質量,堪稱國內最先進的客車生產線。


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