中重型卡车驾驶室涂装线的设计研究

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中重型卡车驾驶室涂装线的设计研究

马汝成  盖东辉 （机械工业第九设计研究院  吉林  长春
130011）

【摘要】：本文介绍了中重型卡车驾驶室涂装设计的特点及工艺设计思路。

关键词：卡车驾驶室涂装；工艺设计研究

中重型卡车驾驶室涂装技术，随着整车技术发展走向朝着豪华性、舒适性、安全性、可靠性和耐久性的要求越来越高，正在向着轿车化涂装技术发展，其涂层质量要求越来越高。国外高档次的中重型卡车驾驶室涂装技术水平，有些已经达到高档次轿车车身的涂装技术水平。因此，为了使中重型卡车驾驶室涂装技术满足我国中重型卡车产品在国际市场占有一席之地，中重型卡车驾驶室涂装技术的进步也是国内应该关注的一个汽车涂装技术研究课题。

1．
涂层要求

国外中重型卡车驾驶室涂层要求因质量及节约成本目的不同差别较大，德国奔驰中重型卡车驾驶室注重质量，涂层要求均匀一致，涂层厚度≥124μm，而日本三菱中重型卡车驾驶室注重节约成本，严格按不同部位不同涂层厚度，驾驶室正面和二侧涂层厚度60±5μm，顶部和后围涂层厚度55~60μm。

国内中重型卡车驾驶室涂层要求，按照国内某企业标准可分为两级：国内高档车、出口车为A级车，国内普通车为B级车。A级车采用“三涂层”涂装工艺，即涂底漆、中涂漆和面漆。B级车采用“二涂层”涂装工艺，即涂底漆和面漆。

底漆耐腐蚀性要求达到A级≥840小时，B级≥720小时；面漆耐候性要求达到，在南方地区使用无严重失光和变色A级6年，B级5年。

涂层厚度要求，本色漆为A级≥85μm，B级≥55μm；金属漆为A级≥100μm，B级≥70μm。

2、国外涂装情况

国外中重型卡车驾驶室涂装线都采用了三涂层涂装工艺，设计能力通常在每小时生产15辆～25辆。

涂装材料底漆均为防腐蚀性能优良的阴极电泳漆，中涂漆为水性漆或粉末涂料，面漆底色漆为水性金属底色漆和水性本色漆，面漆罩光漆为高固体份溶剂型漆。中重型卡车驾驶室涂层大多数为本色漆，少量为金属漆。由于涂装技术已向轿车化发展，金属漆使用量逐渐增多。生产批量大的面漆颜色以几种到十几种基本色为主，生产批量小的面漆颜色则从几十种到上百种颜色。

前处理和电泳设备采用以悬挂链或双摆杆链为运输方式的设备。喷漆室和烘干室采用以滑橇系统为运输方式的设备。由于中重型卡车驾驶室生产品种多，喷漆工作量大，通常面漆线按照两条线布置。其中一条用于本色漆生产，另一条用于金属漆、特种漆和返修面漆生产。生产量大的也有按照三条面漆线布置，目的是生产灵活机动，便于组织管理生产。根据需要可分线开动，节省能源和运行费用。中涂和面漆喷涂采用自动喷涂机、喷涂机器人和人工完成。

主要工艺流程：

①阴极电泳底漆→车底防护和密封→水性中涂漆→水性底色漆（本色漆）→溶剂型罩光漆→空腔注蜡。

②阴极电泳底漆→车底防护和密封→粉末中涂→水性底色漆（本色漆）→溶剂型罩光漆→空腔注蜡。

3、国内涂装情况

国内自上世纪80年代中期一汽、东风、济汽三家汽车生产厂同时从英国海登公司引进三条中型卡车驾驶室涂装线以来，到上世纪末和本世纪初才开始了新一轮技术改造。从发展趋势看，基本上是根据我国国情在进行技术改造。

改造前国内中重型卡车驾驶室涂装线都是按照“二涂层”涂装工艺进行施工，出国车或国内高档车在面漆线上增加一道中涂漆，基本上采用本色漆。面漆线在加大开足马力时，最大的生产线能力可达每小时25-30台。但由于设备陈旧、自动化程度较低、故障率高、维修费用大，前处理设备清洗处理不彻底，油漆颜色种类少，喷漆线柔性差，成品涂层质量较差，产品返修率高。

随着国内各企业对中重型卡车驾驶室涂装线进行技术改造和新建涂装线，使其在工艺设备及涂装线整体水平有了质的改变。

一汽新建的中重型卡车驾驶室涂装线的涂装技术已达到世界最先进的水平。新建的高质量的涂装线采用了滚浸输送方式的前处理、电泳设备，滑橇输送方式的喷漆线，并采用两条面漆线布置；增加了中涂线，视情况出国车、国内高档车采用中涂层；形成了三涂层涂装工艺。需要二涂层或三涂层的驾驶室涂装生产，可以根据实际情况通过涂装线。中涂和面漆设备都能进行水性漆施工，国内普通车辆仍采用二涂层涂装工艺，开始采用金属漆，涂装质量已达到轿车涂层水平。

主要工艺流程：

①阴极电泳底漆→车底防护和密封→溶剂型中涂漆（一期）→溶剂型底色漆（一期）→溶剂型罩光漆（一期）→空腔注蜡。

②经过对设备进行局部改造后，中涂漆和面漆底色漆实施水性漆涂装工艺（二期）。

国内其它中重型卡车生产企业，近年来新建的中重型卡车驾驶室涂装线大都是按照“三涂层”涂装工艺设计。但是，工艺设备选择布置方式有所不同。一种方式是按照“三涂层”涂装工艺设计，并依次采用底漆线、中涂线和面漆线布置设备；另一种方式是按照“三涂层”涂装工艺设计，采用底漆线和面漆线布置设备，需要中涂漆时，通过面漆线涂装的共线施工方法完成，减少设备投入，以节省设备投资。

4、设计原则

4.1中重型卡车驾驶室涂装线应能满足“二涂层”和“三涂层”涂装工艺的施工。

4.2涂装物流合理，工件物流和各种物料运输路线短捷，各种运输设备和工具应经济可靠适用。

4.3前处理、电泳采用全浸或滚浸处理方式，消除运输设备滴液污染，消除顶部气囊现象，降低槽间带液量，电泳漆膜厚度均匀。

4.4经济合理的产量为每小时生产15-25台，且面漆线可采用两条涂装线，有利于组织生产，生产管理机动灵活。

4.5涂装生产应满足柔性化生产和多品种共线生产。

4.6自动喷涂机器人更适合中重型卡车自动喷涂工艺，不宜采用自动喷涂机。

5、工艺设计分析

5.1工艺布置

5.1.1 涂层要求

根据中重型卡车驾驶室涂层要求，应具备高质量的耐腐蚀性能和装饰性能，涂装线采用“三涂层”涂装工艺，由于国内目前用户仍接受“二涂层”涂装工艺，只要外观装饰性和耐腐蚀性满足要求即可，因此，涂装线应能同时满足“二涂层”和“三涂层”涂装工艺。

5.1.2喷涂设备的安排

由于中重型卡车驾驶室外形随产品不同变化较大，如高顶与普顶，单排座与一排半座，有卧铺与无卧铺驾驶室外形差距较大，颜色要求也不同，有本色漆和金属漆之分等。并且中重型卡车驾驶室外表面喷涂工作量较大，通常设计产量较高时，面漆线可按双线布置，根据外形、颜色、功能、产量等不同，安排一条面漆线产量较高，另一条面漆线产量较低。这样即保证柔性化生产，也可在半产量状态时仅开动一条面漆线，达到有利于生产管理和节能目的。

5.1.3装饰件工位设置

中重型卡车驾驶室门及侧围等处需要加装一些装饰件，如装塑料件、贴膜等，这些工作可以在密封线进行操作，也可以在注蜡前后完成，通常为使涂装工作简化，大多数都把装饰件工作放在注蜡后完成，但是，如果装饰件需烘干工艺，此工作应设在密封线上进行，以保证装饰件能够经过烘烤后固定在车身上。

5.1.4手工操作工位

中重型卡车驾驶室涂装轿车化，使得其整体密封性和装饰性要求越来越高，手工操作工作也随之增多，由于工件高大宽阔，使手工操作难度加大。操作人员工作时需要上、下和前、后移动距离较大。因此，在布置手工操作工位时，需考虑高处操作升降机构或高位操作台；在工位宽度上应该考虑操作人员上下同时操作，并具有使其他人员能同时通过两侧的空间。

5.1.5注蜡工位

中重型卡车驾驶室的注蜡工位，分高位和底部注蜡。因此，工位设计时应能进行高位和底部空腔注蜡。

5.2 涂装特点

5.2.1 前处理电泳全浸

前处理、电泳采用全浸是目前涂装技术的一大特点，通常采用悬挂链和摆杆链驾驶室整体入槽不翻转，无法完全解决输送链滴水、滴油、滴液和掉脏物对驾驶室和槽液的污染，无法解决顶部内腔的气泡引起的涂装缺陷，无法解决内部涂层厚度不均匀，无法降低槽液带出量等问题。新的技术采用了滚浸处理方式，驾驶室旋转进入槽液，形成驾驶室顶部朝下，底部朝上的倒置运行处理状态，所以彻底消除了工件不翻转全浸处理中存在的涂装缺陷等问题。

由于中重型卡车驾驶室一般后围板无车窗或后车窗较小，在进行滚浸时不能采用旋转360º的方式运行，否则会加大槽液带出量及产生涂层弊病。因此中重型卡车驾驶室在前处理、电泳过程中应该采用旋转180º的方式运行进出各浸槽，如图所示。

驾驶室在进行前处理和电泳时，对于滚浸应充分考虑工件运行旋转过程中的锁紧装置，由于驾驶室体形高大、重心较高，旋转张力较大，一旦锁紧装置设置不牢固，驾驶室很容易掉进浸槽中，损坏设备和工件，而影响生产。已经采用滚浸工艺的涂装线都发生过此类工件掉槽现象。因此在采用滚浸运输设备时，应事先提供试验使用的驾驶室实物，使运输设备制造商进行实际运行试验，通过实践，才可以上线投入运行使用。

5.2.2 自动喷涂方式

由于中重型卡车驾驶室外形高大宽阔，前围和后围喷涂垂直面距离太大，容易使喷涂出现死角、无法喷到或者涂层厚度不均匀的现象。而且一般都是多品种生产，以满足市场需求的可能性。因此自动喷涂是采用往复式自动喷涂机还是采用喷涂机器人则是自动喷涂的关键。

随着喷涂技术的发展，喷涂线的生产越来越柔性化、多品种化、智能化。特别是对前后围较大的垂直外表面，在工件运行过程中，往复式自动喷涂机已经无法适应涂装要求。因此，新建的涂装线越来越多的采用喷涂机器人来承担自动喷涂工作，在这方面中重型卡车驾驶室涂装线更合适采用机器人喷涂，保证产品质量和涂装生产要求。同时使涂装线更适合柔性化生产的发展趋势。

6、优化工艺设计

6.1 二涂层代替三涂层

三涂层优于二涂层涂装工艺，其中中涂层的作用不仅有抗石击性能，对电泳漆表面有良好的填充作用，还有提高耐候性、装饰性和具有紫外线隔绝性能。目前取消中涂层是涂装技术研究的重点。取消中涂可减少VOC排放，减少设备投资和维修保养费用，降低能源耗及减少人员费用等。

国外公司新一轮取消中涂的涂装工艺已经进入实施阶段，德国大众某子公司也开始使用“二涂层”涂装工艺。因此国内新建的中重型卡车驾驶室涂装线的工艺设计，可以将重点放在采用“二涂层”涂装工艺布置，仅考虑能通过三涂层工艺即可，以降低涂装线一次性投资和生产运行成本。

6.2 采用中涂和面漆的3C1B代替3C2B

在电泳以后，以湿碰湿喷涂方式完成中涂、面漆底色漆和面漆罩光漆喷漆，然后一同烘干的工艺为3C1B工艺，传统的分两次烘干为3C2B工艺。在日本和韩国已经有公司在涂装线上采用并推广使用3C1B工艺。该工艺取消中涂烘干工序，减少中涂后打磨，擦净、烘干、强冷设备的费用投入，降低总的涂装设备能源消耗，节约了中涂打磨擦净等人工和材料费用。

在中重型卡车涂装线设计中可以采用3C1B工艺来简化三涂层工艺，使二涂层和三涂层工艺并存，共线生产。但是，采购的中涂漆和面漆材料必须适合3C1B工艺。

6.3 取消车底防护涂料和密封胶烘干工序

目前车底防护涂料和密封胶烘干温度与中涂漆、面漆烘干温度基本相同。特别是在密封胶上面直接喷涂白色面漆并且一同烘干，能够保证白色面漆表面不出现泛黄现象。因此，不论是二涂层工艺还是三涂层工艺都可以取消车底防护涂料和密封胶烘干工序。但是，应该结合车底喷涂部位、喷漆前的擦净方法以及涂装质量要求等统筹考虑胶烘干工序的取舍。

6.4 设备选择

由于中重型卡车驾驶室的长、宽、高外形随品种不同而差距较大，因此在进行工艺设计时可以尽量按照驾驶室外形分类。在产量大并采用两条面漆线的涂装线中，两条面漆线可以按驾驶室外形大小规类分线，外形大的和小的可以分别使用不同操作空间的设备，以节省能源消耗和设备投资。

6.5 环境保护

在设计中应充分考虑环境保护，有条件的企业应考虑新建涂装线今后实施环保型涂装工艺的可能性，按照清洁生产要求，做好满足未来国家制定的环保法律、法规的准备。

6.5 降低涂装建设投资

随着市场竞争的日益激烈，各大汽车厂商汽车产品售价的竞争优势，与工厂建设投资的数额紧密联系在一起。涂装车间的建设投资与其他车间的建设投资比较是属于较大的。因此，一定要选择经济、适用、合理的工艺方案，不能仅仅强调建设高水平生产线，造成投资过大。而应该根据自身企业的实际情况，在满足产品涂层质量的前提下，采用适合工艺水平的生产线，保证设备功能不过剩，尽量减少投资。使涂装建设投资摊入成本的份额越小越好，为整车产品具有市场竞争力创造有利条件。

7、结论

中重型卡车驾驶室涂装线的建设，应该根据集纳的国际涂装技术并结合我国国情，依据我国各个卡车生产企业自行制定的企业标准，合理安排涂装工艺，在二涂层工艺和三涂层工艺生产的前提下进行工艺优化，使涂装生产线建设得适用、经济、可靠。

ingersheim

　车身作为汽车重要组成部分，要经受五到十年甚至更长的考验，在这期间，环境可能很恶劣。生锈的现象就会慢慢发生，特别是汽车常用的钢铁材料，一旦生锈，产生的氧化铁会吸附空气中的水分子，造成更严重的锈蚀。为了防止水分残留在车身的空腔中，造成车身内部腐蚀，汽车生产商都采用空腔注蜡技术的。这种技术是的根本目的在于防止可能的锈蚀，增强车身抵抗能力，这种空腔注蜡技术不仅很好的保证了车辆的防腐蚀性能，车身防锈能力长达10年以上。

　　空腔注蜡，简言之就是在车身底部（下图）及其他钢板夹层及空腔中打入一定量的液态蜡，经过特定工艺流程使留在车身空腔内部的蜡形成均匀的保护蜡膜，令水滴无隙可入，保证了整车良好的防腐性能。



　　在制造带有空腔的部件时，一般预先已经留好注蜡孔。注蜡孔一般很小。而在纵梁这样的部位，根本就没有专门开孔，而是在纵梁的顶端进行喷注。经过了焊接之后的白车身，在进行表面防锈处理之后，就进入了注蜡的过程。注蜡工艺的一开始是用热风吹，一般这时的温度在85度左右，比洗车时的热风温度要高。全车身加热完毕后，将专用的内腔防锈蜡加热到115度，用专用的泵向预先留的注蜡孔注入已经溶化的蜡，并保持一定的时间让多余的蜡液自动流出。最终蜡膜的厚度在几百微米左右。然后进入冷却区用冷风吹至常温。最后，将所有注蜡孔全部封死，完成整个工艺工程。

　　目前国内唯一一款采用空腔注蜡工艺技术的自主品牌两厢高级轿车奇瑞A1（如下图），采用高质量镀锌钢板、先进的制造工艺及领先的德国杜尔涂装设备，是保证车身品质的关键，车身中在所有表面涂装防锈处理不完善的地方均进行喷蜡处理，蜡质选用、喷蜡前清洁、车身加热温度、过程中喷枪压力大小车型中进行喷蜡处理的部位很多，大致如：



　　前纵梁、前横梁、A柱、B柱、C柱、上边梁、下边梁、后纵梁、后横梁（上下边梁是指车顶、地板与侧面的交接处内部的钢梁）（如图）



　　发动机罩上盖版（就是雨刷器后面风档前面那一块）
　　引擎内罩、外罩
　　所有的车门内板、外板
　　所有的车轮罩
　　行李舱内罩、外罩
　　其它所有出现空腔的地方。

　　对于消费者来说，这种空腔注蜡技术不仅很好的保证了车辆的防腐蚀性能，并且也提高了车辆在行使时的稳定性，奇瑞A1在高速时良好的稳定性，也多少得益于空腔注蜡技术。在国外福克斯、蒙迪欧、宝马等中高级级车很早就将这项工艺技术运用到了汽车制造领域，国内汽车制造企业里大众是国内第一家宣传引入空腔注蜡技术的汽车生产商，而奇瑞A1作为国内唯一一款采用空腔注蜡工艺技术的自主品牌两厢高级轿车，无疑是将国内自主品牌制造工艺的水平提高了一个档次，使奇瑞A1的产品品质与国内合资品牌的产品品质不相上下。

在水一方

我们国内商用车，采用空腔注蜡技术的应该很少 很少吧