论摩托车涂装线工艺规划设计思路
摘 要：摩托车上的车架、油箱、塑料件、发动机等零部件对涂装品质要求高。针对国内某厂搬迁技改项目的摩托车涂装线工艺特点，提出了提高摩托车涂装生产线的规划设计水平的方法及思路。即采用低能耗、低污染、高质量、高效率的涂装工艺。重点应提升涂装工艺、设备以及配套管理水平，理顺物流关系；使技改后的涂装生产线整体水平达到国内先进水平，同时满足环保、消防、节能、职业安全卫生的要求。
关键词：摩托车；涂装；工艺；生产线；设计
1 引言
随着摩托车工业的不断发展和人们消费水平的提高，人们不仅要求摩托车的使用性能高，而且对其外观装饰性、耐蚀性的要求也越来越高。[1]涂装是摩托车制造中的关键工艺之一；表面涂层是保护和装饰摩托车的重要手段，它们可以对摩托车起到保护、装饰、标识，及特殊的防震、消声和隔热作用。摩托车长期暴露在空气中，受到空气中的水分、微生物、紫外线等的侵蚀。表面涂层就能起到隔离作用，防止机件腐蚀，延长其使用寿命。本项目是某摩托车厂搬迁技改项目；通过新建厂房及涂装生产线、采用先进的涂装工艺及设备来提升产能及产品质量，成为国内一流的摩托车制造企业。
作者针对该项目在规划设计阶段的涂装工艺方案特点、设备选型、物流组织等进行分析，提出了今后现代化摩托车涂装生产线的规划设计思路。即采用低能耗、低污染、高质量、高效率的涂装工艺。重点应提升涂装工艺、设备以及配套管理水平，理顺物流关系；使技改后的涂装生产线整体水平达到国内领先及国外先进水平；同时满足环保、消防、节能、职业安全卫生的要求。
2 车间现状
现有摩托车车架生产能力为3.0万/月，油箱生产能力为1.5万/月；有1条油箱生产线及1条车架阴极电泳生产线。塑料件涂装单独在一个车间生产。生产能力为2.5万/月。目前存在的主要问题是生产场地狭小，生产设备陈旧。生产工艺落后，车架采用溶剂喷漆；污染大；塑料件采用人工前处理，喷涂采用手工喷涂，导致生产效率低、产品质量不稳定，因此需要进行全面的技改。
3 生产任务及生产纲领
3.1 生产任务
承担车架等钢件阴极电泳喷涂任务；
承担油箱的前处理及喷涂底漆、刮灰打磨（少量）、喷涂面漆、罩光漆等防护装饰性涂装任务；
承担塑料件的前处理及底面漆、罩光漆等防护装饰性涂装任务；
承担发动机铝件（缸头、缸盖、箱体、箱盖等）的漆前处理、水分烘干、底漆、面漆、罩光漆喷涂及烘干任务。
3.2 生产纲领
摩托车整车规划能力为80万套；按此计算，车架线80万套/年；油箱线35万挂/年；塑料件线45万挂/年；发动机件为500万件/年；
4 工艺设计方案
4.1 设计原则
4.1.1 涂装设计要按照一次规划、分期实施的构想，遵循高质量、高水平、低成本的基本原则。采用低能耗、低污染、高质量、高效率的涂装工艺。本次涂装搬迁改造重点应提升涂装工艺、设备以及配套管理水平，理顺物流关系。技改后的涂装生产线的整体状况达到国内领先及国外先进水平。
4.1.2 在设计中采用新工艺、新技术、新材料，采用精益生产的思想组织生产，满足多品种、大批量生产需求。
4.1.3 涂装均按三班制生产。 根据生产纲领及产品特点，摩托车涂装分别设置8条连续涂装生产线；即1条悬挂车架前处理电泳电泳线、1条悬挂油箱前处理线、1条地链油箱底面漆涂装线、1条横向油箱光固化罩光线，2条塑料件前处理线、2条悬挂塑料件前处理线、2条地链塑料件面漆涂装线、1条发动机前处理及涂装线。其中1条油箱罩光线、1条塑料件前处理线、1条塑料件油漆线预留。
4.1.4 摩托车涂装线集中设置在联合厂房的涂装车间内，与其他车间隔离。在涂装车间内部，按照不同功能分区集中布置的原则，形成相对集中的上下挂区、前处理区、喷漆区、流平区、烘干区、空调送风区、排风区、辅助设备间。对塑料件涂装区及油箱罩光线设置隔墙封闭，出入口设置风幕，确保该区域清洁度。喷涂线区域采取全封闭进行并保持微正压状态，并在喷漆室前端设置风淋室。车间墙壁涂不积尘涂料，地面涂环氧不起灰涂料。
4.1.5车间为全封闭结构，全室用洁净空气通风换气。向各操作工位送经空调处理的新鲜空气，夏季送冷风，保证作业环境。返修、打磨工序实行密闭空间作业，防止影响涂装系统环境。减少油箱刮腻打磨量。少部分油箱需要刮腻打磨及抛光的均在生产线下单独区域内完成。
4.1.6设计中采用合理的工艺布局，保持物流顺畅。摩托车油箱喷漆线摩托车车架及油箱零件上线在焊接车间，发动机铝件上线在机加工车间，有利于工序间的自动连接、减少物流转运量。塑料件上、下线均放在生产区外，有利于防尘。在每条涂装生产线前端均设置工件自动静电除尘设施。
4.1.7充分考虑消防措施。涂装线喷漆室、流平室、烘干室、调漆室设置全淹没组合分配式CO2灭火系统，并在上述室体内设置火灾自动报警系统和有机溶剂检测装置。车间并设有各种安全标志、安全门、疏散通道等安全措施。
4.1.8 重视涂装生产中环保及职业安全卫生。针对不同特性的废水、废气、废渣等采取相应的三废治理措施，符合相应排放标准。生产辅房设有工人休息室、男女更衣室、厕所、浴室等公用卫生设施。前处理过程中排放的酸碱废气进行集中过滤处理。设置喷漆室集中送排风系统。其中喷漆室废气经过滤后汇集在烟道中集中高空排放。将烘干室废气处理和燃烧/空气换热合二为一，集风机、过滤、燃烧及废气处理装置为一体，自动化程度及综合效率高，使车间气体排放更洁净环保。
4.2 主要工艺说明
采用低能耗、低污染、高质量、高效率的涂装工艺。
4.2.1 车架电泳线涂装
车架采用无锈化生产。取消抛丸工序。为1条环型强制流水电泳生产线；
车架（含钢件）产品电泳前处理采用喷浸结合，以浸为主的方式，采用中温碱性脱脂、钛盐表调、中温锌盐磷化的前处理及阴极电泳浸漆工艺，清洗采用常温、逆流清洗方式，节约用水。阴极电泳后采用超滤水二级清洗，去离子水洗。车架电泳采用环氧丙烯酸自分层底面合一电泳漆涂装工艺，利用丙烯酸树脂和环氧树脂混合型阴极电泳涂料烘烤时形成2层分离的涂膜，一次电泳后再进行表面补喷，并通过二次烘干，获得具有耐候性与耐蚀性双层功能的涂膜，提高车架表面质量。涂装前处理加热，采用天然气热水锅炉加热。
4.2.2 油箱线
油箱线由前处理线与喷漆线分开的两条生产线组成。
油箱的前处理均采用通过式全喷淋的方式。采用中温碱性脱脂、钛盐表调、中温锌盐磷化的工艺，清洗采用常温、逆流清洗方式，以节约用水。磷化后的最后一道水洗采用去离子水洗，用压缩空气吹嘴自动吹水，并采取水分烘干。
油箱及塑料件、发动机铝件喷涂均采用侧喷往复机旋杯自动枪自动喷涂工艺，提高喷涂质量及效率，洁净生产。油箱面漆涂装采用自动静电喷涂（95%）+人工空气补喷方式（5%）工艺方式。采用“湿碰湿”喷涂两道面漆，经流平后一次烘干。油箱面漆后的贴花在线下操作间内完成。少量油箱底漆后对油箱表面进行局部刮灰、干打磨处理，以获得平滑的基层，增强涂层间结合力。刮腻打磨也可放在线下独立的操作间内完成。漆种选用耐蚀性好的环氧丙稀酸或氨基磁漆。喷漆在密闭式上送风、下侧抽风的水帘喷漆室内完成。烘干采用桥式下送下抽热风循环烘干方式。
油箱的罩光线为光固化生产线。采用机器人旋杯自动静电喷涂+人工空气补喷方式工艺方式。
4.2.3 塑料件前处理及油漆生产线
根据生产纲领，设置两条塑料件前处理及油漆生产线。塑料件两条前处理线采用悬挂输送方式。喷塑料两条喷涂线采用地面链输送方式。前处理采用全喷淋处理，前处理工艺主要有热水洗、脱脂、表调、逆流冷水清洗、纯水清洗等，并进行水分烘干等。
塑料件喷漆采用三喷一烘工艺，采用自动喷涂+人工喷涂方式。分别喷涂底漆、面漆、罩光漆，经流平后一次烘干的工艺。在喷漆前工件表面进行手工除尘并喷涂一道导电底漆，以提高附着力。
4.2.4 发动机铝件线
新建一条发动机涂装流水线，完成发动机缸头、箱体等零件的前处理、底漆、面漆、罩光漆、烘干等任务，涂装后送机加工和装配车间。涂装线与其他生产区域隔开，毛坯打磨设置在涂装区前端，工件返修区设置在生产线末端，并与生产线隔离。
涂装线上的铝件（缸头、箱体、盖类）漆前处理均采用通过式全喷淋式热水洗、中温弱碱性除油、水洗、化成、磷化、水洗、纯水洗等工序；以彻底清除工件表面油污。发动机铝件的前处理采用不含铬酸的钝化液进行表面活化，避免重金属污染。由于发动机内部有钢件，故在前处理线上增加1个磷化槽及2个水洗槽。油漆采用底漆、面漆、罩光三喷一烘的工艺。采用自动静电喷涂（95%）+人工空气补喷方式（5%）工艺方式。即喷涂底漆、面漆后先进行流平，再喷涂一道罩光漆后一次烘干，以节约能源，保证表面漆膜质量。
4.3 涂装主要工艺流程
a.车架线
焊接后上挂至电泳前处理线→阴极电泳底漆→泳后超滤2级清洗→纯水洗→电泳漆预烘干→补喷→电泳漆烘干→下线送总装
b.油箱线
上线→遮蔽→前处理→水分烘干→倒线→手工除尘→自动喷底漆→人工补喷→流平→自动喷面漆→人工补喷→流平→面漆烘干→下线→打磨→贴花→检查→转上罩光线→除尘→喷罩光漆（或光固化）→流平→罩光漆烘干→下线送总装
c.塑料件涂装线
外来件上线→ 前处理→水分烘干→倒线→喷导电底漆→自动旋杯+人工补喷底漆→流平→自动旋杯+人工补喷面漆→流平→自动旋杯+人工补喷清漆→流平→油漆烘干→下线送总装
d.发动机铝件线
外来件上线→前处理→水分烘干→自动喷底漆→人工补喷底漆→流平→自动喷面漆→人工补喷面漆→流平→自动喷清漆→人工补喷清漆→流平→油漆烘干→下线送加工
4.4 主要设备选型
涂装设备均为非标设备。采用先进的自动喷涂系统和机械化输送系统。采用国内著名的涂装设备制造厂家制作。实现少人化、自动化的高效涂装。
4.4.1 前处理设备
前处理采用全喷淋通过式联合清洗机，并设有油水分离、磷化自动过滤及除渣装置。各清洗槽体之间采用逆流清洗方式及节水式设计。主要有通过式多室联合清洗机、阴极电泳涂装设备、泳后清洗机等。前处理室体上方设置送排风系统，加装保护空腔，与毛刷共同形成对悬链和轨道有更良好防腐蚀保护的风幕，解决悬链轨道对工件的污染问题。
4.4.2 阴极电泳涂装设备[2]
主要有阴极电泳系统（含船形槽、循环搅拌系统、过滤系统、超滤清洗系统、阳极液循环及自动补加系统、直流电源、热交换系统、电泳涂料补加装置、耐酸不锈钢泵、控制管阀、槽液的PH值、温度、电导率等参数在线控制系统、备用电源、冻冻机等。
4.4.3 电泳烘干炉和油漆烘干炉
均采用多行程桥式烘干炉。采用天然气加热的热风循环加热方式，可使室内温度均匀性达到3°C以内，热效率高，节能。油漆烘干炉排放的有机溶剂通过RTO得到了治理， RTO废气产生的热量通过换热器利用到前处理，不仅减少了大气中VOC的排量，同时还节约了能源。
4.4.4 喷漆室
采用上送风、下侧抽风的水帘式喷漆室。结构简单、投资少、除漆雾效率。送风集中布置。冬季送热风（天然气加热），夏季送冷风（水冷加喷淋）。送风采用三级过滤、调温调湿的新风，喷漆室上部设动压、静压室，保证喷漆室内气流均匀。在喷漆室一侧人员进出口处设置风淋室，保证室内清洁度，从以保证涂装的最佳环境条件。
4.4.5 喷涂工具
油箱喷涂采用自动侧喷机带旋杯静电喷枪为主，人工空气补喷为辅的方式，涂敷效率高、能耗低。并带有安全接地装置，能有效防止在喷涂时产生火花。塑料件采用自动侧喷机带旋杯空气喷枪为主，人工补喷为辅的喷涂方式。采用集中调漆、集中供漆方式。喷涂设备及输调漆系统均采用国外先进设备。
4.4.6 涂装生产线输送设备
采用自动化程度高的空中和地面链输送系统。
车架生产线采用3寸普通悬挂输送线组成强制流水生产线。油箱、铝件及塑料件前处理线均采用轻型悬挂输送线组成强制流水生产线。塑料件油漆线采用地面链输送方式。
4.4.7 环保设备
充分考虑三废治理等环保措施，采用环保型涂料，前处理过程中排放的酸碱废气高空排放。前处理清洗机产生的酸碱废水排放至污水处理站处理。车架线采用绿色环保的阴极电泳涂装工艺，无有机溶剂排放产生。喷漆室下部水池中的含漆渣废水定期排放至污水处理站处理。部分废水经过脱色、除臭处理后作为中水回用。喷漆室产生的二甲苯、醇、酯等有机溶剂浓度较低、经设备自带过滤装置处理达标后集中高空排放，烘干过程中产生的二甲苯、醇、酯等有机溶剂废气经RTO废气燃烧装置处理达标后高空排放。
4.4.8 消防系统
涂装车间应一侧靠外墙布置，便于消防车辆进出及人员疏散。
喷漆室、流平室和调漆室均设置全淹没组合分配时CO2自动灭火系统，并设置温度感应器、火灾报警器（声光），由控制系统采用换向针对喷射。喷漆室的通风管道设有集漆装置，并定期清除，避免管道发生火灾。
灭火系统与烘干炉、供气系统、排气系统、喷气系统、输送机系统连锁，灭火时，上述设备动力全部切断。
5 结束语
通过本工程技改，不仅实现了大批量生产条件下的物流顺畅，更提高了摩托车涂装质量和产能；由于在工艺规划设计中严格遵循高质量、高水平、低成本的基本原则，并在设计中采用低能耗、低污染、高质量、高效率的涂装工艺，采用了自动化程度高的设备，因此技改后的涂装生产线整体水平达到国内先进水平，同时满足环保、消防、职业安全卫生的要求。该项目的成功实施也为今后在摩托车涂装工艺规划设计提供了一些好的思路及方法。
参考文献
[1]正威.摩托车的涂装[J].摩托车信息，2007，18.
[2]胡宗武，徐履冰，石来德.非标准机械设备设计手册[M].北京：机械工业出版社，2013：1218-1224.
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