汽車工業(yè)涂裝裝備產(chǎn)業(yè)技術(shù)研發(fā)與創(chuàng)新

郝美玲， 曲銀燕， 高紅杰， 張紅軍

(1．煙臺職業(yè)學院 機械系， 山東 煙臺 264670； 2.中國汽車工業(yè)工程有限公司， 天津 300113)

汽車工業(yè)涂裝裝備產(chǎn)業(yè)技術(shù)研發(fā)與創(chuàng)新

郝美玲1， 曲銀燕2， 高紅杰2， 張紅軍2

(1．煙臺職業(yè)學院 機械系， 山東 煙臺 264670； 2.中國汽車工業(yè)工程有限公司， 天津 300113)

在中國汽車工業(yè)由生產(chǎn)大國向創(chuàng)新強國跨越的過程中，涂裝裝備行業(yè)將面臨強大的機遇和挑戰(zhàn).只有堅定不移地進行新技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新，才能使中國汽車涂裝裝備在日趨激烈的市場競爭中謀取有利位置.通過對國內(nèi)涂裝裝備業(yè)技術(shù)現(xiàn)狀分析和總結(jié)，提出了我國汽車涂裝裝備行業(yè)涂裝技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的方向和內(nèi)容.

涂裝裝備；產(chǎn)業(yè)技術(shù)；研發(fā)

全球汽車工業(yè)經(jīng)歷了一場波及世界各個角落的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整之后，汽車工業(yè)和裝備制造業(yè)的技術(shù)研發(fā)活動也在發(fā)生著深刻的革命性轉(zhuǎn)變.中國的汽車涂裝裝備業(yè)既面臨國內(nèi)市場巨大的機遇，同時也受到國際競爭對手強大和自身能力不足的考驗和挑戰(zhàn)，在此前景下，探討中國汽車涂裝裝備的現(xiàn)狀和未來、方針和戰(zhàn)略，并提出涂裝裝備產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展的方向和目標具有重大的現(xiàn)實意義.

在中國汽車工業(yè)由生產(chǎn)大國向創(chuàng)新強國跨越的過程中，打造高水平的中國汽車裝備供應(yīng)商隊伍，成為一個重要環(huán)節(jié)，也給中國汽車裝備供應(yīng)商帶來更多的機遇與挑戰(zhàn).一方面依靠自己苦練內(nèi)功去提升技術(shù)，加強涂裝裝備核心技術(shù)的研究開發(fā)，堅定不移的走自主創(chuàng)新之路，另一方面學會和主機廠共享資源并有效利用資源，走長期合作、創(chuàng)新，發(fā)展之路.

1 市場需求分析

涂裝裝備由前處理設(shè)備、電泳設(shè)備、密封膠設(shè)備、中面涂噴漆設(shè)備、烘干設(shè)備、工作區(qū)設(shè)備、空調(diào)送風設(shè)備、涂料循環(huán)和供給設(shè)備、自動噴涂設(shè)備、機械化輸送設(shè)備、自動化控制設(shè)備和輔助機具組成，由于涂裝工藝設(shè)備種類繁多、涉及面廣，涂裝裝備技術(shù)是一門系統(tǒng)集成技術(shù).

目前，中國汽車產(chǎn)業(yè)中有30家合資的整車企業(yè)，62個品牌[1]，產(chǎn)銷量排名前10位的整車企業(yè)所用的汽車裝備90%以上都是進口，而這些企業(yè)主要是合資企業(yè)，相比自主品牌，合資企業(yè)的品牌力、產(chǎn)銷量等非常強大，合資企業(yè)表現(xiàn)很優(yōu)異，不斷擴能增產(chǎn)[2].這些企業(yè)核心產(chǎn)品和制造技術(shù)以及關(guān)鍵的汽車生產(chǎn)裝備依然以從合資方國家進口為主.我國汽車裝備制造業(yè)在新產(chǎn)品、新工藝研發(fā)方面投入力度不夠，缺少技術(shù)創(chuàng)新成果.并且往往停留在引進與仿制上，或者對非關(guān)鍵部件進行技術(shù)改造，而不是消化吸收國外技術(shù)后進行二次開發(fā).因此，落入“不斷引進，依然落后”的怪圈.中國實現(xiàn)汽車強國的夢想，不可能建立在裝備長期依賴進口的沙灘上.對汽車企業(yè)而言，一方面，激烈的市場競爭要求不斷降低制造成本，統(tǒng)計資料表明，汽車裝備進口率每提高1%， 裝備總投資增加2%～3%[3]；另一方面汽車生產(chǎn)周期普遍縮短，日益要求裝備從設(shè)計到投產(chǎn)應(yīng)用快捷、高效，企業(yè)迫切需要生產(chǎn)裝備的本地化.總之，提升涂裝裝備的技術(shù)水平既是迎接國際競爭的需要，又是國內(nèi)汽車生產(chǎn)企業(yè)生存發(fā)展的需要.

2 技術(shù)現(xiàn)狀

目前，國內(nèi)產(chǎn)銷量前10位的主要是日、德、美系的合資品牌，在轎車制造裝備的選型和制造車間的建設(shè)方面本能性的傾向于合資方本國內(nèi)的產(chǎn)品和服務(wù)，這些國家的涂裝工程公司在與各個國際名牌汽車企業(yè)的長期合作中已經(jīng)具備了深厚的技術(shù)沉淀、創(chuàng)新能力以及品牌實力，加之與上游原材料供應(yīng)商(如：涂裝材料)的戰(zhàn)略合作，已經(jīng)形成了強大的涂裝技術(shù)和裝備制造聯(lián)盟，在現(xiàn)今市場競爭中占據(jù)非常有利的地位.

國內(nèi)汽車涂裝技術(shù)及裝備的現(xiàn)狀：

1) 汽車涂裝工藝水平和涂裝質(zhì)量與國際水平已全面接軌.以引進技術(shù)和消化吸收基礎(chǔ)上自主設(shè)計、建設(shè)的涂裝線也與所引進的生產(chǎn)線同步[4].

2) 汽車涂裝工藝裝備世界一流.國內(nèi)涂裝線目前選用當今的新技術(shù)、新裝備較多，如3C1B和免中涂水性涂裝工藝，先進輸送機(滾浸式輸送機，擺桿輸送鏈、滑橇輸送系統(tǒng)、摩擦輸送機等)，干式噴漆室，機器人杯式自動靜電噴涂機等.

3) 國內(nèi)的設(shè)計研究院和各類涂裝裝備制造公司幾乎是白手起家，通過各種途徑參與合資企業(yè)的建設(shè)，積極跟蹤、研究和轉(zhuǎn)化國外的先進涂裝技術(shù)，并將成果推廣應(yīng)用到民族汽車工業(yè)中去，極大地提高了我國民族汽車工業(yè)的涂裝技術(shù)和裝備水平.

隨著制造能力、技術(shù)水平和工程項目管理能力的提升，國內(nèi)知名的工程公司和裝備供應(yīng)商打入合資企業(yè)，進入國際汽車巨頭的全球采購體系.通過近30年的努力實踐，借助我國飛速發(fā)展的基礎(chǔ)工業(yè)，國內(nèi)高水平的涂裝工程公司、設(shè)計研究院和裝備供應(yīng)商已經(jīng)從最初的模仿國外先進技術(shù)，走上自主創(chuàng)新的道路.

我們在看到國內(nèi)汽車涂裝產(chǎn)業(yè)發(fā)展的同時，也不能忽視涂裝產(chǎn)業(yè)與國際先進水平的差距，差距主要表現(xiàn)在如下幾個方面：

1) 在環(huán)保、節(jié)能減排和資源利用率方面的差距.除汽車車身底漆與國際同步，普及了陰極電泳涂裝外，應(yīng)用水性中涂和水性底色漆的汽車產(chǎn)量較低；中涂、面漆還是以有機溶劑型涂料為主.

2) 各汽車公司發(fā)展不平衡.有的公司白車身表面質(zhì)量差；有的涂裝車間的管理還是粗放經(jīng)營，一次合格率低(返修率高)，涂裝設(shè)備的開動率和有效利用率偏低，有的“大馬拉小車”.

3) 涂裝設(shè)計和設(shè)備還缺少創(chuàng)新及專有技術(shù).

3 技術(shù)開發(fā)方向和研究內(nèi)容

涂裝裝備的技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)展研究要著眼于三個方面.首先要緊扣當今世界汽車工業(yè)發(fā)展的三大主題：安全、節(jié)能、環(huán)保；其次是適應(yīng)涂料工業(yè)新技術(shù)的應(yīng)用需求和全面吸收當今相關(guān)科技領(lǐng)域的最新發(fā)展成果；三是要滿足低成本、高效率的要求，達到環(huán)保、質(zhì)量、產(chǎn)量、成本四方面兼顧的綠化時代要求.

涂裝裝備技術(shù)包括了工藝平面圖的規(guī)劃設(shè)計技術(shù)和涂裝工藝設(shè)備技術(shù).涂裝工藝裝備按照特定涂裝工藝體系的要求有機組合構(gòu)成涂裝生產(chǎn)線.通常情況下，考慮到投資和運行的經(jīng)濟性，汽車涂裝線要具備多種車型共線柔性生產(chǎn)的能力，當涂裝工藝體系建立之后，就要進行涂裝工藝平面圖的規(guī)劃設(shè)計和涂裝設(shè)備設(shè)計.

3.1 對工藝平面圖的規(guī)劃設(shè)計研究

1) 更新涂裝工藝規(guī)劃的最新理念

按產(chǎn)品涂裝質(zhì)量標準、產(chǎn)量、投資和清潔生產(chǎn)(國家和地方環(huán)保法規(guī))等要求，結(jié)合日新月異的現(xiàn)代化科技成果，選擇相匹配的工藝、材料及設(shè)備，通過創(chuàng)新和技術(shù)進步實現(xiàn)最佳目標值[5].

2) 制定科學合理的產(chǎn)能規(guī)劃

追求建設(shè)投資和運行成本最佳的經(jīng)濟性.

3)科學規(guī)劃涂裝工藝平面布置圖

研究低VOC化、低碳化、無害化、精益化等先進的涂裝工藝；深入研究應(yīng)用3C1B、免中涂和水性漆的涂裝工藝；建立工藝數(shù)據(jù)庫、設(shè)計各類典型涂裝車間的設(shè)計模塊.

3.2 開發(fā)涂裝仿真技術(shù)應(yīng)用研究

目前涂裝仿真技術(shù)運用很少，主要是涂裝機器人的模擬仿真和烘爐、噴房氣流分析的設(shè)備工藝仿真，要進一步開發(fā)涂裝仿真技術(shù)保證工藝規(guī)劃效果，提供用戶最佳管理分析，在物流仿真、工件仿真、數(shù)碼動畫實驗、設(shè)備工藝仿真等方面得到應(yīng)用.

3.3 機械化輸送設(shè)備的新技術(shù)研究

機械化輸送系統(tǒng)是現(xiàn)代化生產(chǎn)流水線的動脈，輸送形式的每次革新都可能會在改善工藝、降低投資、減少運行費用、提高生產(chǎn)率方面產(chǎn)生巨大影響.

1)翻轉(zhuǎn)輸送機技術(shù)的研究和開發(fā)

翻轉(zhuǎn)輸送機能使車身在浸漬處理過程中旋轉(zhuǎn)360°或>180°，車身外表朝下，因而能確保車身的處理面積達100%(消除“氣包”)，帶液量減少90%左右(提高材料利用率，減少用水量25%和污水排放量)；設(shè)備長度可縮短20%～30%，浸槽容積與其它輸送方式相比可縮小20%～40%[6].

2)摩擦輸送機技術(shù)研究和開發(fā)

摩擦輸送具有低噪、高效、節(jié)能、環(huán)保、維護簡單、造價成本低等一系列優(yōu)點，又可通過與其它輸送系統(tǒng)的靈活組合實現(xiàn)特殊復(fù)雜工藝輸送的功能.

3)機械化輸送設(shè)備適應(yīng)性、可靠性研究

從提高可靠性、美觀性、降低成本、方便制造、安裝及大柔性應(yīng)用等方面對已開發(fā)出的各類輸送機單元和系統(tǒng)進行持續(xù)改進也是一個值得重視的突破口.物流、輸送裝備企業(yè)應(yīng)重視研究摩擦輸送機和空中積放鏈的組合應(yīng)用，摩擦鏈和滑撬輸送系統(tǒng)的組合應(yīng)用來滿足涂裝車間工藝布局的先進性、經(jīng)濟性、合理性和安全性的需要.

3.4 前處理/電泳設(shè)備的新技術(shù)研究

1)前處理新技術(shù)開發(fā)研究

國內(nèi)涂裝裝備業(yè)在除油、除鐵粉、除磷化渣及過濾的設(shè)備大都是進口的，應(yīng)該對從國外引進的設(shè)備使用效果進行更好的總結(jié)和評價，找出國產(chǎn)設(shè)備與引進設(shè)備的差距，對這些設(shè)備進行性能優(yōu)化，提高國內(nèi)產(chǎn)品的可靠性和競爭力.

2)電泳新技術(shù)開發(fā)研究

為適應(yīng)翻轉(zhuǎn)輸送設(shè)備的輸送和安裝要求，需要在室體、槽體和鋼結(jié)構(gòu)進行新結(jié)構(gòu)的設(shè)計和研究；開發(fā)電泳多段供電(多整流器、模塊集成式整流器)、多車型識別供電系統(tǒng).

3.5 噴房設(shè)備的節(jié)能新技術(shù)研究

新型節(jié)能噴漆設(shè)備和循環(huán)風的開發(fā)可分兩種：

1)干式噴房和排風循環(huán)再利用技術(shù)

目前，噴房多采用濕式漆霧捕捉法，消耗大量的水和電，是涂裝車間的耗能大戶，占涂裝車間總能耗的50%以上[7]，干式噴漆室漆霧撲集和靜電除漆渣裝置則有效改進了此類問題，與濕式分離系統(tǒng)相比既不消耗水，也不會產(chǎn)生化學凝結(jié)物，同傳統(tǒng)的分離系統(tǒng)相比，這項干式分離技術(shù)通過對空氣的循環(huán)利用(只補充5%～20%新風)，可減少60%的能耗.

2)噴房手工作業(yè)區(qū)排風循環(huán)利用到自動作業(yè)區(qū)的循環(huán)風技術(shù)，減少涂裝車間VOC排放和節(jié)能產(chǎn)生顯著效果.

3.6 烘干設(shè)備的新技術(shù)研究

烘干爐的緊湊化、熱氣流均勻化、低溫化的研究；水性漆、免中涂烘干爐的溫度曲線和能耗計算研究；烘干廢氣處理和熱量利用新技術(shù)的開發(fā).

3.7 智能型機器人靜電噴涂技術(shù)的研究

國內(nèi)涂裝用智能型機器人目前依然停留外包、引進的階段，在未來一段時間內(nèi)，國內(nèi)涂裝車間所用的機器人也不得不依賴進口，國內(nèi)涂裝裝備行業(yè)應(yīng)聯(lián)合機器人開發(fā)行業(yè)積極跟蹤機器人新技術(shù)，并付出努力開發(fā)出自主知識產(chǎn)權(quán)的噴涂機器人，填補涂裝機器人全部依賴進口的國內(nèi)空白.

3.8 智能涂裝車間的研究

涂裝車間采用新型傳感技術(shù)、模塊化/嵌入式控制系統(tǒng)、先進控制與優(yōu)化技術(shù)、系統(tǒng)協(xié)同技術(shù)、故障診斷與健康維護技術(shù)、高可靠性實時通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、功能安全技術(shù)和識別技術(shù)這八大關(guān)鍵智能基礎(chǔ)共性技術(shù)，合理應(yīng)用新型傳感器及其系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)、智能儀表、精密儀器、工業(yè)機器人與專用機器人、精密傳動裝置、伺服控制機構(gòu)和液氣密元件及系統(tǒng)等核心智能測控裝置與部件，科學地將涂裝車間的各個工序及其工藝設(shè)備和動能機械無縫隙地形成一個有機的整體，使其自動對各個工藝控制對象實施動態(tài)監(jiān)測并自發(fā)的產(chǎn)生遠程交互式反饋和動作執(zhí)行控制，實現(xiàn)高效率、高品質(zhì)的智能化生產(chǎn).

4 結(jié)束語

創(chuàng)新是企業(yè)在激烈競爭中脫穎而出的利器，是企業(yè)永葆生機、健康運行的法寶，大力加強自主創(chuàng)新能力建設(shè)是走新型工業(yè)化道路的核心.中國已經(jīng)是世界汽車大國，現(xiàn)正在向汽車強國邁進，作為服務(wù)于汽車的國內(nèi)涂裝裝備業(yè)應(yīng)該在中國汽車產(chǎn)業(yè)鏈中發(fā)揮更加積極的作用.要實現(xiàn)更大的發(fā)展，就必須腳踏實地、堅定不移地加快自主裝備的技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)品創(chuàng)新和工藝創(chuàng)新，積極發(fā)展智能裝備和綠色裝備，適時做好技術(shù)儲備和投放，以技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)勢強化企業(yè)品牌效應(yīng)，確保中國汽車涂裝裝備在國際市場上謀取長期的有利地位.

[1] 尹婷婷.汽車合資企業(yè)命運由消費者決定[N].成都日報,2011-10-13(10).

[2] 施蕓蕓.我國汽車裝備業(yè)轉(zhuǎn)型升級迫在眉睫[N].中國汽車報,2014-6-10.

[3] 陳長年.我國汽車裝備市場分析[J].現(xiàn)代金屬加工,2005(15):46-51.

[4] 王錫春.汽車涂料·涂裝飛躍的30年[J].中國涂料,2008,23(12):11-12.

[5] 王錫春.談如何提高涂裝工藝設(shè)計水平[J].現(xiàn)代涂料與涂裝,2011,14(10):42.

[6] 柳斌.解決漆前處理環(huán)保問題的汽車涂裝新技術(shù)[J].表面工程資訊,2010,(01):7.

[7] 王錫春,李文剛.噴漆室節(jié)能減排環(huán)保的新思路——由濕式漆霧捕集裝置轉(zhuǎn)換成干式或靜電漆霧捕集裝置[J].現(xiàn)代涂料與涂裝,2010,13(06):41.

(編輯：劉寶江)

Technology research and innovation of painting equipment industry

HAO Mei-ling, QU Yin-yan, GAO Hong-jie, ZHANG Hong-jun

(1. Department of Mechanics, Yantai Vocational College, Yantai 264670, China;2.China Automobile Industry Engineering Corporation， Tianjin 300113, China)

In the process of automobile industry in China from a big country of production to an innovation powerhouse, coating equipment industry in China will face great opportunities and challenges. Through a clear and comprehensive summary of the technical status of domestic painting equipment, we can realize that carrying out technological innovation is the only way to make a favorable position for Chinese painting equipment in the long-term market competition. In this paper, the general direction and the specific content of the coating technology development in the domestic coating equipment industry are proposed.

painting equipment； industry technology； research

2014-11-10

郝美玲，女，hml0578@sina.com; 通信作者： 曲銀燕，女，iamqyy@163.com

1672-6197(2015)06-0054-04

文獻標志碼：A