商用輕客涂裝車間的設(shè)計與規(guī)劃

陸佳偉

（上海市機(jī)電設(shè)計研究院有限公司涂裝工程院，上海 200040）

前言

商用輕客因其具有較大的儲存空間和載貨量、相對良好的燃油經(jīng)濟(jì)性以及較高的性價比，被廣泛應(yīng)用于城市商旅、通勤和物流運輸，在整個輕型商用車領(lǐng)域中占有重要地位。

商用輕客在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、外形尺寸方面變化較大，而且由于用戶定制的變種車型種類繁多，故不適用大批量、標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)模式，柔性和定制化成了商用輕客生產(chǎn)企業(yè)的普遍需求。對于商用輕客生產(chǎn)企業(yè)而言，如何能夠規(guī)劃一個即滿足多品種、柔性化生產(chǎn)，又保證高品質(zhì)、綠色節(jié)能的涂裝車間，將需要不斷地進(jìn)行研究和探討；下文也將針對目前業(yè)內(nèi)比較關(guān)心的幾個問題進(jìn)行闡述。

1 商用輕客涂裝車間的特點

1.1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)多樣

a）按產(chǎn)品類型基本可分為三類：1）輕型客車；2）輕型貨車；3）二類底盤駕駛室；

b）按底盤結(jié)構(gòu)基本可分為兩類：1）承載式；2）非承載式，以非承載式居多；

c）按產(chǎn)品外形配置分類是其最大的特點，也是最復(fù)雜的特質(zhì)，如表1。

1.2 涂料種類繁多

除了主流白色和具有企業(yè)特點的顏色以外，每家企業(yè)都需要針對客戶進(jìn)行顏色開發(fā)，總數(shù)不下數(shù)十種。尤其在目前物流行業(yè)爆發(fā)式增長的年代，每個物流公司都有屬于自己的特種顏色。

表1 商用輕客外形配置

1.3 涂裝工藝復(fù)雜

商用車通常3C2B或3C1B噴涂工藝，因為涂料種類的不同，面漆噴涂工藝有很大不同。目前主流的包括單色漆，金屬漆+清漆以及素色漆+清漆；單色漆因為不噴涂清漆，可一定程度節(jié)省涂料成本，大多應(yīng)用于產(chǎn)量高的顏色或者是小品種色漆。

1.4 環(huán)保要求提高

2010年廣東省率先發(fā)布《表面涂裝(汽車制造業(yè))揮發(fā)性有機(jī)化合物排放標(biāo)準(zhǔn)》以后，北京、上海、江蘇等地陸續(xù)公布了針對汽車涂裝VOCs控制的地方法規(guī)，其對源強和末端排放進(jìn)行了限制規(guī)定，且控制指標(biāo)遠(yuǎn)高于國家標(biāo)準(zhǔn)——GB16297-1996《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》；另外，部分地方標(biāo)準(zhǔn)對VOCs的收集和處理有著更為嚴(yán)苛的要求，使得所有汽車企業(yè)針對新老工廠進(jìn)行相應(yīng)的環(huán)保改造和更新規(guī)劃方案。

2 涂裝車間的設(shè)計與規(guī)劃

2.1 環(huán)保數(shù)據(jù)的驗證

要建設(shè)一個成功的涂裝車間，最新的汽車揮發(fā)性有機(jī)物排放標(biāo)準(zhǔn)成為驗證是否合規(guī)的先決條件。

a）首先要驗證“單位涂裝面積排放總量”，即以物料平衡核算的單位涂裝面積的VOCs排放量，再根據(jù)企業(yè)所生產(chǎn)的產(chǎn)品與地方標(biāo)準(zhǔn)控制值（如表2）進(jìn)行比較。

表2 單位涂裝面積排放總量（DB 32/ 2862-2016）

b）其次，計算排氣筒末端排放數(shù)據(jù)，確定采用何種廢氣治理手段。我們以某歐系輕客的排放數(shù)據(jù)作為參考，如表3。

與DB 32/ 2862-2016排放限值（濃度60 mg/m3，速率60 kg/h）比較后發(fā)現(xiàn)，廢氣治理前，排放速率和排放濃度均超出地方標(biāo)準(zhǔn)；另外，根據(jù)其他條文“烘干室應(yīng)安裝VOCs污染治理設(shè)備，且烘干室 VOCs廢氣處理效率應(yīng)當(dāng)在 90%以上”；所以噴漆室和烘干室廢氣均需要配置廢氣處理裝置，以滿足法規(guī)要求。噴漆室廢氣處理裝置多采用沸石濃縮轉(zhuǎn)輪+RTO/TAR，烘干室廢氣裝置多采用RTO/RCO/TNV。

表3 某歐系輕客末端排放數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)僅供參考）

c）最后，在進(jìn)行環(huán)境評價工作時，容易被忽視的幾點：

■ 整廠污水平衡圖中，需考慮除工藝和生活污水以外的污染源，如洗衣房、雪橇清洗間等設(shè)施的排水；

■ 各項VOCs成份在涂料中的實際占比是否與申報數(shù)據(jù)相符；

■ 排氣筒顆粒物排放的控制指標(biāo)：應(yīng)考慮諸如空氣中顆粒因素的影響；

■ 天然氣燃燒排氣筒的 NOx控制指標(biāo)：采用何種標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行考核，將影響選用何種燃燒器；

■ 固廢和危廢的處理量指標(biāo)：如廢溶劑、過濾材料和含漆過濾材料的數(shù)量。

2.2 工藝布局的設(shè)計

工藝布局是涂裝車間的靈魂所在，工藝布局和裝備選用的合理性，物流的通暢程度，人流管理，無人區(qū)和熱區(qū)的布局規(guī)劃都應(yīng)統(tǒng)籌考慮。

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的整理、歸納和計算是進(jìn)行工藝布局設(shè)計的前提，我們可通過簡單表格（如表 4）對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和計算。

表4 設(shè)計依據(jù)表

通過基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對實際工作時間、綜合利用率、生產(chǎn)線最大能力、節(jié)拍、鏈速等進(jìn)行統(tǒng)一歸納，最后就可以開展后續(xù)單體系統(tǒng)的設(shè)備尺寸以及排空區(qū)數(shù)量的計算。在所有系統(tǒng)統(tǒng)計完成后，即可根據(jù)上文提到的布局原則等內(nèi)容進(jìn)行工藝布置。

針對噴漆工藝布局，根據(jù)商用車噴漆工藝不同的特點，多家企業(yè)改變了傳統(tǒng)一線到底的布局，規(guī)劃并應(yīng)用了單工位分散布局（圖1），功能分區(qū)的雙線噴漆布局（圖2）以及靈活的抽屜式布局（圖 3）等，此類布局的應(yīng)用極大地改善了工作效率，具備一定借鑒意義，如下是幾種布局的參考形式：

圖1 單工位分散布局

圖2 雙線噴漆布局

圖3 抽屜式布局

2.3 輸送系統(tǒng)的選擇

根據(jù)車間實際產(chǎn)能、工藝需求或是車身長度的不同，輸送系統(tǒng)在各工藝段的選擇上有所不同，而換橇系統(tǒng)往往最為復(fù)雜。

■ 前處理電泳在 15JPH以下，可采用節(jié)拍式輸送 EMS或J-JUMP；大于15JPH多采用連續(xù)式輸送，如擺桿鏈或積放鏈；

■ UBS則根據(jù)底涂工藝需求不同，可采用空中反向滾床，托板式雙鏈或EMS；

■ 烘干室輸送可選用高溫雙鏈、高溫IMC輸送鏈或高溫滾床；

■ 換橇系統(tǒng)大多是專用設(shè)備，其需要根據(jù)實際產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行專項設(shè)計。

圖4 專用換橇系統(tǒng)

圖 4是商用客車涂裝車間中幾種具有代表性的換橇系統(tǒng)，幾乎都是專用設(shè)備，結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)十分復(fù)雜；若有新車型導(dǎo)入，系統(tǒng)改造難度很大。目前國內(nèi)某商用輕客涂裝車間成功應(yīng)用了一套柔性化自動換橇系統(tǒng)（如圖5），實現(xiàn)了系統(tǒng)性突破，在國際上尚無先例。其實現(xiàn)了多數(shù)商用車企業(yè)所需的柔性化轉(zhuǎn)載功能，其良好的適應(yīng)性和可拓展性，避免了換橇系統(tǒng)的復(fù)雜改造。

該裝置采用多套可獨立水平運行的舉升系統(tǒng)，可根據(jù)車型信息自動移動至特定位置，同步托舉車身脫離橇體；可滿足2.0-7.5m不同車身托舉位置并完成特殊位置的避讓和不同托舉高度的需要，同時也可實現(xiàn)一橇雙掛駕駛室的同步轉(zhuǎn)載。

圖5 柔性化換橇系統(tǒng)

2.4 節(jié)能減排措施的選擇

涂裝車間的主要成本來源于能源消耗，據(jù)統(tǒng)計能源消耗所占車身制造成本的比例約為40%。由于商用車行業(yè)競爭激烈，出于降本增效的目的，節(jié)能減排新技術(shù)的應(yīng)用逐步向乘用車靠攏。

商用客車多為訂單式生產(chǎn)，其中定制顏色占很大比例，每批訂單量從幾臺到幾百臺不等，頻繁換色和清洗工作，不但影響生產(chǎn)組織和工作效率，還增加了更多的危廢。

針對以上問題，走珠系統(tǒng)提供了一套完整的解決方案，其具備快速換色以及油漆、溶劑消耗量極少的特點，基本解決了頻繁換色的痛點。

除此以外，目前已逐步推廣的節(jié)能減排措施還有：1）中溫脫脂、低溫磷化工藝；2）薄膜前處理替代磷化；3）濕碰濕噴涂工藝；4）廢氣焚燒系統(tǒng)的尾氣余熱利用；5）機(jī)器人噴涂替代手工噴涂；6）噴漆室采用循環(huán)風(fēng)系統(tǒng)；7）循環(huán)風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)采用熱泵系統(tǒng)。

2.5 效率和質(zhì)量的改善

因為商用輕客產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在生產(chǎn)效率和質(zhì)量上難以企及乘用車，我們可通過借鑒乘用車企業(yè)中一些工藝裝備和控制系統(tǒng)成功應(yīng)用的經(jīng)驗，并結(jié)合商用客車產(chǎn)品自身特點，可有效地提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，例如：

■ 應(yīng)用除鐵屑系統(tǒng)、自動物理除油系統(tǒng)；

■ 面漆前打磨之后至噴漆室采用全封閉；

■ 噴漆前設(shè)置分色存儲；

■ 應(yīng)用AVI系統(tǒng)、ANDON系統(tǒng)和能源計量管理系統(tǒng)；

■ 采用全機(jī)器人噴涂實現(xiàn)內(nèi)、外板自動噴涂。

■ 采用機(jī)器人實現(xiàn)內(nèi)腔自動噴涂。

這是商用客車特有的噴涂工藝，因盲窗車型后箱內(nèi)部無裝飾件，需要整體噴漆，過去采用人工鉆入后箱完成噴涂作業(yè)，操作環(huán)境極其惡劣。目前國內(nèi)已有幾家主流企業(yè)實現(xiàn)了內(nèi)腔自動噴涂，提高了涂層質(zhì)量，規(guī)避了此項噴涂作業(yè)。

3 總結(jié)

商用客車涂裝由于其自身的諸多特點，有別于常規(guī)汽車涂裝，在現(xiàn)今逐步走向高自動化、智能化、柔性化生產(chǎn)的趨勢下，整個涂裝車間的設(shè)計與規(guī)劃就顯得尤為重要。尤其在自動化換橇，柔性化噴涂工藝，小色種換色，智能化控制以及后續(xù)可擴(kuò)展性等方面需要提高關(guān)注度，同時，在綠色、節(jié)能、環(huán)保方面多做研究和實踐，才能夠真正建成具有高集成化、高柔性、高質(zhì)量的涂裝車間。