質(zhì)量管理工具在涂裝質(zhì)量改善中的實(shí)際應(yīng)用

肖俊 吳拉

摘 要：汽車涂裝生產(chǎn)工藝復(fù)雜，質(zhì)量輸出與工藝輸入之間的關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，無法確定明確的量化關(guān)系。文章選取涂裝涂層的最外層——清漆層作為研究對(duì)象，對(duì)其關(guān)鍵的質(zhì)量指標(biāo)及其對(duì)應(yīng)相關(guān)的工藝參數(shù)進(jìn)行分析，使用相關(guān)性分析、控制圖分析、工藝能力分析及測(cè)量系統(tǒng)分析等質(zhì)量管理工具和方法，了解目前工藝、質(zhì)量控制的現(xiàn)狀，并采用拉丁方試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，找出質(zhì)量結(jié)果與影響參數(shù)的相關(guān)程度，進(jìn)而找出質(zhì)量改善的方向。

關(guān)鍵詞：汽車涂裝工藝;清漆層;涂裝車間;質(zhì)量管理;拉丁方試驗(yàn)

中圖分類號(hào)：U466 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?文章編號(hào)：1671-7988（2019）12-172-04

Abstract： The production process of automobile coating is complex， and the relationship between quality output and process input is intricate， so it is impossible to determine a clear quantitative relationship. This article selects the outermost layers of paint coating - varnish layer as the research object. Analyze the key quality index and corresponding process parameters. Use correlation analysis， control chart analysis， process capability analysis and measurement system analysis and other quality management tools and methods. Understand the current status of process and quality control， and use the Latin square test design scheme to find out the correlation degree of quality results and influence parameters， and then find out the direction of quality improvement.

Keywords： Automobile painting process; Varnish layer; Painting workshop; Quality management; Latin square test

CLC NO.： U466 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2019）12-172-04

前言

在汽車生產(chǎn)過程中，涂裝工藝是至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。涂裝是將液體物質(zhì)或者粉末狀物質(zhì)平整的在基體表面涂抹。并將涂層表面完整度、光澤度、平滑度、鮮艷度等指標(biāo)的高低稱為涂層質(zhì)量，這些指標(biāo)對(duì)汽車質(zhì)量評(píng)價(jià)有著重要的作用。且由于人們生活質(zhì)量的不斷提高，市場(chǎng)對(duì)汽車涂裝的要求也越來越高，企業(yè)也運(yùn)用各式各樣的方法對(duì)涂裝質(zhì)量進(jìn)行改善，讓汽車整體價(jià)值得到提高[1]。汽車涂裝生產(chǎn)工藝復(fù)雜，需要控制的工藝參數(shù)繁多，質(zhì)量輸出與工藝輸入之間的關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，無法確定明確的量化關(guān)系。

1 涂層的作用

汽車表面涂層嚴(yán)格意義上有磷化、電泳、中涂、色漆和清漆等5個(gè)涂層。其中清漆為最表層，擔(dān)負(fù)著主要的外觀質(zhì)量指標(biāo)和保護(hù)底層及基材的任務(wù)。清漆里的抗紫外線添加劑在形成漆膜后，能很大程度的阻擋對(duì)電泳漆極具破壞性的紫外線穿透，從而防止電泳漆由于受紫外線作用而粉化失效，導(dǎo)致漆膜間的附著力下降，嚴(yán)重時(shí)漆膜分層剝離并脫落，汽車的防腐功能被瓦解。清漆層的物理和化學(xué)性能很大程度上與漆膜厚度相關(guān)，同時(shí)也影響著多項(xiàng)外觀質(zhì)量參數(shù)如桔皮，光澤，DOI等。所以漆膜厚度控制是汽車涂裝質(zhì)量控制最重要的指標(biāo)。

2 膜厚影響因素分析

以BJ涂裝車間為例，清漆的外表面噴涂由8臺(tái)機(jī)器人帶靜電旋杯來完成。8臺(tái)機(jī)器人分為兩組，每一組對(duì)整個(gè)外表面進(jìn)行一次噴涂，兩次噴涂的膜厚分配比例為50%：50%。噴涂過程需要控制的參數(shù)有：1、噴涂距離（噴頭離車身的距離），2、兩次噴涂的重疊率，3、流量（單位時(shí)間吐漆量），4、旋杯轉(zhuǎn)速，5、噴涂電壓，6、噴涂速度（噴涂的移動(dòng)速度），7、漆霧扇寬（成型空氣）。

（1）噴涂距離一般控制在250cm～300cm之間，噴涂距離過大，漆霧分散，落到車身上的油漆量少，同樣用漆量的情況下，膜厚降低;噴涂距離過小，漆霧集中，容易引起油漆過厚流掛，容易出現(xiàn)高電壓報(bào)警，且不容易實(shí)現(xiàn)重疊率，從而影響膜厚均勻性。

（2）兩次噴涂的重疊率一般設(shè)置為50%，這樣兩組機(jī)器人的軌跡可以共用，只需整體軌跡偏移一個(gè)漆霧扇寬的距離，容易實(shí)現(xiàn)膜厚均勻性控制。

以上兩個(gè)因素是在機(jī)器人示教（編程）的時(shí)候確定并保存為保存為機(jī)器人能調(diào)用的軌跡程序。在實(shí)際生產(chǎn)中，機(jī)器人系統(tǒng)通過各種傳感器及位移算法調(diào)用程序完成噴涂作業(yè)，其準(zhǔn)確性及可重復(fù)性已得到了廣泛的驗(yàn)證。

（3）流量的可調(diào)范圍比較的寬泛，一般來說，其他因素不變的情況下，流量越大，漆膜厚度越大，容易出現(xiàn)流掛;流量越小，漆膜厚度越小，桔皮效果變差。流量是由機(jī)器人的計(jì)量泵來控制的，存在波動(dòng)或漂移的可能性，有必要定期采用量杯測(cè)量的方式進(jìn)行校正。

（4）旋杯轉(zhuǎn)速影響著霧化的能力，即油漆離開旋杯是被切割成的顆粒大小，小顆粒比較容易獲得好的外觀，但顆粒太小容易造成油漆里的溶劑揮發(fā)太多，造成流平性不夠，外觀下降。

（5）噴涂電壓是指噴涂時(shí)旋杯和工件之間的電勢(shì)差，這個(gè)電勢(shì)差的存在，使得噴出來的油漆帶上電荷，并延著電力線運(yùn)動(dòng)，由于靜電的作用，可以大大提升油漆的利用率，其弊端是在工件邊緣部位，由于電力線包絡(luò)效應(yīng)，邊緣膜厚會(huì)大大提升，嚴(yán)重時(shí)造成流掛缺陷。

（6）噴涂速度指噴涂相對(duì)工件的移動(dòng)速度，移動(dòng)速度越快，相對(duì)單位時(shí)間的出漆量就少，膜厚下降，反之膜厚上升。

（7）漆霧扇寬指的是漆霧落到車身上形成形狀的尺寸寬度，扇寬限制漆霧的離散程度，在一定程度上提高上漆率，扇寬決定著機(jī)器人每個(gè)噴涂行程的間距。

以上因素（2）、（6）、（7）是和生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力相關(guān)的， 對(duì)生產(chǎn)線投資額影響較大，因此會(huì)比較固定，通常不用于日常的質(zhì)量調(diào)節(jié)。

3 質(zhì)量水平測(cè)量及分析

現(xiàn)行的質(zhì)量控制方法為：1、事先定義好車身上的膜厚測(cè)量點(diǎn)，2、采用膜厚儀在測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行厚度測(cè)量，3、分析單點(diǎn)膜厚達(dá)標(biāo)率，4、分析所有控制點(diǎn)膜厚均勻性。圖2為某車型前門的膜厚控制點(diǎn)，共5個(gè)膜厚控制點(diǎn)。

為了消除測(cè)量?jī)x器及測(cè)量人對(duì)質(zhì)量評(píng)估的影響，首先對(duì)測(cè)量?jī)x器和測(cè)量人進(jìn)行重復(fù)性分析。試驗(yàn)方法為：由同一人用同一個(gè)膜厚測(cè)量?jī)x對(duì)同一車身上的同一點(diǎn)進(jìn)行多次膜厚測(cè)量，共測(cè)量20次，記錄數(shù)據(jù)為：45，43，46，43，45，45，44，46，44，42， 46，47，46，44，43，45，44，46，44，46。

采用單值與移動(dòng)極差控制圖（X--Rs）進(jìn)行分析。

由上圖分析，測(cè)量系統(tǒng)誤差較小，重復(fù)性高。對(duì)后續(xù)質(zhì)量測(cè)量及評(píng)估影響小。

以下為用同一測(cè)量?jī)x、同一人對(duì)調(diào)試期間試噴前門膜厚控制點(diǎn)進(jìn)行的10組數(shù)據(jù)，每組數(shù)據(jù)5個(gè)樣本的測(cè)量值。試噴目標(biāo)清漆膜厚控制范圍為40um～50um。

4 結(jié)語

采用拉丁方試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，找到最優(yōu)的參數(shù)組合，實(shí)現(xiàn)工藝能力大幅提升，初步掌握了多因素對(duì)面漆涂裝質(zhì)量的影響及相互關(guān)系。

通過以上應(yīng)用實(shí)例說明，涂裝工藝雖然復(fù)雜，質(zhì)量提升及改善難度大，但是只要對(duì)指標(biāo)進(jìn)行恰當(dāng)?shù)姆纸猓⑶依眠m當(dāng)?shù)馁|(zhì)量分析工具進(jìn)行分析，就能找到改善質(zhì)量的措施和方法。后續(xù)對(duì)面漆涂裝下線合格率進(jìn)行連續(xù)監(jiān)控，驗(yàn)證最優(yōu)參數(shù)組合，使該生產(chǎn)線涂裝產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定提升，為公司生產(chǎn)成本控制和質(zhì)量管理提供了支撐。

參考文獻(xiàn)

[1] 白光華，劉程浩.汽車涂裝質(zhì)量的影響因素及控制研究策略.化工管理.2016（12）.

[2] 王錫春.汽車涂裝工藝技術(shù).化學(xué)工業(yè)出版社.2004.

[3] 伍愛.質(zhì)量管理學(xué).暨南大學(xué)出版社.