大型拖拉機(jī)底盤清潔生產(chǎn)涂裝工藝和裝備

康惠春 *，謝震，王建軍，馬春慶，范巧變，尹德秀，閆立峰

（1.中國一拖集團(tuán)有限公司工藝材料研究所，河南 洛陽 471004；2.一拖(黑龍江)東方紅工業(yè)園有限公司，黑龍江 齊齊哈爾 161000）

大型拖拉機(jī)底盤清潔生產(chǎn)涂裝工藝和裝備

康惠春1,*，謝震2，王建軍1，馬春慶1，范巧變1，尹德秀1，閆立峰1

（1.中國一拖集團(tuán)有限公司工藝材料研究所，河南 洛陽 471004；2.一拖(黑龍江)東方紅工業(yè)園有限公司，黑龍江 齊齊哈爾 161000）

根據(jù)大型拖拉機(jī)底盤零件特點(diǎn)并結(jié)合汽車涂裝先進(jìn)技術(shù)，從前處理、涂料及涂裝工藝等方面對大型拖拉機(jī)底盤涂裝清潔生產(chǎn)工藝進(jìn)行了論述，詳細(xì)介紹了噴漆室、機(jī)器人、漆霧和漆渣處理設(shè)備、烘干設(shè)備、運(yùn)輸設(shè)備以及涂裝線智能管控系統(tǒng)等涂裝裝備的清潔生產(chǎn)。通過實(shí)施清潔生產(chǎn)，大型拖拉機(jī)底盤漆膜厚度提高15～25 μm，耐鹽霧時(shí)間延長了144 h，資源利用指標(biāo)達(dá)到國內(nèi)清潔生產(chǎn)先進(jìn)水平，VOC排放達(dá)到國際清潔生產(chǎn)先進(jìn)水平。

大型拖拉機(jī)；底盤；涂裝；清潔生產(chǎn)

目前，汽車行業(yè)駕駛室的涂裝普遍采用機(jī)器人、靜電噴涂等智能化、高效率的涂裝工藝及設(shè)備，而農(nóng)機(jī)行業(yè)仍采用傳統(tǒng)人工空氣噴涂溶劑漆等低效率、高污染、高危害的工藝及方法，因而存在以下問題：

(1)傳統(tǒng)人工空氣噴涂效率低(上漆率 30%～40%)，噴涂質(zhì)量因人而異。

(2)溶劑漆對環(huán)境污染嚴(yán)重(VOC 50～70 g/m2)，易燃易爆的安全隱患大，對員工的身心健康不利。

(3)漆膜一次噴涂厚度偏薄(30～40 μm)，生產(chǎn)效率較低。

(4)底盤類涂裝設(shè)備簡陋，能耗大，自動(dòng)化程度低，實(shí)現(xiàn)不了自動(dòng)混線柔性生產(chǎn)和監(jiān)控。

鑒于此，本項(xiàng)目參照HJ/T 293-2006《清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn) 汽車制造業(yè)(涂裝)》，結(jié)合汽車涂裝先進(jìn)技術(shù)，根據(jù)拖拉機(jī)底盤零件特點(diǎn)，從涂裝清潔生產(chǎn)的減少涂裝公害、優(yōu)化工藝、節(jié)能降耗、提高設(shè)備自動(dòng)化程度、實(shí)現(xiàn)智能管控等方面進(jìn)行集成研究，從源頭探索實(shí)現(xiàn)大型拖拉機(jī)底盤綠色涂裝的方法途徑。

1 底盤清潔生產(chǎn)涂裝工藝裝備

1.1 底盤清潔涂裝工藝

在涂裝線工藝設(shè)計(jì)規(guī)劃時(shí)應(yīng)遵從涂裝無害化原則，盡最大可能減少有害原料的使用以及有害物質(zhì)的產(chǎn)生和排放。

1.1.1 簡化底盤涂裝工藝為1C1B(一涂一烘)

由于底盤是傳動(dòng)系、柴油機(jī)、車橋等裝配的總成，大部分零件已經(jīng)有底漆，涂膜外觀要求沒有覆蓋件高。采用混氣噴涂，一次可噴30～40 μm(此為干膜厚度，濕膜厚度為60～80 μm)，因此，可代替空氣噴涂的濕噴濕2C1B(兩涂一烘)工藝，而達(dá)到同樣的漆膜厚度。此工藝不僅可省一道噴涂工序及設(shè)備投資，還可降低運(yùn)行成本以及降低CO2的排放。

1.1.2 采用低VOC的環(huán)保水性涂料

水性漆是以水為稀釋劑、不含有機(jī)溶劑的涂料，由于不含苯、甲苯、二甲苯、甲醛、游離TDI(甲苯二異氰酸酯)等有毒物質(zhì)，無毒無刺激氣味，因此對人體無害，不污染環(huán)境，具有漆膜豐滿、晶瑩透亮，柔韌性好以及耐水、耐磨、耐老化、耐黃變、干燥快、使用方便等特點(diǎn)。

采用水性漆涂裝工藝可以從源頭上對污染物進(jìn)行控制，大幅減少涂裝過程中的VOC排放。水性涂料的溶劑含量只有溶劑型涂料的1/7～1/10，我國汽車行業(yè)在2006年頒布汽車涂裝清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)以后，已有幾十條改造或新建的水性涂料工藝涂裝線。

但是水性漆相對于溶劑漆，具有涂料分散性較差、表面張力較高、水分蒸發(fā)慢、對濕度較敏感、閃蒸時(shí)間長或需低溫烘烤等問題。因此，需要對此進(jìn)行集成研究開發(fā)：

(1)水分蒸發(fā)慢。水性漆的稀釋劑是水，沒有油漆的溶劑蒸發(fā)快，對溫度、濕度要求較嚴(yán)，如果升溫速率過快，容易產(chǎn)生氣泡等漆膜弊病。對于高溫(120 ℃以上)烘烤型水性漆，須在噴漆室設(shè)置空調(diào)加熱和加濕送風(fēng)控制裝置，流平后，在面漆烘干前設(shè)置低溫烘烤蒸發(fā)水分裝置；而對于底盤類低溫(80 ℃左右)快干水性漆工藝，只需控制噴漆室的溫濕度，通過實(shí)驗(yàn)把溫度、濕度控制在一定范圍內(nèi)，促進(jìn)水分蒸發(fā)，無需單獨(dú)設(shè)置流平后的低溫烘烤預(yù)烘干設(shè)備。

(2)腐蝕性大。水性漆的表面張力大于溶劑型涂料的表面張力，導(dǎo)電率高，導(dǎo)電性大，易出現(xiàn)電蝕反應(yīng)，導(dǎo)致噴漆、烘干設(shè)備及輸調(diào)漆設(shè)備和管路氧化、生銹，所以水性漆配套的供漆系統(tǒng)及噴漆室、流平室、烘干爐等均采用不銹鋼或滲鋁板等防腐措施，輸調(diào)漆系統(tǒng)管路采用 SUS304及以上型材，保證系統(tǒng)可靠運(yùn)行。

(3)除油要求高。水性漆遇油容易出現(xiàn)漆膜難以附著、脫皮、起皮等缺陷。故在底盤涂裝過程中，脫脂和水洗工藝均增加為 2道：在預(yù)脫脂前、一次熱水洗前則增加預(yù)沖洗，在出口增加新鮮水沖洗等措施，而且脫脂劑也必須與水性漆配套。

(4)受剪切力影響大。水性漆在循環(huán)系統(tǒng)中會(huì)隨剪切力的不同而出現(xiàn)不同的黏度和流速。因此，應(yīng)用低剪切的集中供漆系統(tǒng)，水泵、攪拌器等均采用低剪切裝置，管道、接頭均應(yīng)光滑，避免死角和增加阻力。

(5)水性漆pH監(jiān)控。水性漆的pH是保持體系穩(wěn)定的重要因素，應(yīng)重點(diǎn)管理，因此，在涂裝線設(shè)水性漆pH監(jiān)控系統(tǒng)。

1.1.3 采用低濃度無污染、中低溫環(huán)保脫脂劑

傳統(tǒng)底盤涂裝前處理的脫脂先采用粉狀堿性脫脂劑除油，其中含有磷、氮等不能生物降解的成分，使用一定時(shí)間后，以生產(chǎn)廢液的形式排放，污染水資源和土壤環(huán)境。本項(xiàng)目采用優(yōu)質(zhì)的生物可降解的表面活性脫脂劑替代APEO(烷基酚-乙氧基化合物)，以提高去油能力和水洗效果，減少漂洗水，降低 COD(化學(xué)需氧量)排放。目前無磷、無氮脫脂劑基于降低廢水處理負(fù)荷和減少海水富營養(yǎng)化的優(yōu)勢在國內(nèi)得到了日益廣泛的應(yīng)用。強(qiáng)堿性脫脂工藝需要80 ℃的溫度才能除去工件表面油污。因此，為降低生產(chǎn)成本，采用中溫[(55 ± 5)℃]的新型環(huán)保脫脂劑，以減少能源消耗，并從設(shè)備形式及結(jié)構(gòu)上減少熱量損失，節(jié)省能源。

1.1.4 前處理清潔生產(chǎn)工藝

傳統(tǒng)前處理多采用溢流排放，耗水量很大。近年來，涂裝行業(yè)采取了逆向補(bǔ)水、小流量預(yù)沖洗、導(dǎo)槽等多項(xiàng)節(jié)能措施，大大提高了水的利用率，在保證同等清潔度要求的前提下，新鮮水的補(bǔ)加量較前者節(jié)省80%左右。借鑒這些工藝技術(shù)，本涂裝線在底盤前處理采用了兩道脫脂、兩道熱水洗及導(dǎo)槽、預(yù)沖洗、小流量新鮮水等節(jié)水技術(shù)，具體操作如下：

(1)脫脂、預(yù)脫脂和熱水洗2、熱水洗1之間采用逆向補(bǔ)水技術(shù)，減少前處理水槽的新鮮水用量，達(dá)到國家新鮮水耗量標(biāo)準(zhǔn)，接近國際標(biāo)準(zhǔn)。

(2)在熱水洗 2上設(shè)置新鮮水預(yù)沖洗技術(shù)，提高了工件的清潔度。

(3)將之前熱水洗 1因溢流方式排掉的廢水用于預(yù)脫脂前、熱水洗 1前的小流量預(yù)清洗工藝中，從而減少溢流排放的廢水，使廢水排放達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，并接近國際標(biāo)準(zhǔn)。

(4)采用脫脂前預(yù)清洗節(jié)能技術(shù)，將廢水排掉前的熱量傳遞給工件，節(jié)約能源。

(5)采用脫脂前預(yù)清洗技術(shù)，延緩脫脂劑的更換周期，節(jié)約前處理藥劑。

在前處理工藝中，在主脫脂后充分利用廢水沖洗工件，并利用熱水洗區(qū)的冷凝水。僅此工藝就可節(jié)約2 m3/h左右的清洗用水。在預(yù)脫脂前增加預(yù)洗后，可延長槽液壽命約20%，并可減小約50 kW的余熱損失(以3 m3/h熱水15 ℃溫差試算)，綜合計(jì)算可減少運(yùn)行能耗費(fèi)用約 25元/h(減少脫脂劑損耗而節(jié)約的成本尚不包含在內(nèi))。

1.2 底盤清潔生產(chǎn)涂裝設(shè)備

涂裝設(shè)備的選擇應(yīng)遵從節(jié)能、降耗、低碳的原則，涂裝線關(guān)鍵設(shè)備的選型體現(xiàn)涂裝工藝的水平，也直接影響投資成本、產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)成本。研究采用先進(jìn)高效的噴槍及噴涂機(jī)器人、滿足水性漆及機(jī)器人工作的噴漆室工作環(huán)境、靈活柔性的機(jī)運(yùn)等設(shè)備，是提高涂裝效率和品質(zhì)的保證。

1.2.1 噴漆裝備

1.2.1.1 噴漆室

采用溫濕度、潔凈度可控的達(dá)到裝飾性涂裝標(biāo)準(zhǔn)(灰塵粒徑≤5 μm)的水旋噴漆室，裝備空氣過濾、加熱、加濕的空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)，以保證噴漆室具有自上而下均勻的微負(fù)壓氣流，呼吸帶斷面平均風(fēng)速0.3 m/s，噴漆室溫度 15～35 ℃、濕度 50%～75%。上述條件既可減少過噴漆霧對車間和其他設(shè)備的污染和危害，又不至于影響機(jī)器人的上漆率，使大型拖拉機(jī)底盤噴涂作業(yè)環(huán)境接近汽車涂裝水平，奠定了高品質(zhì)輪拖底盤涂裝的基礎(chǔ)。

1.2.1.2 機(jī)器人

機(jī)器人能夠代替人工進(jìn)行對人體有害的噴漆操作，做到人體難以適應(yīng)的高強(qiáng)度、快節(jié)拍連續(xù)作業(yè)，能夠使噴涂過程更精細(xì)，實(shí)現(xiàn)更經(jīng)濟(jì)的涂料消耗。隨著我國人工成本的不斷提高，采用機(jī)器人涂裝是大勢所趨。

采用噴涂機(jī)器人混氣噴涂技術(shù)可以顯著減少噴漆室的風(fēng)量，其自動(dòng)噴涂段的風(fēng)速為0.3 m/s，比人工噴漆段的風(fēng)量減少30%左右。

針對大輪拖底盤的特點(diǎn)和節(jié)拍要求，運(yùn)用離線編程軟件，進(jìn)行擬定參數(shù)下的離線仿真。根據(jù)仿真結(jié)果，在1.5 min和2.0 min節(jié)拍下，80%～90%以上底盤面積的噴涂工作量需要配備4臺(tái)FANUC P250ia/15大型長臂機(jī)器人。配有降級使用功能，即當(dāng)任意一臺(tái)機(jī)器人發(fā)生故障時(shí)，利用對角的兩臺(tái)機(jī)器人延長工作節(jié)拍到3 min，就可以保證生產(chǎn)的進(jìn)行。

采用機(jī)器人自動(dòng)混氣噴涂集成技術(shù)，上漆率較以往的空氣噴涂提高20%～30%，經(jīng)過優(yōu)化編程的底盤自動(dòng)噴涂面積覆蓋率達(dá)到 95%，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜、多品種大型拖拉機(jī)底盤的混線生產(chǎn)及高效、柔性、智能的涂裝，大大改善了工人的操作環(huán)境和噴涂質(zhì)量。

1.2.1.3 混氣噴涂

在選用噴涂方式時(shí)，應(yīng)在滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求時(shí)選用上漆率高的噴涂方式，以提高噴涂效率并減少油漆消耗和對環(huán)境的污染。為此對比傳統(tǒng)空氣噴涂與混氣噴涂的效果，分別在車橋上和試板上進(jìn)行了試驗(yàn)，結(jié)果見表1和表2。從表1可以看出，空氣噴涂單位膜厚用漆量是混氣噴涂的 4倍多，采用混氣噴涂節(jié)約用漆效果顯著。從表 2可以看出，混氣噴涂方式的油漆利用率比空氣噴涂方式高30%以上。

表1 2種噴涂方式對車橋噴涂效率的影響Table 1 Influence of two spraying methods on spraying efficiency of axle

表2 2種噴涂方式對試板噴涂效率的影響Table 2 Influence of two spraying methods on spraying efficiency of test plate

因此在底盤涂裝線噴漆室采用集中供漆機(jī)器人自動(dòng)混氣噴涂方式，在補(bǔ)漆室采用集中供漆手動(dòng)混氣噴涂方式(大量補(bǔ)漆時(shí))和HVLP低壓大流量空氣噴涂補(bǔ)漆形式。

水性漆可以用純水清洗，最好采用水性漆專用的清洗溶劑，它由純水和助劑混合組成，清洗溶劑供料系統(tǒng)采用盲端式，由純水供應(yīng)管路、小混合罐、計(jì)量泵、隔膜泵、循環(huán)罐和穩(wěn)壓器組成，經(jīng)過管中管溫控方式控制水性漆達(dá)到工藝要求的溫度范圍后輸送至工位。整個(gè)清洗過程溶劑含量約為7%，較溶劑型涂料清洗溶劑用量大幅下降。

1.2.1.4 漆霧、漆渣處理

漆霧處理采用上送下吸水旋式漆霧處理技術(shù)，并加長了水旋器，增加多道折流檔板，通過空調(diào)送風(fēng)將過噴漆霧送到水旋器，使漆霧與水充分混合，在排風(fēng)的作用下，將過濾了漆霧的風(fēng)排向高空，提高漆霧凈化率；漆霧處理效果達(dá)到95%。

農(nóng)機(jī)行業(yè)噴漆室的漆渣以往多為人工定期打撈，不僅工人勞動(dòng)強(qiáng)大，而且打撈不及時(shí)，容易堵塞循環(huán)水管，影響水旋器處理效果。本文采用自動(dòng)除渣機(jī)配合定量加入的漆霧凝聚劑處理噴漆室循環(huán)水池中的漆渣。

自動(dòng)除渣設(shè)備由電控主機(jī)、反應(yīng)器、計(jì)量泵、吸水泵、漆渣分離機(jī)、潛水泵、運(yùn)渣車構(gòu)成。吸水管和出水管都放在循環(huán)水池的特定位置，吸進(jìn)的涂裝污水通過機(jī)器里的反應(yīng)器與藥劑(分解劑、分離劑)反應(yīng)，漆渣被分解后與水分離，自動(dòng)排出，清水從機(jī)器回流到水池重復(fù)利用。自動(dòng)除渣系統(tǒng)工藝流程如下：

工人只需更換接滿漆渣的小車，并定期到指定地點(diǎn)焚燒處理或掩埋，既減少了循環(huán)管路的清理時(shí)間，又延長了循環(huán)水的使用周期，大大減少了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

1.2.1.5 吊具、格柵積漆的處理

涂裝線的噴漆室格柵和機(jī)運(yùn)的吊具使用一段時(shí)間以后，表面會(huì)沉積漆渣。吊具的積漆若不及時(shí)清理，則在輸送過程中會(huì)因摩擦而掉落到前處理槽液或噴過漆的工件表面，影響清洗效果和噴涂質(zhì)量。本項(xiàng)目采用了涂層清理專用設(shè)備——熱潔爐，用以噴漆室地面格柵、輸送吊具表面粘漆的定期焚燒處理。

“熱潔爐”有2個(gè)相對獨(dú)立的加熱系統(tǒng)以及溫度、煙霧控制系統(tǒng)。在第一加熱系統(tǒng)，將爐腔加熱到一定溫度范圍，由控制系統(tǒng)自動(dòng)控制爐內(nèi)氣氛，使工件上涂層逐步分解成氣體?？刂葡到y(tǒng)始終保證分解速度，并使分解物(氣體)濃度嚴(yán)格控制在一定的范圍內(nèi)。當(dāng)分解物(氣體)進(jìn)入第二燃燒系統(tǒng)，經(jīng)高溫處理后轉(zhuǎn)化成 CO2和水蒸汽，通過煙囪排出，爐內(nèi)剩下的是工件和不受溫度影響的無機(jī)物，這些無機(jī)物已經(jīng)成為粉狀，大多數(shù)在處理過程中已從工件上掉入爐底，少量剩余的只需輕輕敲打震落，用水沖洗或擦洗即可。

該技術(shù)減少了以往漆渣掩埋、露天焚燒對環(huán)境造成的污染以及工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，熱潔爐焚燒處理后的零件不變形，燃燒的廢氣可達(dá)排放標(biāo)準(zhǔn)。

1.2.3 烘干設(shè)備

烘干是涂裝線的主要耗能設(shè)備，直接影響涂裝線運(yùn)行成本。為了降低能耗，烘干工藝采用以下方式：

(1)采用低溫烘烤型水性漆涂裝工藝。通常汽車水性中涂、色漆烘干溫度均為120 ℃以上，而水性漆的特性決定水分蒸發(fā)需在80 ℃左右，濕膜固體分控制在80%以上，若直接進(jìn)入120 ℃的烘干爐，漆膜里的水分超過100 ℃會(huì)氣化，引起氣泡、針孔等質(zhì)量問題。因此，需設(shè)80 ℃預(yù)烘干、強(qiáng)制冷卻段，使投資和耗能增加。

大型拖拉機(jī)底盤由于是裝配總成，含有橡膠等密封件，不能高溫烘烤，因此研究采用可低溫(80 ℃)烘干的具有底面合一功能的丙烯酸改性水性漆。對于底盤上沒有底漆的加工面，它除起到表面裝飾作用外，還起到防腐蝕的作用。底盤低溫(80 ℃)烘干工藝可將水分蒸發(fā)在流平段和烘干爐一區(qū)，無需單獨(dú)設(shè)置預(yù)烘設(shè)備，降低了投資和運(yùn)行成本。

(2)采用節(jié)能降耗烘干爐布置和結(jié)構(gòu)。由于底盤重約3 t多，烘干室采用“U”型烘干爐加風(fēng)幕技術(shù)以及減少熱橋保溫的特殊結(jié)構(gòu)，利用保護(hù)焊接和加熱爐內(nèi)滿焊、無熱橋等制作工藝，提高設(shè)備的使用壽命和外觀質(zhì)量，降低熱量損失和動(dòng)能消耗，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

1.2.4 機(jī)械化運(yùn)輸設(shè)備

現(xiàn)代化的汽車車身涂裝多采用機(jī)器人噴涂，可精確定位的滑撬輸送可滿足車身機(jī)器人涂裝精度和品質(zhì)要求。

底盤涂裝采用柔性寬推桿懸掛積放鏈機(jī)運(yùn)系統(tǒng)，配合多功能柔性吊具和有線體速度跟蹤監(jiān)測設(shè)備及旋轉(zhuǎn)編碼器鏈速檢測單元，實(shí)時(shí)測定寬推桿懸掛積放鏈速度，并及時(shí)反饋給噴涂機(jī)器人控制器，進(jìn)行大輪拖底盤跟蹤與聯(lián)鎖，以使示教或噴涂時(shí)噴涂機(jī)器人動(dòng)作的起始位置與大輪拖底盤零件的相對位置精準(zhǔn)定位，實(shí)現(xiàn)大輪拖底盤多品種混線生產(chǎn)，滿足機(jī)器人噴涂對定位精度的要求。

寬推桿懸掛積放鏈解決了普通懸鏈難以實(shí)現(xiàn)的前處理、烘干爐下班停產(chǎn)后不排空則易生銹、過烘等問題和上下件不安全問題。由于積放鏈承載軌與驅(qū)動(dòng)軌是分開的，可以根據(jù)不同工藝要求設(shè)置快鏈、慢鏈和道岔，以便滿足排空、緩存，按照排、產(chǎn)進(jìn)出工件和各工藝作業(yè)的要求，使?fàn)恳齽?dòng)能消耗和軌道磨損大大減少，使涂裝線輸送、儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)運(yùn)、快慢更加靈活，工藝布局更加合理。

工藝排空區(qū)的作用是下班后排空前處理、烘干爐內(nèi)的底盤零件到緩存區(qū)，以免前處理中清洗后的零件返銹和烘干爐內(nèi)的零件過烘。

1.2.5 涂裝線智能管控系統(tǒng)

“三分涂料、七分涂裝?！蓖垦b包括涂裝材料、涂裝工藝、涂裝設(shè)備、涂裝環(huán)境、涂裝管理五要素。我國的涂裝管理與國外的差距比其他四要素都要大，涂裝管理簡單粗放，嚴(yán)重影響涂裝質(zhì)量和水平。國外通過信息化與自動(dòng)化的相互融合，實(shí)現(xiàn)涂裝線人、機(jī)、法、料、環(huán)的智能管控和質(zhì)量追溯，提高了制造型企業(yè)的核心競爭力，實(shí)現(xiàn)精益化生產(chǎn)。

本項(xiàng)目通過研究采用西門子全集成自動(dòng)化技術(shù)與制造執(zhí)行系統(tǒng)MES的無縫集成，探索了先進(jìn)汽車涂裝技術(shù)的PMC涂裝生產(chǎn)監(jiān)控及AVI車體自動(dòng)識別功能在農(nóng)機(jī)行業(yè)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)排產(chǎn)計(jì)劃從上層 ERP、MES信息系統(tǒng)通過RFID射頻識別至下層自動(dòng)控制系統(tǒng)的貫通，可以透明地監(jiān)控涂裝生產(chǎn)線運(yùn)行全過程，隨時(shí)查詢當(dāng)前和歷史記錄，檢測設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，強(qiáng)化了系統(tǒng)的可靠性、安全性及故障自診斷功能；使得上層系統(tǒng)能夠及時(shí)、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地了解生產(chǎn)信息，為企業(yè)生產(chǎn)計(jì)劃的制定及物流、銷售提供合理依據(jù)，并實(shí)現(xiàn)涂裝質(zhì)量控制“不制造缺陷、不傳遞缺陷、不接受缺陷”的目標(biāo)，提高了產(chǎn)品涂裝質(zhì)量，并對產(chǎn)品涂裝質(zhì)量進(jìn)行追溯。

1.2.5.1 涂裝生產(chǎn)智能監(jiān)控

(1)采用西門子組態(tài)軟件 WINCC對涂裝線所有設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，并以動(dòng)畫形式在顯示屏上顯示設(shè)備的運(yùn)行狀況、工藝參數(shù)、故障報(bào)警等，也可以進(jìn)行歷史查詢。

(2)構(gòu)建數(shù)字化透明涂裝車間，在總監(jiān)控室可以監(jiān)控涂裝線的運(yùn)行狀況。

(3)采用以太網(wǎng)通訊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)“集中管理，分散控制”，既降低了系統(tǒng)故障率，又節(jié)約了現(xiàn)場大量電纜鋪設(shè)。

(4)采用變頻節(jié)能技術(shù)。噴漆室、烘干室能耗占涂裝線 70%以上，大型水泵風(fēng)機(jī)采用變頻控制技術(shù)，方便地調(diào)整壓力、流量等參數(shù)；通過對噴漆室、前處理關(guān)鍵水泵、風(fēng)機(jī)的變頻控制，實(shí)現(xiàn)電機(jī)軟起動(dòng)和設(shè)備的軟運(yùn)行，啟動(dòng)用電量大幅度減少，并實(shí)現(xiàn)了過壓、過流、缺相等多種保護(hù)功能，消除了電流、電弧沖擊，大幅度減少了設(shè)備損耗和降低了溫升及噪音，較好地滿足了工藝要求；單位耗電量減少 30%左右，保護(hù)了電網(wǎng)系統(tǒng)，延長了設(shè)備壽命，減少了可能發(fā)生事故的次數(shù)，減少了維修費(fèi)用和運(yùn)行成本。

(5)采用蒸汽加熱比例控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)精確控溫。

(6)通過送風(fēng)溫濕度傳感器采集到的實(shí)際溫濕度值與室外的溫濕度作比較，借助于焓/濕度圖進(jìn)行噴漆室溫度、濕度的綜合控制。

(7)實(shí)現(xiàn)噴漆室負(fù)壓閉環(huán)控制，降低過濾系統(tǒng)變化對噴漆室氣流組織的不利影響。

1.2.5.2 涂裝車間質(zhì)量控制

采用 RFID為核心的底盤識別技術(shù)和以太網(wǎng)與工業(yè)總線融合技術(shù)，通過集成MES系統(tǒng)中的底盤數(shù)據(jù)，結(jié)合生產(chǎn)線自動(dòng)控制系統(tǒng)，對生產(chǎn)過程中各類現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和狀態(tài)監(jiān)控等信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，及時(shí)送至生產(chǎn)控制中心。完成對整個(gè)生產(chǎn)流程工步的控制和生產(chǎn)信息、質(zhì)量信息的追溯，以適應(yīng)環(huán)保柔性化制造。從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)自動(dòng)噴涂生產(chǎn)線管控一體化。

(1)利用RFID技術(shù)對生產(chǎn)信息與過程進(jìn)行監(jiān)控，通過異構(gòu)信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成融合的MES系統(tǒng)，構(gòu)架生產(chǎn)管理層與底層自動(dòng)控制層的無縫連接。

(2)生產(chǎn)信息通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行監(jiān)控記錄后，利用接口軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、匯總和分析，為今后的質(zhì)量追溯和改進(jìn)提供技術(shù)支撐。

(3)通過與MES系統(tǒng)形成數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)集成，掌握大型拖拉機(jī)底盤環(huán)保柔性自動(dòng)噴涂生產(chǎn)線的生產(chǎn)實(shí)際，改進(jìn)和提高制造過程中各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的工藝性能和工序質(zhì)量特性，實(shí)現(xiàn)從計(jì)劃、實(shí)施管理到作業(yè)控制的一體化，大大減少生產(chǎn)制造過程的成本與差錯(cuò)，有效提高生產(chǎn)效率。

(4)將底盤的所有噴涂批次、過程、狀態(tài)等生產(chǎn)信息進(jìn)行監(jiān)控記錄，根據(jù)生產(chǎn)、質(zhì)量管理要求進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、匯總和分析。

(5)利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成及提高各子系統(tǒng)之間的管控協(xié)同合作，體現(xiàn)噴涂系統(tǒng)的智能性。同時(shí)，構(gòu)建噴涂系統(tǒng)集成管理體系，將各個(gè)分離的子系統(tǒng)有機(jī)地集成在—個(gè)相互關(guān)聯(lián)、統(tǒng)一和協(xié)調(diào)的系統(tǒng)之中，實(shí)現(xiàn)噴涂線內(nèi)各個(gè)系統(tǒng)的信息共享、相互協(xié)調(diào)、互動(dòng)和聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)噴涂機(jī)器人的信息自動(dòng)感知能力，以達(dá)到自動(dòng)噴涂的要求。

RFID管理系統(tǒng)功能包括：涂裝車間生產(chǎn)匯總?cè)?月統(tǒng)計(jì)，涂裝工件車型數(shù)量日-月統(tǒng)計(jì)，涂裝車間噴涂類型日-月統(tǒng)計(jì)，工件運(yùn)行跟蹤日志，涂裝車間生產(chǎn)日志等。

1.3 拖拉機(jī)底盤清潔生產(chǎn)涂裝應(yīng)用效果

通過采用先進(jìn)的涂裝工藝技術(shù)和清潔生產(chǎn)方式，從生產(chǎn)源頭上控制了污染物的產(chǎn)生，提升了國產(chǎn)大中型拖拉機(jī)底盤涂裝工藝水平和工程配套技術(shù)，以及涂裝線的主要漆膜性能指標(biāo)，如漆膜厚度提高15～25 μm，耐鹽霧性提高了144 h。實(shí)施拖拉機(jī)底盤清潔生產(chǎn)涂裝工藝后各項(xiàng)性能指標(biāo)檢測結(jié)果見表3。從中可以看出，資源利用指標(biāo)達(dá)到國內(nèi)清潔生產(chǎn)先進(jìn)水平，部分指標(biāo)(如耗電量)達(dá)到國際清潔生產(chǎn)先進(jìn)水平，污染物指標(biāo)VOC排放也達(dá)到國際清潔生產(chǎn)先進(jìn)水平。縮小了我國涂裝監(jiān)控管理水平與國外先進(jìn)水平的差距，對我國大中型農(nóng)業(yè)機(jī)械的表面涂裝技術(shù)發(fā)展起到拋磚引玉的引領(lǐng)和示范作用。

2 結(jié)語

通過涂裝工藝改造、設(shè)備更新、信息化管理等途徑，實(shí)現(xiàn)了涂裝生產(chǎn)的節(jié)能、降耗、減污、增效、智能管控，降低了生產(chǎn)成本。通過建立現(xiàn)代化的生產(chǎn)監(jiān)控措施、涂裝質(zhì)量追溯手段，提高了企業(yè)的涂裝工藝裝備及管理水平，改善了操作工人的勞動(dòng)環(huán)境和操作條件，減輕了生產(chǎn)過程對員工健康的影響，為企業(yè)樹立了良好的社會(huì)形象，促使公眾支持其產(chǎn)品，從而提高企業(yè)的市場競爭力。

Coating process and equipment for cleaner production of large tractor chassis

KANG Hui-chun*, XIE Zhen,WANG Jian-jun, MA Chun-qing, FAN Qiao-bian, YIN De-xiu, YAN Li-feng

Based on the characteristics of large tractor chassis part and the advanced technology used for automobile coating, the cleaner production of coating process of large tractor chassis was discussed from aspects of pretreatment, paint and coating process, and the cleaner production coating equipments including spraying room,robot, paint fog and paint dregs treatment facility, drying and transport equipment, and intelligent management and control system of coating line were introduced in detail.By implementing the cleaner production, the film thickness for large tractor chassis is increased by 15-25 μm and the anti-salt spray time by 144 h, and the resource utilization indexes reach in advanced level domestic cleaner production and VOC emission is up to international cleaner production advanced level.

large tractor; chassis; coating; cleaner production

Process Material Institute, YTO Group Corporation, Luoyang 471004, China

TQ639

A

1004-227X (2013)01-0076-06

2012-09-18

2012-10-18

康惠春（1963-），女 ,河南鞏義人，工程碩士，高級工程師，主要從事新工藝裝備的研究、開發(fā)工作，擅長涂裝工藝裝備的設(shè)計(jì)和工程項(xiàng)目管理。

(E-mail)hchk878@163.com。

表3 大輪拖底盤涂裝線主要清潔生產(chǎn)指標(biāo)及其檢測結(jié)果Table 3 Main cleaner production indexes of large tractor chassis coating line and its test results

韋鳳仙]