汽車車身自動噴漆裝置技術(shù)方案分析

羅 博， 魏 樺， 杜超一， 張帥航

（鄭州財(cái)經(jīng)學(xué)院，河南 鄭州 450000）

汽車噴涂是指在車身表面上噴射一層涂料起到保護(hù)的效果，汽車噴涂通常使用烤漆，在汽車制造廠。車架與車殼焊后的一個(gè)工序便是涂裝，涂料有普通涂料、金屬漆和珠光涂料；汽車噴涂工序分為刮油漆、拋光和噴漆等。噴涂技術(shù)對汽車油漆效果影響較大，與普通人工噴漆相比，自動噴漆裝置能夠更好地控制噴槍的啟動、精確地控制噴出量、噴射軌跡，具有噴涂質(zhì)量高、穩(wěn)定可靠、工人勞動強(qiáng)度低，節(jié)約涂料、減少排放、效益顯著等特點(diǎn)，故自動噴漆的噴涂質(zhì)量更高。

目前，汽車補(bǔ)漆技術(shù)常常是人工補(bǔ)漆，成漆的效果往往和技術(shù)人員工作經(jīng)歷、工人經(jīng)驗(yàn)有關(guān)，涂料在使用的過程中往往會生成大量的漆霧和有害廢氣，對人身健康產(chǎn)生影響。由于人工補(bǔ)漆技術(shù)有著此類缺點(diǎn)，因此，為了解決因噴涂技術(shù)人員經(jīng)驗(yàn)不足導(dǎo)致的噴涂質(zhì)量問題，文章提出了汽車車身自動噴涂設(shè)備的研究與技術(shù)方法，具有成漆效果好且對空氣進(jìn)行凈化等技術(shù)優(yōu)勢。

1 汽車自動噴涂技術(shù)的現(xiàn)狀

最早的汽車噴漆工作大多通過人工噴漆完成，但噴涂的油漆中通常都帶有大量危險(xiǎn)的化學(xué)物質(zhì)，這對噴漆技術(shù)人員的人身健康也會產(chǎn)生嚴(yán)重的負(fù)面影響，但通過自動噴涂設(shè)備就能夠防止噴漆技術(shù)人員直接接觸大量化學(xué)物品。此外，由于現(xiàn)代社會的迅速發(fā)展，人們對于汽車的美觀性和實(shí)用性能都有很大的需求，傳統(tǒng)人工噴涂的生產(chǎn)方式已無法適應(yīng)現(xiàn)代汽車裝飾工藝發(fā)展的需要，而自動噴涂裝置則在極大程度上克服了傳統(tǒng)人工噴漆的缺點(diǎn)，因此，更多汽車專業(yè)人士參與到汽車自動噴涂技術(shù)的研究工作中。

1.1 霧化方法

汽車上目前最常見的兩個(gè)霧化方法為高速旋杯離心霧化和空氣霧化。空氣霧化主要包括無靜電空氣噴涂和靜電空氣噴涂兩類，高速旋杯離心霧化主要適用于靜電噴涂罩光清漆。空氣霧化噴涂附著率比較低，一般有30%左右，而高速旋杯靜電噴涂霧化效果比空氣霧化效果好，其附著率有85%以上。由于汽車應(yīng)用的金屬閃光漆比較多，因此，提高金屬閃光漆的附著率是當(dāng)今汽車噴涂共同研究的問題。

1.2 設(shè)備的構(gòu)成及其布置

自動噴漆裝置一般都是用來噴涂汽車的外部表面，不論是往復(fù)式空氣噴涂設(shè)備，還是高速旋杯式噴涂裝置都是由自成體系的側(cè)噴機(jī)構(gòu)與頂噴機(jī)構(gòu)組成。每個(gè)往復(fù)空氣噴涂裝置，都是由兩個(gè)側(cè)噴機(jī)構(gòu)和一個(gè)頂噴機(jī)構(gòu)組成，每個(gè)高速旋杯一般根據(jù)霧化數(shù)量為5～11杯，其中通常有3個(gè)頂噴機(jī)構(gòu)，其余為側(cè)噴機(jī)構(gòu)。為了減少漆霧對設(shè)備的污染，延長噴涂設(shè)備的使用壽命，避免機(jī)件及相對運(yùn)動可能會給車身造成污點(diǎn)及機(jī)件的摩擦火花產(chǎn)生危險(xiǎn)，噴涂設(shè)備由內(nèi)置式向外置式發(fā)展，盡量減少室外機(jī)件和室內(nèi)部件的相對運(yùn)動。

1.3 驅(qū)動形式

自動噴涂設(shè)備大多采用變頻電機(jī)或伺服電機(jī)作為驅(qū)動電機(jī)，由于科技的發(fā)展，變頻技術(shù)和測控技術(shù)也得到了快速的應(yīng)用，這兩種電機(jī)能滿足高精度準(zhǔn)確的噴涂運(yùn)動規(guī)律的要求。隨著技術(shù)日趨完善，由硬同步控制向軟同步控制轉(zhuǎn)變，單驅(qū)動形式向雙驅(qū)動形式轉(zhuǎn)變，從而提高了機(jī)器設(shè)備的可靠性。

2 裝置系統(tǒng)分析

2.1 車身自動噴涂裝置

六自由度噴涂裝備運(yùn)動自由度與范圍能夠滿足噴涂的要求，定位精度能夠滿足高質(zhì)量噴涂控制的需要，該裝置包括機(jī)械臂運(yùn)動機(jī)構(gòu)、噴嘴機(jī)構(gòu)、油漆噴涂運(yùn)動機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)。

2.2 噴涂與操作系統(tǒng)

為了徹底解決人工噴涂對工作人員人身健康的危害，本研究的系統(tǒng)主要考慮噴涂室布置的網(wǎng)絡(luò)化，并配備置于室外的噴涂裝置的操作臺，噴涂工作人員可以通過選擇相應(yīng)操作控制噴涂作業(yè)過程來實(shí)現(xiàn)自動控制。

2.3 噴涂質(zhì)量關(guān)鍵參數(shù)

根據(jù)噴涂對象結(jié)構(gòu)的使用特性和噴涂質(zhì)量的要求，對該裝置的噴涂運(yùn)動規(guī)律設(shè)計(jì)，噴射壓力大小和噴涂角度位置不同的參數(shù)設(shè)計(jì)，噴嘴與噴射平面距離的設(shè)計(jì)，噴嘴霧化質(zhì)量與錐角設(shè)計(jì)等情況分析，從而實(shí)現(xiàn)噴涂的連續(xù)均勻性，保證噴涂的質(zhì)量。

3 汽車車身自動噴漆裝置的技術(shù)方案

為了達(dá)到成漆效果良好并能對室內(nèi)空氣進(jìn)行凈化的目的，汽車車身自動噴漆裝置包括裝置本身。在裝置本身的內(nèi)部頂壁均穩(wěn)定安置有進(jìn)風(fēng)扇，在裝置本身的內(nèi)室左右兩面內(nèi)壁均穩(wěn)定安置有第一個(gè)滑軌，在第一個(gè)滑軌內(nèi)均滑動連接有第一個(gè)電動滑塊，在第一個(gè)電動滑塊的相對面均穩(wěn)定連接有第二個(gè)滑塊，在第二個(gè)滑軌的外表面均滑動連接有第二電動滑塊，在第二電動滑塊的底面均穩(wěn)定安置有電動升降桿，電動升降桿的底面均穩(wěn)定安置有轉(zhuǎn)動噴嘴，在裝置本身左邊內(nèi)室的內(nèi)部底壁均穩(wěn)定安置有漆箱，在漆箱的上部均穩(wěn)定安置有右側(cè)與漆箱相連通并且左側(cè)與轉(zhuǎn)動噴嘴相連通的水泵，在裝置本身的右邊內(nèi)室內(nèi)部底壁均穩(wěn)定設(shè)置有風(fēng)機(jī)。風(fēng)機(jī)的左邊連通有與裝置本身內(nèi)腔相連的入風(fēng)口，風(fēng)機(jī)的上部設(shè)置有與裝置本身內(nèi)部固定連接的水箱，在風(fēng)機(jī)的上部連通有插入于水箱內(nèi)室下部的入風(fēng)管，在水箱的左側(cè)相連有貫通并延伸至裝置本身外部的排水出口，水箱上部連通有與裝置本身內(nèi)部固定連接的凈化箱，在凈化箱內(nèi)體腔部固定設(shè)置有吸附層，在凈化箱的上部相連有貫通并延伸至裝置本身外部的出氣口。

轉(zhuǎn)動噴嘴的總量不少于2個(gè)，且與電動升降杠桿、第二電動滑塊和第二滑軌，以及第一個(gè)滑軌和第一個(gè)電動滑塊的數(shù)量都是以1:2對應(yīng)。裝置水泵的左右側(cè)兩端都連接有管道，而且左邊管道已貫通并延長至漆箱內(nèi)，右邊管道則與轉(zhuǎn)動噴嘴相通。進(jìn)風(fēng)口與風(fēng)機(jī)、水泵與排出口和水泵與凈化箱之間，均采用風(fēng)管連通。吸附層的數(shù)量不少于3個(gè)，并均衡地分布在凈化箱體的內(nèi)腔中，且與內(nèi)腔壁部緊密貼合。進(jìn)風(fēng)扇和裝置本身的頂部之間均固定設(shè)置有空氣濾網(wǎng)，所述在排水出口和水箱之間設(shè)置有水閥。

4 汽車車身自動噴漆裝置效果

與目前的技術(shù)水平比較，汽車車身自動噴漆裝置效果如下。

（1）該汽車自動噴漆裝置，由于裝置本身內(nèi)腔設(shè)置有第一個(gè)滑軌，經(jīng)過第一滑軌向內(nèi)滑行連接有第一個(gè)電子滑塊，經(jīng)過第一個(gè)電子滑塊連接有第二個(gè)滑軌，經(jīng)過第二個(gè)滑軌內(nèi)滑動連接有第二個(gè)電子滑塊，經(jīng)過第二個(gè)電子滑塊的底座安置有電子升降桿，電子升降桿的底座上固定設(shè)置有旋轉(zhuǎn)噴嘴，從而在各個(gè)角度上和平面對汽車進(jìn)行噴漆，同時(shí)機(jī)械噴涂沒有產(chǎn)生因人工補(bǔ)漆所造成的噴涂表面不均勻和成漆效果較差的問題。

（2）該汽車自動噴漆裝置，由于裝置本身的頂壁固定設(shè)置的進(jìn)風(fēng)扇，因此，能夠把漆霧和危害毒氣吹至裝置本身的內(nèi)室下部，同時(shí)又解決了漆霧飄于滑塊與滑軌的連接處，長期累積后影響使用的問題。在設(shè)備本身的內(nèi)室下方安裝有風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)的左側(cè)連接有入風(fēng)口，風(fēng)機(jī)的上部設(shè)置有水箱，在風(fēng)機(jī)的上部連接有插入水箱內(nèi)室下部的入風(fēng)管，水箱的左側(cè)連接有排出口，水箱上部連接有凈化箱，凈化箱內(nèi)腔設(shè)置有吸附層，在凈化箱內(nèi)的上部連接有出氣口。當(dāng)設(shè)備本體內(nèi)腔中的漆霧和危害毒氣被風(fēng)機(jī)由入風(fēng)口吸入水箱內(nèi)，空中的漆霧就會沉淀到水箱的水中，而不溶于水體的危害毒氣就會不斷流入凈化箱內(nèi)，透過凈化箱體的多級吸附層對有害廢氣進(jìn)行吸附，吸收后的廢氣經(jīng)由出氣口排出，水箱中的廢氣則經(jīng)由出水口排出。

5 汽車車身自動噴漆裝置的實(shí)施方式

汽車車身自動噴漆裝置，包括裝置本體1，裝置本體1的頂壁固定安裝有進(jìn)風(fēng)扇2，進(jìn)風(fēng)扇2與裝置本體1的頂部之間固定安裝有濾網(wǎng)，裝置本體1的內(nèi)腔左右兩側(cè)內(nèi)壁均固定安裝有第一滑軌3，兩個(gè)第一滑軌3內(nèi)均滑動連接有第一電動滑塊4，兩個(gè)第一電動滑塊4的相對面均固定連接有第二滑軌5，第二滑軌5的外表面滑動連接有第二電動滑塊6，第二電動滑塊6的底部固定安裝有電動升降桿7，電動升降桿7的底部固定安裝有旋轉(zhuǎn)噴頭8，旋轉(zhuǎn)噴頭8的數(shù)量不少于兩個(gè)，且與電動升降桿7、第二電動滑塊6和第二滑軌5，與第一滑軌3和第一電動滑塊4的數(shù)量為1:2對應(yīng)。

裝置本體1左側(cè)內(nèi)腔的底壁固定安裝有漆箱9，漆箱9的頂部固定安裝有右側(cè)與漆箱9連通且左側(cè)與旋轉(zhuǎn)噴頭8連通的水泵10，水泵10的左右側(cè)兩側(cè)均連通有水管，且左側(cè)水管貫穿并延伸至漆箱9內(nèi)，右側(cè)水管與旋轉(zhuǎn)噴頭8連通，裝置本體1的右側(cè)內(nèi)腔底壁固定安裝有風(fēng)機(jī)11。風(fēng)機(jī)11的左側(cè)連通有與裝置本體1內(nèi)腔連通的進(jìn)風(fēng)口12，進(jìn)風(fēng)口12與風(fēng)機(jī)11之間通過風(fēng)管連通，風(fēng)機(jī)11的上方安裝有與裝置本體1固定連接的水箱13，水箱13與出水口15和水箱13與凈化箱16之間均通過風(fēng)管連通，風(fēng)機(jī)11的頂部連通有插入水箱13內(nèi)腔底部的進(jìn)風(fēng)管14，水箱13的左側(cè)連通有貫穿并延伸至裝置本體1外部的出水口15，出水口15與水箱13之間安裝有水閥。水箱13上方連通有與裝置本體1固定連接的凈化箱16，凈化箱16內(nèi)腔固定安裝有吸附層17，吸附層17的數(shù)量不少于3個(gè)，且均勻地分布于凈化箱16的內(nèi)腔，并與內(nèi)腔壁緊密貼合，凈化箱16的頂部連通有貫穿并延伸至裝置本體1外部的出氣口18，如圖1—圖2所示。

圖1 汽車自動噴漆裝置的剖視圖

圖2 汽車自動噴漆裝置第一滑軌的側(cè)視圖

該車身自動噴漆裝置，通過裝置本體1的內(nèi)腔安裝第一滑軌3，第一滑軌3內(nèi)均滑動連接有第一電動滑塊4，第一電動滑塊4連接有第二滑軌5，第二滑軌5滑動連接有第二電動滑塊6，第二電動滑塊6的底部安裝有電動升降桿7，電動升降桿7的底部固定安裝有旋轉(zhuǎn)噴頭8，實(shí)現(xiàn)了多個(gè)角度和平面對車身進(jìn)行噴漆，且機(jī)械噴漆不會產(chǎn)生人工補(bǔ)漆而帶來的噴漆不均勻和成漆效果不好的問題。

通過裝置本體1的頂壁固定安裝有進(jìn)風(fēng)扇2，可以將漆霧和有害氣體吹至裝置本體1的內(nèi)腔底部，同時(shí)也避免了漆霧飄至滑塊和滑軌的連接處，長時(shí)間積累后影響使用的問題。裝置本體1的內(nèi)腔底部固定有風(fēng)機(jī)11，風(fēng)機(jī)11的左側(cè)連通有進(jìn)風(fēng)口12，風(fēng)機(jī)11的上方安裝有水箱13，風(fēng)機(jī)11的頂部連通有插入水箱13內(nèi)腔底部的進(jìn)風(fēng)管14，水箱13的左側(cè)連通有出水口15，水箱13上方連通有凈化箱16，凈化箱16內(nèi)腔安裝有吸附層17。凈化箱16的頂部連通有出氣口18，裝置本體1內(nèi)腔的漆霧和有害氣體被風(fēng)機(jī)11經(jīng)由進(jìn)風(fēng)口12抽入水箱13內(nèi)，空氣的漆霧會沉淀在水箱13的 水中，而不溶于水的有害氣體會繼續(xù)進(jìn)入凈化箱16，凈化箱16內(nèi)的多層吸附層17對有害氣體進(jìn)行吸附，吸附完的氣體通過出氣口18排出。水箱13中的廢水通過出水口15排出，解決了補(bǔ)漆的效果與工作人員的工作經(jīng)驗(yàn)相關(guān)的問題，以及油漆在使用的過程中會產(chǎn)生大量的漆霧和有害氣體，對人體產(chǎn)生危害的問題。

6 結(jié)語

汽車車身自動噴漆工藝技術(shù)的發(fā)展，是隨著汽車工業(yè)總體技術(shù)進(jìn)步而發(fā)展起來的。汽車噴漆的質(zhì)量一直是汽車消費(fèi)者最關(guān)心的問題，經(jīng)過深入研究了噴漆理論和工藝技術(shù)，才能夠更有效地提高噴漆產(chǎn)品質(zhì)量和防止涂層缺陷。同時(shí)，隨著環(huán)境保護(hù)要求的日益增強(qiáng)，對噴漆裝置也提出了新的需求，就需要通過可靠的自動噴漆裝置的設(shè)計(jì)和控制以及合理的工藝技術(shù)參數(shù)，故涂料的涂層必須具備高防銹性能、高裝飾性，以適應(yīng)在未來更高的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)下，完成高質(zhì)量的汽車車身噴漆的要求。