淺談3C2B工藝調(diào)試轉(zhuǎn)量產(chǎn)過程的外觀優(yōu)化

于 超，李明哲，郭 家 （浙江吉利控股集團(tuán)有限公司，浙江寧波 315336）

0 引言

汽車車身漆膜外觀經(jīng)常使用的評(píng)價(jià)指標(biāo)一般分為L(zhǎng)w（長(zhǎng)波）、Sw（短波）和DOI（鮮映性）。噴涂色漆前為確保車身的平整度，在噴涂中涂后進(jìn)行車身打磨，有利于降低車身的長(zhǎng)短波及提高DOI數(shù)據(jù)。通常認(rèn)為，Lw與Sw之比1∶（2～3）為好，1∶1.5也可接受，從而使目視與數(shù)值之間有一個(gè)較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系［1］。下面以某主機(jī)廠為了迎接量產(chǎn)，確保生產(chǎn)節(jié)拍，取消中涂后車身打磨工藝后，采取的外觀優(yōu)化措施為例，說明其解決思路和方法，以期對(duì)同行有所借鑒。

1 問題現(xiàn)狀

1.1 問題來源

某主機(jī)廠為了迎接車輛量產(chǎn)工作，取消了中涂后的立面打磨工序，以確保生產(chǎn)節(jié)拍不受影響。但是在取消打磨工序后，發(fā)現(xiàn)整車立面外觀目視狀態(tài)變差?，F(xiàn)場(chǎng)采用的是3C2B的工藝布局，經(jīng)過排查發(fā)現(xiàn)，車身整車立面外觀數(shù)據(jù)均比之前中涂打磨后的狀態(tài)要差。例如，在現(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)抽取2臺(tái)生產(chǎn)車，用BYK儀器進(jìn)行外觀檢測(cè)，立面Lw、Sw、DOI均值數(shù)據(jù)分別為6.6、10.6、92.7和6.7、10.9、92.1，其Lw和Sw之比分別是1∶1.61和1∶1.63，而之前中涂后打磨車身立面對(duì)應(yīng)的外觀數(shù)據(jù)為5.1、11.4、92.3，其Lw和Sw之比為1∶2.24，可以看到，取消中涂后打磨工序，雖然對(duì)車身的DOI值影響不大，但會(huì)導(dǎo)致Lw數(shù)值變高，同時(shí)導(dǎo)致Lw和Sw的比值升高，即中涂后取消打磨工序會(huì)降低車身的外觀質(zhì)量。

1.2 工藝現(xiàn)狀

為了盡可能抵消取消中涂后打磨工序所導(dǎo)致的副作用，提升取消打磨后的車身外觀目視狀態(tài)，進(jìn)行相應(yīng)的品質(zhì)提升工作。以黑色外觀提升為主進(jìn)行試驗(yàn)，首先對(duì)主要工藝參數(shù)和噴涂程序進(jìn)行了跟蹤確認(rèn)，結(jié)果見表1。

表1 涂裝生產(chǎn)過程中的工藝參數(shù)Table 1 Process parameters during coating production process

由表1可見，中涂膜厚要求在30～45 μm，現(xiàn)有狀態(tài)中涂的平均膜厚略微超出要求上線，在中涂打磨后其平均膜厚為42 μm。中涂噴涂為一站成膜，槍物距離200 mm，立面噴涂速率400 mm/s，噴涂扇幅400 mm，搭接率75 %，靜電電壓70 kV，旋杯轉(zhuǎn)速50 000 r/min，單獨(dú)使用成型空氣I，成型空氣II暫未使用。黑色色漆為兩站噴涂，每站間隔120 s，兩站的噴涂參數(shù)為6∶4，槍物距離200 mm，噴涂速率350 mm/s，噴涂扇幅450 mm，搭接率67 %，靜電電壓70 kV，旋杯轉(zhuǎn)速45 000 r/min，使用成型空氣I，成型空氣II暫未使用。清漆為一站噴涂，槍物距離200 mm，噴涂速率400 mm/s，噴涂扇幅400 mm，搭接率75 %，靜電電壓70 kV，旋杯轉(zhuǎn)速50 000 r/min，使用成型空氣I，成型空氣II暫未使用［2］。

1.3 粗糙度的影響

通過改善白車身的粗糙度、提高白車身的潔凈度以及降低電泳后粗糙度和打磨點(diǎn)來減少這些前工序?qū)ν庥^質(zhì)量的影響。在取消中涂立面打磨前，就對(duì)白車身粗糙度和白車身帶屑量、電泳粗糙度及打磨點(diǎn)減少進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)整。具體措施如下：

● 推動(dòng)焊裝車間、沖壓車間減少白車身部件的返修量，要求焊裝對(duì)打磨嚴(yán)重的部位用酒精黏塵布擦拭，車內(nèi)用兩臺(tái)吸塵器吸附鐵屑，有效改善了白車身的粗糙度和潔凈度；

● 通過降低電泳槽灰分、調(diào)整整流電源電壓、調(diào)控溫度等措施，降低電泳漆膜粗糙度；

● 進(jìn)行工藝驗(yàn)證，優(yōu)化前處理電泳各槽體過濾袋的更換頻次，調(diào)整工序噴嘴噴淋角度，同時(shí)加快磁棒清洗頻率和各水洗槽換槽周期，從而實(shí)現(xiàn)了電泳打磨工序中打磨點(diǎn)數(shù)量的顯著降低。

通過以上調(diào)整，改善了白車身的粗糙度和潔凈度，降低了電泳后粗糙度和打磨點(diǎn)，Lw與Sw的比值有小幅度的降低。

1.4 閃干脫水率和中面漆烘房升溫速率改善

脫水率即經(jīng)預(yù)烘干后漆膜中水分的揮發(fā)程度，是表征水性色漆預(yù)烘干脫水能力的指標(biāo)，測(cè)試脫水率可對(duì)比經(jīng)預(yù)烘干后漆膜表面的干濕程度。脫水率偏低會(huì)導(dǎo)致漆膜脫水不足，色漆層溶劑和水分揮發(fā)不徹底，殘留過多，噴涂CC（清漆）后，經(jīng)二次烘烤揮發(fā)分留在CC層內(nèi)，使CC外觀目視發(fā)霧不透亮；適當(dāng)提高BC（色漆）的脫水率，可以使BC和CC層間融合獲得優(yōu)化，CC流平性獲得改善，發(fā)霧狀況獲得緩解。

中面漆烘房升溫速率過快，導(dǎo)致漆膜水分揮發(fā)過快，未充分流平的漆膜表面立即固化，形成隕石坑，目視橘紋明顯；升溫速率減緩后，為漆膜的流平營造了充分的流平環(huán)境，目視效果獲得優(yōu)化，相應(yīng)的外觀數(shù)據(jù)也有所提升，但是升溫速率也不是越低越好，過低的升溫速率會(huì)導(dǎo)致長(zhǎng)短波比值升高，甚至呈現(xiàn)外觀變差的狀態(tài)。可以得到最佳目視外觀狀態(tài)的烘干爐爐溫?cái)?shù)據(jù)以及調(diào)整后的目視外觀數(shù)據(jù)見表2。

表2 爐溫優(yōu)化外觀歷程及結(jié)果Table 2 Furnace temperature optimization appearance process and resutls

從表2中可以看到，相對(duì)于爐溫優(yōu)化前的原始狀態(tài)（Lw∶Sw=1∶1.49），通過調(diào)整面漆爐溫、閃干爐溫和中涂爐溫，都能不同程度地降低Lw與Sw的比值，提高目視外觀性能。

1.5 細(xì)化噴涂軌跡和膜厚均一性

由于取消了中涂后的打磨工序，為了保證膜厚均一性，有必要對(duì)中涂和清漆立面軌跡進(jìn)行重新編制。首先提高立面整體的重疊率，將立面整體重疊率由75 %提高至80 %～83 %，利用小噴幅、低流量、慢槍速進(jìn)行噴涂，減少了立面整體的漆霧效果［3］。同時(shí)結(jié)合優(yōu)化機(jī)器人負(fù)載狀態(tài)，細(xì)化對(duì)凹面和特定造型點(diǎn)的旋杯噴涂角度。

附圖中分別是軌跡調(diào)整前后的中涂膜厚、清漆膜厚及其標(biāo)準(zhǔn)差（附圖a和附圖b），以及目視外觀數(shù)據(jù)（附圖c）的柱狀圖，從附圖中可以看出，通過膜厚調(diào)整，中涂和清漆的膜厚均一性得到改善，中涂立面膜厚由原來的均值46.2 μm降低至40.8 μm，標(biāo)準(zhǔn)差由2.9降低至2.1。清漆立面膜厚由原來的均值48.6 μm提高至50.1 μm，標(biāo)準(zhǔn)差由3.2降低至2.5。外觀Lw由5.5降低至4.7，Sw由9.7降低至9.4，Lw：Sw由1∶1.76降至1∶2.0，DOI由93.7提升至94.5，目視外觀效果提升明顯。

附圖 噴涂軌跡優(yōu)化前后的外觀對(duì)比Figure Appearance comparison before and after optimization of spraying trajectory

2 結(jié)語

為了適應(yīng)車輛量產(chǎn)的生產(chǎn)節(jié)拍，需要取消中涂后的立面打磨工序，通過多工序優(yōu)化來降低取消打磨工序帶來的副面作用，以保證車身仍具有良好的目視外觀效果。以黑色面漆外觀提升為例進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)：（1）在焊裝和沖壓階段，改進(jìn)白車身的粗糙度和潔凈度、降低電泳后粗糙度和打磨點(diǎn)；（2）在烘干階段，優(yōu)化烘干爐爐溫（包括面漆爐溫、閃干爐溫和中涂爐溫）；（3）在噴涂階段，細(xì)化噴涂軌跡（主要是噴涂機(jī)器人的負(fù)載狀態(tài)、噴涂角度和噴涂重疊率），均能明顯地改善車身的目視外觀效果，進(jìn)行小批量生產(chǎn)后依然保持穩(wěn)定。后續(xù)將對(duì)其余顏色車身按照上述方法進(jìn)行優(yōu)化，期待整體車型的顏色外觀均有所提升。