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工程机械厂涂装生产线设计方案

发布时间:2009-05-29


涂装质量是影响产品竞争力的重要一环,在生产制造过程中起着举足轻重的地位。利用我厂“双高一优”项目向开发区搬迁的契机,计划上一条现代化的涂装流水线。在调研了部分工程机械厂家涂装线后,本着保证质量、满足能力需求、追求先进性和实用性相统一的原则,规划设计了我厂的大件涂装流水线方案。现将设计方案选择介绍给大家,以供商榷。

一、方案设计原则

1 生产纲领:年产装载机5000台;

2 每台整机折合成4、5件结构大件计算;

3 结构件产品特点:外形尺寸大、质量重、结构复杂;

4 双班制,全年工作日251天;

二、设计理论

(一)关于输送方式

大件涂装线一般有三种输送方式:普通悬挂链、自行电动葫芦链和平台小车。遵循能吊着不平放着的原则,此前常用的台车输送有以下两点不便:

1 支撑点需补喷;2 台车较矮,工件底面不易喷

普通悬挂链输送的动力消耗小、维修方便,适用于大批量流水线作业,但其吊架链节是固定的,自由度小,不能针对单个工件进行升降运动。采用自行电动葫芦输送方式,既无支撑点,且能升能降,方便喷涂,对年产5000台大型结构件涂装线,综合性能价格比最佳。

(二)前处理方法

前处理方法主要有化学前处理法和喷抛丸法。目前国内工程机械行业一般采用化学前处理法(如酸洗磷化)对小件进行前处理,而用喷抛丸法对大件进行前处理。

我厂主要是针对大件进行前处理,且处理量较大(按日产20台装载机,需处理的结构件有90件),采用喷丸处理存在着工序能力不足的问题,因此选用通过式自动抛丸进行处理,由于工件较长,如采用工件静止在抛丸室中抛丸的方式,抛丸器个数会很多,采用电动葫芦吊着工件以慢速连续运行通过抛丸室的方式,在抛丸室工位电动葫芦自动变频,速度变为15—2m/min,从而保证工件的抛丸处理质量。

(三)涂料的选择

工程机械由于应用环境条件较为复杂,价格又要求合理,因而涂装有其自身特点。当前工程机械涂料一般有两种类型,一类是使用耐候性很好的聚氨酯作为面漆,配以环氧富锌底漆,其整体防锈性能好,装饰性好,耐光、耐候、抗石击。但这种涂料为双组分,施工要求高,特别是价格较高,不能适应工程机械的涂装现状。另一类是以通常的热塑性丙烯酸树脂为基料的底、面漆,该系列涂料成本相对较低,施工方便,漆膜光亮、色浅,耐热、耐化学药品优良,目前国内的工程机械用涂料一般都属于这一类。

随着人们环境意识的不断提高,溶剂型涂料因含有大量挥发性有机化合物而面临着严重挑战,低挥发份涂料也即高固体份涂料必将受到重视、推进和发展。高固体份涂料品种就是一般涂料的品种,但它可减少有机物挥发的排放量,同时还相应提高了涂料成膜率和涂覆时膜厚的积累速度。基于此,我们选择低溶剂型的热塑性丙稀酸树脂涂料作为今后的涂料改进方向。

(四)喷涂方法

喷漆是涂漆方式的一种,还有刷漆、滚漆、电泳等涂漆方式。电泳涂漆较之传统溶剂型涂料有无可比拟的少无污染的突出优点,但其也存在着操作不易控制的缺点,在目前的工程机械领域都是采用喷涂方式。按喷漆操作是否有人直接参与分成人工喷涂和自动喷涂,无论是人工喷涂还是自动喷涂都可以采用以下四种基本喷涂方式:

1 普通空气喷涂

2 高压无气喷涂

3 高压无气空气辅助喷涂

4 HVLP喷涂

各种喷涂方式的优缺点比较:

各种喷涂方式的优缺点比较

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除此之外,还有几种附属的喷涂方法,如静电喷涂、热喷涂等。工程机械产品结构复杂,静电喷涂的环抱效应对提高复杂工件着漆率效果明显,但静电喷涂存在高压火花放电引起火灾的危险,从我厂的实际情况考虑上静电喷涂还是有一定难度的;采用加热方法降低粘性即热喷涂的方法非常适用于我们选择的高固体份涂料,且它对漆膜要求较厚的工程机械产品底漆喷涂十分有意义。因此,在部件上采用高压无气(底漆)和高压无气空气辅助式(面漆)热喷涂,在整机上采用普通空气喷涂,这样做也符合“越喷越薄、越喷越亮”的多道喷涂方法设计原则。

(五)喷漆室形式选择

喷漆室的主要功能是捕捉过喷漆雾,通常所说的干式、湿式喷漆室是指捕捉过喷漆雾的方式,对于干式、湿式喷漆室的特点列表如下:

干式、湿式喷漆室的特点列表

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不存在干式、湿式喷漆室哪个绝对好的问题,只有选择的正确与否问题,其各有优缺点,各有适用条件,怎样选择还是要紧紧结合工程实际情况,涂装工程设计本身就是一个“量体裁衣”的非标设计工作。由于我厂的部件结构复杂,在喷涂过程中喷漆量大、喷涂面积大、一次成膜厚,而且新厂有专用的污水集中处理站,针对实际情况经过比较,选择采用湿式水旋喷漆室。

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(六)工艺流程方式

由于工程机械的工作环境恶劣,对于底漆的防锈要求特别严格,所以采用传统的“两底一面”喷涂方式,就是喷涂两遍底漆来增加防锈效果。但这样造成了生产能力比较吃紧,由于我们的产量较大,生产节拍为:2×8×60×251×90%/5000x4.5≈10min/件。因此,我们考虑为底、面漆各建一间喷漆室,而不能采用工件转两圈的循环方式。同时,在面漆室中采用“湿碰湿”工艺实现底漆或中涂与面漆的一起喷涂。

(七)是否设流平室的问题

流平室的作用是使喷漆后喷在材料表面上的漆滴摊平,并使溶剂挥发一些,以防止烘烤过快而在漆膜上出现针孔。是否设流平室取决于喷漆时间长短,由于流平主要是在喷漆后6—10min内进行的,对于喷漆工时定额超过15min就可不设流平室。根据我们的生产节拍,还是应该设流平室。

(八)烘房形式选择

1 加热能源

可能用到的热源形式有:电、蒸汽、燃油(柴油、煤油)及可燃气体(煤气、天然气)等。从设备一次性投资、日常运转费用、温室控制精度及操作方便、环境污染四个方面比较:

根据开发区的政策,选择燃气烘房。虽然从设备一次性投资(燃烧器、不锈钢换热器等)来看,造价较高,但后期使用成本相对较低。

2 传热方式

烘房传热方式主要分为直接辐射式和热风对流式,直接辐射式只适用于结构简单工件加热,对结构复杂的工件一般采用热风对流式。

我们选用燃烧较充分的意大利Baltur进口燃烧器(价格昂贵),采用直燃式,即不用换热器(如用换热器,即使是多行程不锈钢换热器,最大换热效率也为70—75%,至少有25—30%的热能损失),将燃烧物直接吹到烘房中。采用直燃式从理论上讲热效率可达100%,全年节省能源费用十分可观。

3 烘房结构形式

从烘房保温性节约能源角度考虑,桥式烘房利用热气流容重轻向上浮的原理,保温好,但设备造价和动力消耗远高于地面直通式,因此我们采用地面直通式(配套电动开关门装置)的烘房,同时考虑到生产节拍匹配问题,将烘干室设计为2—3个工位的长度,既保证了烘干时间,也减少了烘干室电动门的开关次数,降低了热损耗。

(九)其它

1 关于刮腻打磨

在国内工程机械行业,由于板材质量的问题,刮腻打磨工序还是必不可少的。我们通过试验减少了整机调试过程中的碰撞、擦伤,这样就避免了在整机上大量的刮腻打磨工序,在部件喷涂底漆后下线对工件焊缝及凹凸不平处采用刮腻、打磨获得平滑的被涂表面。刮腻打磨均在固定区域的工位台架上进行,并使用移动式除尘器除尘。

2 设计中考虑到生产不均衡和车间采用轮番作业形式,在生产线一侧和首、尾段留备足够的堆放场地及转运通道。

三、工艺流程及平面布置:

综上所述,我们制定的工艺流程及平面布置图如下:

自制结构件(焊接、机加工车间送来)→除油、清理、屏蔽→抛丸→清丸→喷涂底漆→烘干→冷却→刮腻打磨→喷涂底漆(或中途)和面漆→烘干→冷却→转序送装配分厂。


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