現(xiàn)今，國內(nèi)外汽車品牌林立，新車型推出日新月異。在追求汽車高品質的同時，如何縮短車型開發(fā)時間，搶占市場先機？今天我們從“工藝同步分析的涂裝通過性分析”來管中窺豹。

作為汽車設計開發(fā)中最重要的工作之一，PSE(Process Simultaneous Engineering，工藝同步工程)，主要圍繞P(Possibility，工藝可行性)、Q(Quality，高質量)、C(Cost，低成本)、D(Delivery，物流)進行開展。通過對產(chǎn)品數(shù)模進行詳細審查，并結合生產(chǎn)現(xiàn)場實際，將大多數(shù)不合理設計消滅在數(shù)模階段，不但保證了整個項目進度，縮短了開發(fā)周期，同時大幅減少了后期的設變及修改成本，提高了產(chǎn)品競爭力。本文重點介紹工藝同步分析之涂裝通過性分析，包括涂裝設備通過性和操作通過性分析，暫不涉及實車驗證階段的工作。

1.涂裝設備通過性分析

設備通過性分析主要包括輸送載具通過性、室體通過性及機器人能力分析。

涂裝輸送載具主要有前處理電泳滑撬(或臺車)、雙擺桿(或C型吊具等)、側頂機(或轉接吊具)、UBC抱具、面漆滑撬(或臺車)、工藝小車等。

在分析前處理電泳或面漆滑撬、工藝小車時，主要關注生產(chǎn)線現(xiàn)場滑撬的前后支撐點位置、高度差、大小、支撐方式及鎖緊方式。在將該滑撬3D數(shù)據(jù)植入車身3D數(shù)模后，很容易確定符合現(xiàn)有滑撬的車身支撐點應設位置。而后，需分析車身在該處支撐后的強度、與周邊的干涉、平穩(wěn)性、距離車身最前后端的距離等是否符合要求。如不能適用，則優(yōu)先考慮通過優(yōu)化車身支撐點設置來適應現(xiàn)有滑撬。如更改車身結構為不可行，則需考慮改造現(xiàn)有滑撬結構，在改造現(xiàn)有滑撬時，盡量考慮通用性，比如鎖緊方式、前后支點高度差等。

車身在前處理電泳吊具上的通過性審核示意圖

在分析側頂機、UBC抱具時，主要關注支撐塊位置、大小。一般支撐在車身裙邊左右下邊沿，具體面積大小各有不同。采用以上分析滑撬的方式，將側頂機或UBC抱具的數(shù)據(jù)植入車身3D數(shù)模后，確定應設點，并分析其強度、與周邊的干涉、操作的干涉、平穩(wěn)等是否符合要求。如不適用，考慮更改車身應設支撐點結構。如不可行，更改現(xiàn)有側頂機或轉接吊具支撐塊。

考慮到生產(chǎn)線設備的固有狀態(tài)，一般都會有設定的最大通過載重，這在生產(chǎn)線建立之初，設備選型之時就已確定。在計算白車身重量時，除產(chǎn)品定義的白車身自重外，也要算上開閉件所需的涂裝專用工裝重量。另外，如果載具有所改動，還需考慮白車身與載具總重是否超過設定值。

涂裝室體主要有前處理電泳槽體、烘爐及工作間。通常，每條現(xiàn)有的生產(chǎn)線在設計之初就已經(jīng)規(guī)劃好了其最大通過尺寸(長×寬×高&重量)，只需要對新車型設計數(shù)據(jù)和現(xiàn)有生產(chǎn)線的尺寸通過上限進行對比，即可判定其尺寸通過性。

在分析前處理電泳槽體的通過性時，車身存在以下三種狀態(tài)：

白車身以一定角度上坡時，車身重心會向后，需考慮重心是否落在前后支撐點之間，上坡時尾部最低點離槽底是否在安全距離范圍內(nèi)(一般要求≥450mm)，出槽時，車體下部與沿距離是否在安全范圍內(nèi)(一般要求≥300mm)。

車輛在上坡時，重心超過后支撐點，存在掉入槽體的風險。

白車身以一定角度下坡時，車身重心會向前，需考慮重心是否落在前后支撐點之間，下坡時頭部最低點離槽底是否在安全距離范圍內(nèi)(一般要求≥450mm)，入槽時，車體下部與槽沿距離是否在安全范圍內(nèi)(一般要求≥300mm)。

白車身平穩(wěn)通過時，車門在安裝夾具狀態(tài)下與兩側設備(噴嘴、陽極管、護欄、風嘴等)的安全距離是否在范圍內(nèi)(一般要求≥250mm)，入槽時是否全浸，全浸時間是否達到工藝要求(比如電泳要求全浸處理時間≥3min)，頂部距離液面距離是否足夠(一般要求≥300mm)。

白車身轉彎通過時，車頭或車尾與室體兩側是否存在干涉，安全距離是否足夠。

車身在轉彎處的仿真分析示意圖

在分析烘爐的通過性時，車身存在兩種狀態(tài)：

白車身平穩(wěn)通過時，車門在安裝夾具狀態(tài)下與兩側設備(風嘴)的安全距離是否足夠，車頂與烘爐上部設備的安全距離是否足夠(一般要求最小安全距離≥250mm)。

白車身轉彎通過時，車頭或車尾與室體兩側是否存在干涉。

在分析工作間的通過性時，車身存在一種狀態(tài)：

白車身平穩(wěn)通過時，車身在開門狀態(tài)下的操作空間是否足夠，在進行車頂作業(yè)時的高度空間是否足夠，進行車身下部作業(yè)時的安全距離是否足夠。

機器人能力主要指電泳、PVC和噴涂等自動化操作設備的處理能力。由于工藝節(jié)拍或設備能力限制，車身需處理面積如果超過設定上限，將無法保證質量和工作效率。

在分析車身電泳能力時，首先通過數(shù)模計算車身所有單件的表面積，乘以某一系數(shù)即為待電泳面積(一般乘以0.95)；通過查詢現(xiàn)場陽極管設計面積，以及產(chǎn)線設定的最大陽極比(一般為4:1到6:1)，計算得出可電泳的最大白車身面積。以上，即可判定電泳是否符合要求。如車身電泳面積超過最大設計值，需考慮額外增加相關電泳設備(整流器、陽極管等)。

在分析PVC和油漆噴涂能力時，首先確定車身需要噴涂的PVC區(qū)域及膜厚，計算得出需要的PVC總量。根據(jù)每臺機器人的噴涂流量及可處理時間和工作效率，可計算出其可處理的最大量。以上，即可判定PVC噴涂能力是否符合要求。如不符合要求，需額外考慮增加噴涂站(機器人或人工)或提高機器人運行速度、工作效率等。

提供如下兩種計算方法：

①

S——單車噴涂面積，m^2/臺；

δ——干膜厚度，μm；

T——涂料利用率，一般取70%～80%；

NV——涂料噴涂施工時的固體份參數(shù)，%

n——機器人數(shù)量；

Q——單車涂料耗量，ml/臺；

t ——機器人噴涂時間，即(生產(chǎn)節(jié)拍-換色清洗時間)，min；

η——機器人使用效率，取95%～98%；

k——修正系數(shù)，可取0.8

機器人噴涂流量根據(jù)設備型號、油漆特性及產(chǎn)品質量要求不同，上限不同，需根據(jù)現(xiàn)場實際來確定，以此確定最大可噴涂面積

②

S——單車噴涂面積，m^2；

Of——重疊率，重疊面積為50%時，Of=2；重疊面積為66%時，Of=3；重疊面積為75%時，Of=4；

W——噴幅寬度，m；

t——噴涂時間， min；

η——機器人使用效率，取95%～98%；

k——修正系數(shù)，可取0.6-0.9,因噴涂軌跡的不同差異較大；

TCP一般范圍為600~1000mm/s，根據(jù)現(xiàn)場實際狀態(tài)確定最大值，據(jù)此也可確定可噴涂的最大面積。

除分析機器人的噴涂能力外，由于機器人的運動軌跡都有一定的空間范圍，因此在實際過程中，也需對車身尺寸做匹配分析。比如在噴涂最底部時，機器人離地面的距離是否在安全范圍內(nèi)；在噴涂最頂部時，機器人的軸向距離能否達到。

2.涂裝操作通過性分析

涂裝操作通過性分析主要指手工操作部分的分析，包括擠膠、堵蓋、遮蔽、阻尼墊鋪設、油漆噴涂等。

線體的長度、工位的布置與產(chǎn)能密切相關，所有的操作必須在限定的節(jié)拍時間內(nèi)完成，因此，對于既定生產(chǎn)線，人工操作的總量都有一個上限，超過此上限，或者考慮降低生產(chǎn)節(jié)拍，或者考慮增加線體長度和工位，這涉及到設備改造和投資。

以涂膠為例，假定產(chǎn)線現(xiàn)有涂膠工位為10個，生產(chǎn)節(jié)拍為2min/臺，工作效率為90%，則單車涂膠的理論總工時為10×2×90%=18min，這包括了涂膠操作的所有過程：走步、取放槍、開關門、打膠、刮膠、刷膠、擦膠等。通過對新車型待涂膠部位進行工位分配、操作分解及優(yōu)化，可統(tǒng)計出整車涂膠所需工時，對比即可判斷是否超出工作總量。如果生產(chǎn)的車型相當，還可以簡單通過膠條總長度和產(chǎn)線效率來判斷是否超過最大值。

如下圖表為某車型涂膠工時統(tǒng)計，通過計算得出所需總工時為19.26min，超過工位設計允許的最大值18min，因此需考慮增加工位，或降低生產(chǎn)節(jié)拍。

參考資料

1.王錫春《汽車涂裝工藝技》

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