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浅谈汽车自动化喷字工艺及趋势分析

表面处理网讯根据工信部联产业[2011]632号文件要求所有货车均应在驾驶室两侧喷涂总质量参数标识半挂牵引车喷涂最大允许牵引质量参数标识栏板货车和自卸货车还应喷涂栏板高度参数标识罐式汽车和挂车还应在罐体上喷涂罐体容积及允许装运物品的种类标识字体高度≥80mm这对于车辆涂装来说无疑又增加了一道工序要求省时省力高效低成本地完成这一任务

1969年世界首部商业用墨水喷码机在美国伟迪捷公司诞生经过半个多世纪的发展喷码技术已经广泛应用于饮料啤酒矿泉水等行业并向电线电缆副食品香烟电池等行业发展喷码的功能除了可以标注生产日期外还可以进行潜在问题的跟踪防止假冒等凭借其高效率高可靠性低运行成本安装操作简便和条码印制精密的特点日益赢得广阔的市场

2014年长城汽车股份有限公司利用大字符喷码机技术研发了一种全自动(根据车型自动选择喷印颜色和喷印内容并喷印在相应的位置上)自适应(喷印的车型位置角度随时变化)非接触(为避免损失漆面喷印头不得接触被喷印物表面)高可靠性喷印技术的汽车喷墨字自动控制系统实现了车身喷墨字的自动化达到了提高效率和节省人工成本的目的

1传统喷字工艺

传统喷字工艺基本上都是成品车下线后用字模进行遮蔽待人工手喷聚氨酯低温涂料(见图1)后取下遮蔽实现喷字效果

图1手工喷涂

1.1粘性字模工艺

将粘性字模贴在门板相应位置将转移膜撕下喷涂聚氨酯低温涂料后撕掉字模由于字模并不是连接在一起字体内部需要逐块揭下胶粘性大字体边缘易被撕起撕起过程中连接部位易撕断即使操作熟练的工人撕掉字模至少也需要3min严重影响了生产线的生产节拍另外此种字模为一次性字模不能重复利用

1.2磁性字模工艺

磁性字模可以直接贴在门板相应位置喷涂聚氨酯低温涂料后直接将字模取下下辆车体继续使用磁性字模整体连接在一起取下较为方便但磁性字模较软喷涂3~5辆车后字体连接处即断裂

1.3ABS树脂板字模工艺

将ABS树脂板固定在车门外板后喷涂聚氨酯低温涂料将字模拿下此种字模卸除和遮蔽较为方便且字体连接在一起连接处较为坚固可重复使用50~60次字迹无任何质量问题

2自动喷墨字工艺

2.1汽车喷墨字自动控制系统原理

汽车成品下线后利用大字符喷码机由电脑控制在车身指定位置进行自动喷墨点状墨水连接成字体30s内快速闪干无需烘烤

2.2汽车喷墨字自动控制系统组成

汽车喷墨字自动控制系统由4大部分组成

(1)大字符喷码机系统SX32控制器+供墨系统+32个喷嘴喷头共4套能喷黑墨白墨拥有各自独立的喷头和墨路

(2)电气控制系统有急停和复位功能以可编程逻辑控制器(PLC)为核心配合运动控制传感器工作

(3)计算机控制系统以工业计算机为控制核心配以专用控制软件通过RS232或485串口通讯

(4)机械执行机构主体机构3轴6向运动能模拟车门开合角度另外还有1路顶升机构和2路阻挡机构

设计方案见图2

图2设计方案|

2.3汽车喷墨字自动控制系统功能介绍

(1)车辆自动阻挡功能

有效避免喷印过程因喷印车辆的滑撬被撞击而产生影响喷印效果的风险

(2)手动/自动操作功能

切换对喷墨控制系统可手动/自动操作以满足现场实际的生产情况

(3)喷印内容自动选择功能

根据不同的车型和颜色要求系统能够自动将要喷印的内容发送到相应的喷码设备中进行喷印

(4)数据库维护功能

系统具备数据库管理功能以便能根据车型的增减自行维护管理喷印内容

(5)喷头颜色自动选择功能

根据待喷车型自动选择相应的颜色(白黑)进行喷印

(6)自动顶升

为避免在喷印的过程中因输送带振动和车辆的俯仰影响喷印效果系统提供自动顶升功能

(7)五轴定位功能

因不同的车型尺寸滑撬尺寸以及偏摆等原因系统需根据软件设定的内容和要求自动定位并在车门相应的位置上进行喷印

(8)自动预喷功能

喷印设备的油墨是高附着力的溶剂型速干油墨为了确保较好的喷印效果每次在喷印前系统都会进行预喷

(9)故障报警功能

喷印设备在喷印过程中因故障或在一个节拍周期内没有完成喷印系统会通过警灯发出警报

(10)自动放行功能

系统喷印完成后根据生产线的情况决定锁定还是放行

(11)防撞检测功能

在喷涂线上车厢和车头间没有进行固定连接两者摆放时会有一定的偏差当偏差较大时车厢或车头会撞上喷印中的喷头因此系统增加了防撞检测功能当发现大的偏差时系统会自动停止喷印并发出警报以提示现场人员纠正

(12)手动操控功能

正常情况下车辆的顶升定位喷印和放行等功能是全自动的不需人工参与但为了系统的安全和可靠性增加了手动操作功能当全自动控制部分出现了故障系统可迅速切换到手动模式利用另一备份电源(自动模式下不用)进行手动操控

(13)急停功能

喷印时当生产线或车辆出现不正常情况时可按急停按钮停止本次喷印

(14)自动复位功能

使新增车型或调试检修时更方便

(15)墨水搅拌功能

为保证喷印质量的稳定性系统增加了墨水循环搅拌功能目的是使墨水更均匀使喷印性能更稳定

2.4汽车喷墨字自动控制系统工作流程

(1)汽车随滑撬运动滑撬前端通过来车检测光电开关

(2)系统检测到有来车阻挡机构抬起车辆被停止在滑撬上不再前进

(3)顶升装置气缸将车辆顶离滑撬

(4)Z向(竖直方向)伺服电机带动喷头装置向上运动

(5)高度检测光电开关检测到车底边缘伺服电机停转喷头停止在喷印高度

(6)Y向(垂直于车门方向)气缸运作使喷头向车门方向靠近到距离大约为15mm停止

(7)X向(平行于车门方向)步进电机转动推动喷头沿车门方向移动

(8)门缝检测光电开关检测到门缝喷码机启动喷码在车门上喷出预设的文字

(9)喷印完毕步进电机反转喷头沿车门方向回到初始位置喷涂效果见图3和图4

图3白墨字喷涂效果图

图4黑墨字喷涂效果图

(10)Y轴气缸复位喷头缩回

(11)X向伺服电机反转喷头随之下移回到预喷装置内

(12)顶升装置复位车辆重新放回滑撬

(13)阻挡机构复位放行车辆

(14)系统复位等待下一辆车的到来

由图3和图4喷墨字效果图可见点状墨水连接成的字体非常清晰在30s内完成喷涂并立刻速干完成了平时5min才能完成的工作量且喷涂效果完全满足国家关于汽车喷字字体大小清晰度的要求

2.5汽车喷墨字性能验证

涂膜性能验证结果见表1

表1涂膜性能验证结果

由表1可见喷墨涂层的附着力硬度耐酸碱性耐水性都与以往的低温聚氨酯涂料性能一致但在耐酒精等溶剂擦拭试验不合格与传统手工喷涂油漆工艺相比喷墨涂层虽然在耐溶剂性方面不合格但根据国家法规对喷字的要求和其他行业(如饮料啤酒矿泉水包装)多年的应用经验耐溶剂性能差并不会影响喷墨字的使用且由于喷墨涂层具备用擦拭溶剂可轻易擦拭的特点故在喷涂返工方面更具优势喷墨涂层若出现问题也可通过4S店安装的简易喷墨字自动设备得以解决

3汽车喷墨字自动控制系统与传统工艺对比

汽车喷墨字自动控制系统与传统工艺成本对比见表2

表2工艺成本对比

从表2可以看出汽车自动化喷墨字工艺与传统喷涂工艺相比操作时间大大减少每班次至少节约了2个人的人工成本除一次性设备投资外单台油漆成本也降低60%以上具有较好的应用前景

4结语

汽车喷墨字自动控制系统的出现解决了汽车行业手工喷墨字效率低下的问题实现了车身喷墨字自动化提高了约10倍的工作效率涂层性能基本与传统低温聚氨酯涂料性能相一致从长远的经济效益和技术发展来看汽车喷墨字自动化必将是喷字工艺的趋势所在

参考文献略

来源《涂料工业》2015年第4期

作者简介靳玉涛(1981工程师主要从事汽车材料的研究

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已屏蔽发表于2015-08-09
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