卡車車廂電泳涂裝車間設(shè)計(jì)

1、 專業(yè)工藝課程設(shè)計(jì)題 目： 卡車車廂電泳涂裝車間設(shè)計(jì) 系： 化學(xué)化工學(xué)院 專業(yè)： 應(yīng)用化學(xué) 班級(jí)： 學(xué)號(hào)： 學(xué)生姓名： 導(dǎo)師姓名： 完成日期： 2013年11月8日-2013年12月1日 目 錄一.緒論 41. 1.電泳涂裝的發(fā)展史 41.2電泳設(shè)計(jì)原則 41.3 設(shè)計(jì)前提 5二、 電泳涂裝工藝設(shè)計(jì) 52.1陰極電泳的原理及特點(diǎn) 52.2陰極電泳的基本流程 6三、電泳涂裝設(shè)備與計(jì)算 93.1電泳涂裝設(shè)備 93.2電泳涂裝設(shè)備的計(jì)算11四 、設(shè)計(jì)小結(jié)12五、參考文獻(xiàn) 12 一、緒 論1.1電泳涂裝的發(fā)展史電泳涂裝(electro-coating)是利用外加電場(chǎng)使懸浮于電泳液中的顏料和樹脂等微粒定

2、向遷移并沉積于電極之一的基底表面的涂裝方法。電泳涂裝的原理發(fā)明于是20世紀(jì)30年代末，但開發(fā)這一技術(shù)并獲得工業(yè)應(yīng)用是在1963年以后，電泳涂裝是近30年來發(fā)展起來的一種特殊涂膜形成方法，是對(duì)水性涂料最具有實(shí)際意義的施工工藝。具有水溶性、無毒、易于自動(dòng)化控制等特點(diǎn)，迅速在汽車、建材、五金、家電等行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。由于其具有優(yōu)良的防腐蝕性、高泳透率、高流平性、高裝飾性且涂裝自動(dòng)化程度高、涂裝污染少等特點(diǎn)，不但應(yīng)用在汽車行業(yè)中，還廣泛地應(yīng)用在其它行業(yè)中。如在建筑材料中，防火門、鋼窗等涂裝耐候性好的雙涂層的環(huán)氧樹脂陰極電泳涂料，鋼制家具和間壁材料使用丙烯酸樹脂系陰極電泳涂料。在五金行業(yè)中，電泳鎖具、

3、金屬眼鏡架、自行車部件、文具、皮箱扣、打火機(jī)等用品，均取得了令人滿意的效果。目前應(yīng)用比較廣泛的主要是陰極電泳涂裝。陰極電泳涂裝最先在美國應(yīng)用。早在20世紀(jì)60年代中期德國BASF公司和美國PPG公司首先進(jìn)行了陽離子型樹脂的合成（即陰極電泳的研究）。1971年美國的PPG公司開始應(yīng)用第一代陰極電泳漆。先在菲利普公司的電冰箱、洗衣機(jī)以及干燥機(jī)等耐腐蝕性能要求高的家用電器上作底漆。1976年6月美國通用汽車公司將汽車部件采用PPG公司第二代陰極電泳漆（CED-3002#）獲得成功。1977年開始正式用陰極電泳漆為底漆來涂裝汽車車身。基于陽極電泳涂裝過程產(chǎn)生陽極溶解、陽極電泳涂膜的耐腐蝕性較低，而陰極

4、電泳涂膜的耐腐蝕性能優(yōu)良、能成倍地提高汽車車身的使用壽命，陰極電泳涂裝工藝得到快速普及。1978年美國通用汽車公司和福特汽車公司基本上把原來使用的65條陽極電泳涂裝生產(chǎn)線改用新的陰極電泳涂裝生產(chǎn)線。1977年日本和英國由美國PPG公司引進(jìn)技術(shù)以后，他們的汽車涂裝從19781979年也向陰極電泳涂裝轉(zhuǎn)化。到1978年底初步統(tǒng)計(jì)，世界上約有120調(diào)陰極電泳涂裝生產(chǎn)線，其中美國有70條以上，日本有20條，歐洲有10條。至1985年，汽車車身的陰極電泳化率達(dá)90%以上，至今全世界大量流水線生產(chǎn)的汽車車身幾乎100%都采用陰極電泳涂裝打底。1.2電泳設(shè)計(jì)原則為使電泳涂裝車間設(shè)計(jì)能充分體現(xiàn)先進(jìn)、合理、經(jīng)濟(jì)

5、、可靠，在設(shè)計(jì)過程中必須遵循以下設(shè)計(jì)原則：（1）根據(jù)產(chǎn)量的大小、產(chǎn)品特點(diǎn)、上下加工工序之間的關(guān)系和運(yùn)輸距離等因素，涂裝工作的布點(diǎn)應(yīng)盡可能集中，以節(jié)省投資，方便管理，提高工藝和機(jī)械化的水平。一般涂裝車間是易產(chǎn)生大氣污染和火災(zāi)危險(xiǎn)性的場(chǎng)所，因此應(yīng)盡可能將涂裝車間設(shè)置在與加工裝配車間相隔離的具有防火能力的廠房?jī)?nèi)或獨(dú)立的建筑物內(nèi)。在多層建筑物內(nèi)涂裝車間應(yīng)設(shè)置在邊跨，以保證由車間可直接向外撤離。（2）工藝設(shè)計(jì)應(yīng)掌握先進(jìn)、合理、經(jīng)濟(jì)、可靠的原則，努力推廣、采用節(jié)能、低污染和無污染型的涂裝技術(shù)和裝備，使新的涂裝車間在各項(xiàng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)方面都具有較先進(jìn)的水平。工藝水平過低，必然會(huì)造成勞動(dòng)生產(chǎn)率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，

6、能源和材料消耗大，涂層質(zhì)量低，有時(shí)占地面積大；工藝水平過高，則會(huì)造成投資過大，設(shè)備的生產(chǎn)能力不能充分發(fā)揮。因此，應(yīng)權(quán)衡利弊，統(tǒng)籌考慮。1.3 設(shè)計(jì)前提1.3.1 生產(chǎn)能力、車身尺寸和輸送方式 被涂物尺寸(長寬高)：7.3m2.2m2.4m（5噸卡車標(biāo)準(zhǔn)）生產(chǎn)綱領(lǐng)：10萬輛/年凈生產(chǎn)能力：400輛/d，工作時(shí)間：23h/d。(三班制)每年工作時(shí)間：250 d工位年時(shí)基數(shù)：5750 h維修損失時(shí)間：4%涂裝標(biāo)準(zhǔn)：YES電泳標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備年時(shí)基數(shù)：5520 h 生產(chǎn)節(jié)奏：t = 60552085%95%/100000 = 2.65分鐘/臺(tái)。輸送方式：前處理、電泳線采用擺桿輸送機(jī)；車底噴涂采用反向滑橇；中涂

7、、面漆噴涂線及其他部分采用滑橇輸送系統(tǒng)。2.1.2車身涂層質(zhì)量要求滿足卡車的涂層質(zhì)量要求。電泳底漆、中涂漆和面漆的涂膜厚度的要求不一樣，電泳漆：外表面18m，內(nèi)部空腔1lm；中涂：外表面3040m，內(nèi)表而1520m；面漆：金屬底色漆1220m或素色漆2025m，清漆3550m。二、 電泳涂裝工藝設(shè)計(jì)2.1陰極電泳的原理及特點(diǎn)1.與傳統(tǒng)的溶劑型涂料和其它浸涂、噴涂水性烘烤漆相比，陰極電泳涂料具有無可比擬的優(yōu)越性:涂底漆工序可實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化，適用于大流水生產(chǎn);可得到均一的膜厚;泳透性好，提高了工件內(nèi)腔的防腐蝕性，尤其是陰極電泳涂膜的耐腐蝕性;涂料利用率高;安全性比較高，是低公害涂料;涂膜的外觀好，

8、烘干時(shí)有較好的展平性。2.與陽極電泳涂裝法相比，它具有如下優(yōu)點(diǎn):與被涂物不發(fā)生陽極溶解，使涂膜與底材的附著力和防腐蝕性能均有所提高；漆基中含有防止底材腐蝕的基團(tuán)(如含氮基團(tuán))，耐腐蝕性和泳透力均高于陽極電泳涂料，因而使被涂物的內(nèi)腔和焊縫泳涂得更好。2.2陰極電泳的基本流程 序號(hào)工序名稱處理方式工藝參數(shù)備 注時(shí)間(min)溫度()1滑橇鎖緊檢查+預(yù)清理轉(zhuǎn)掛至前處理輸送鏈自動(dòng)+手工RT推桿懸鏈一般不帶滑橇2前處理如采用旋轉(zhuǎn)輸送機(jī)，設(shè)備長度可縮短約202.1熱水洗噴0.55052.2預(yù)脫脂噴0.5-l.O5052.3脫脂浸35052.4水洗噴0.5RT2.5水洗浸浸入即出RT出槽噴新鮮工業(yè)水2.6表

9、面調(diào)整浸浸入即出RT2.7磷化浸34052.8水洗噴0.5RT2.9水洗浸浸入即出RT出槽噴新鮮工業(yè)水(2.10)鈍化浸浸入即出RT(2.11)水洗噴0.5RT2.12循環(huán)純水洗浸浸入即出RT2.13潔凈純水洗噴0.25RT純水電導(dǎo)10us3瀝干自動(dòng)4電泳涂裝如采用旋轉(zhuǎn)輸送機(jī)，設(shè)備長度可縮短約204.1陰極電泳浸3.0-4.0281出槽噴4.2槽液或新鮮uF液+純水4.2UF液洗噴0.5RT補(bǔ)加4.3的槽液4.3UF液洗浸浸入即出RT4.4潔凈UF液洗噴0.1-0.2RT布置在4.3的出口4.5循環(huán)DI水洗浸浸入即出RT4.6潔凈DI水洗噴O.10.2RT布置在4.5的出口5瀝干轉(zhuǎn)掛6電泳烘干

10、熱風(fēng)循環(huán)30車身180保溫20分7強(qiáng)冷強(qiáng)制冷卻車身50緩沖電泳烘干后設(shè)有跑空緩沖線8滑橇解鎖自動(dòng)RT9電泳察檢查鈑金修整手工20離線鈑金修補(bǔ)手工20間歇10轉(zhuǎn)掛自動(dòng)車身離開底漆滑橇底漆滑橇返回存放11上遮蔽手工2012噴車底防護(hù)涂料自動(dòng)+手工2013下遮蔽手工2014轉(zhuǎn)掛自動(dòng)20車身放到面漆滑橇上15焊縫密封膠手工2016鋪瀝青墊片手工20(17)聚氨酯噴涂自動(dòng)20(18)膠烘干熱風(fēng)循環(huán) 15140(19)強(qiáng)冷強(qiáng)制車身50緩沖烘干后設(shè)跑空緩沖線AUDIT手工離線工位20電泳檢查，打磨手工 20電泳離線打磨 20間歇21中涂準(zhǔn)備室手工 2022擦凈+氣封自動(dòng) 2023噴中涂 2023.1手工噴涂

11、手工 2023.2自動(dòng)噴涂自動(dòng) 2023.3檢查補(bǔ)噴手工 2024晾干 5 2025中涂烘干熱風(fēng)循環(huán) 30車身150保溫20分26強(qiáng)冷強(qiáng)制冷卻車身50緩沖中涂烘干后設(shè)跑空緩沖線27中涂檢查打磨手工 20中涂離線打磨手工 20間歇28面漆前編組29面漆準(zhǔn)備室手工2030擦凈+氣封自動(dòng)2031噴面漆2031.1手工噴涂手工2031.2自動(dòng)噴涂自動(dòng)2031.3檢查補(bǔ)噴手工2031.4水性漆預(yù)留31.5手工噴涂手工2031.6自動(dòng)噴涂自動(dòng)2031.7檢查補(bǔ)噴手工2032晾干52033面漆烘干熱風(fēng)循環(huán)30車身140保溫20分34強(qiáng)冷強(qiáng)制冷卻車身50緩沖面漆烘干后設(shè)跑室緩沖線35檢查、修飾手工20點(diǎn)修補(bǔ)手

12、工20間歇大返修準(zhǔn)備手工20間歇大返修去面漆噴漆室AUDIT手工離線工位36安裝裝飾件、成品標(biāo)識(shí)手工2037面漆后編組38轉(zhuǎn)掛車身離開面漆滑橇面漆滑橇返回，存放39噴蠟，涂黑漆手工2040送總裝車間三、電泳涂裝設(shè)備與計(jì)算 本設(shè)計(jì)中的卡車車身底漆涂裝均采用陰極電泳涂裝工藝。由于電泳涂裝相關(guān)設(shè)備多，自動(dòng)化程度高，參數(shù)控制復(fù)雜，因此，搞好電泳涂裝設(shè)備的管理和工藝控制，對(duì)保證電泳涂裝線的正常運(yùn)行和涂裝質(zhì)量非常重要。 3.1電泳涂裝設(shè)備電泳涂裝各單元設(shè)備主要包括以下幾個(gè)部分（1）槽液循環(huán)系統(tǒng)電泳漆是液-液-固三相混合的懸濁液。原漆固體份含量較高，粘度大，穩(wěn)定性相對(duì)較好，可長期存放（一般為36個(gè)月）。配制

13、成槽液（即工作液）后，固含量較低， 粘度明顯下降，穩(wěn)定性也變差，要保證槽液處于長期穩(wěn)定均一狀態(tài)，就需外加機(jī)械力循環(huán)攪拌槽液。一般循環(huán)攪拌方式可分為槽內(nèi)循環(huán)和槽外循環(huán)兩種。由于安裝位置等因素的限制，目前均采用槽外循環(huán)方式，或以槽外循環(huán)為主、輔以局部槽內(nèi)循環(huán)。槽外循環(huán)采用槽體外設(shè)置循環(huán)管路，由循環(huán)管路上配置的循環(huán)泵提供機(jī)械能，使槽液由槽內(nèi)底部的循環(huán)噴嘴噴出，槽液在槽體底部處于湍動(dòng)狀態(tài)，整體處于流動(dòng)狀態(tài)。（2）槽液熱交換系統(tǒng)槽液的循環(huán)攪拌需要外加機(jī)械能，最終將轉(zhuǎn)化為熱量；電泳涂裝過程是一個(gè)放熱過程，放熱量較大。當(dāng)這些熱量大于槽液的散熱量時(shí)，槽液溫度將不斷升高；反之，則槽液溫度不斷下降。采用在循環(huán)管路

14、中設(shè)置換熱器，一般選用板式或列管式。冷卻介質(zhì)選用7-10的冷水，加熱介質(zhì)選用40-45的溫水。如廠房?jī)?nèi)環(huán)境溫度能保證在10以上，可不考慮加 熱。由于夏季很難保證冷卻水的溫度，常采用冷凍機(jī)組或冷卻塔來提供冷量。換熱系統(tǒng)的目的是控制槽液溫度，通過換熱介質(zhì)與槽液交換熱量來實(shí)現(xiàn)。換熱量的大小與換熱器的工藝參數(shù)有關(guān)，也與換熱介質(zhì)的進(jìn)口溫度和流量、槽液的流量有關(guān)。（3）陽極系統(tǒng)其作用是將陽極與槽液隔離，防止因金屬陽極的溶解而污染槽液；排除多余的酸，避免在槽液中積累。目前均采用陽極隔膜工藝，一般由極板、極罩、極液循環(huán)管路、泵、貯槽、去離子水供給管路、參數(shù)控制系統(tǒng)等組成。陽極系統(tǒng)在電泳槽中采用陽極隔膜將陽極板

15、、陽極液與槽液分隔開，形成單獨(dú)的系統(tǒng)；由于陽極隔膜是一種半透膜，具有選擇透過性，因此陽極液與槽液之間并不是完全隔離的，槽液中部分組份可以滲透到陽極液中（4）超濾系統(tǒng)超濾系統(tǒng)的作用是產(chǎn)出超濾液，為后沖洗提供清洗液；回收電泳漆；控制槽液組份。超濾裝置的核心是超濾膜，超濾膜目前有卷式、管式、板式、中空纖維式等，其中卷式超濾膜組件具有體積小、膜面積大的優(yōu)點(diǎn)，已開始普及。槽液通過超濾器被濃縮后回到主槽，同時(shí)分離出清液（即超濾液），該清液用于清洗濕漆膜表面的浮漆后返回主槽中。這個(gè)過程即保證了槽液容積不變，又達(dá)到了清洗和回收的目的。（5）直流供電系統(tǒng) 直流供電系統(tǒng)目的是為電泳施工提供直流電。目前均采用恒定電

16、壓的方式，通過直流穩(wěn)壓電源將交流電變?yōu)橹绷麟?，在電泳施工過程中選定某一電壓值進(jìn)行涂裝。 直流供電系統(tǒng)是由直流電源、陰極匯流排、掛具和工件、電泳槽液、陽極膜、陽極液、陽極管、陽極匯流排等元件組成的串聯(lián)電路，而每個(gè)掛具之間、每個(gè)陽極管之間則是并聯(lián)的。（6）后沖洗系統(tǒng)后沖洗系統(tǒng)目的是沖洗沾附在濕漆膜表面的浮漆、氣泡、顆粒等，保證烘干后的漆膜外觀質(zhì)量；回收浮漆，提高漆的利用率。該系統(tǒng)有噴淋和浸洗兩種方式，一般電泳線常采用噴浸結(jié)合的工藝。沖洗液采用超濾液和去離子水，其中超濾液沖洗起到了回收浮漆、減少排放量的作用。（7）烘干系統(tǒng)其目的是使?jié)衿崮そ宦?lián)固化，形成最終漆膜。它是通過外加熱源，將熱量傳遞到工件表面

17、，使?jié)衿崮囟壬仙_(dá)到交聯(lián)固化溫度。按熱源種類，可分為電加熱、燃料加熱等；按加熱方式可分為直接式、間接式；按熱傳導(dǎo)方式可分為輻射加熱、對(duì)流加熱等。濕漆膜的固化是一個(gè)化學(xué)反應(yīng)過程，也是一個(gè)吸熱過程，需要吸收能量，從而改變分子結(jié)構(gòu)。固化的結(jié)果是使小分子形成大分子，使漆膜各項(xiàng)性能得到保證。需要吸收的能量由固化溫度和固化時(shí)間來衡量，固化溫度和固化時(shí)間有具體的控制范圍，固化溫度一般為170-180，固化時(shí)間一般為20-30min。（8）加漆系統(tǒng) 加漆系統(tǒng)的作用是向槽內(nèi)補(bǔ)加新漆，使槽液固含量保持平衡。通常采用帶攪拌的不銹鋼釜，攪拌熟化后經(jīng)加料泵打入電泳槽中。電泳漆在制造過程中要加入低沸點(diǎn)溶劑，同時(shí)對(duì)于雙

18、組份電泳漆色漿和乳液需要混均，單組份電泳漆需要分散調(diào)配，這就是熟化的目的。在這個(gè)過程中熟化時(shí)間就是控制點(diǎn)。（9）輔助系統(tǒng)輔助系統(tǒng)的管理包括掛具的清理維護(hù)、輸送鏈接油盤的清理維護(hù)、輸送鏈鏈速的控制及備用槽及倒槽檢修清理。3.2電泳涂裝設(shè)備的計(jì)算電泳涂裝設(shè)備的計(jì)算主要包括槽體尺寸、噴漆室大小的計(jì)算。3.2.1槽體尺寸的計(jì)算（1）主槽長度的計(jì)算根據(jù)涂件尺寸及產(chǎn)量，10萬臺(tái)/年卡車車身的電泳涂裝槽體應(yīng)選用固定式。固定式電泳涂裝設(shè)備的主槽長度按下式計(jì)算：L = l + 2 （l1 + l2 + + l3）式中，L為主槽長度；l為掛件最大長度；l1為掛件至電極間的距離，以掛件安全出入槽為準(zhǔn)；l2為電極至槽

19、內(nèi)壁間的距離，一般為080mm；為槽壁夾套厚度，一般為150mm300mm；l3為槽外壁至支撐型鋼外沿的距離。根據(jù)客車車身電泳條件，令l=7.3m l1=0.3m l2=0.3m =0.2m l3=0.1mL = 7.3+2（0.3+0.3+0.2+0.1）=9.1m（2）主槽寬度的計(jì)算電泳涂裝設(shè)備的主槽寬度按下式計(jì)算：B = b + 2（b1 + b2 + b3 + ）式中，B為主槽寬度；b為掛件最大寬度；b1為掛件之電極間的距離，以掛件安全出入槽為準(zhǔn)；b2為電極至槽內(nèi)壁的距離，一般為080mm；為槽壁夾套厚度，一般為150mm300mm；b3為槽外壁至支撐型鋼外沿的距離。令b=2.2m b

20、1=0.3m b2=0.3m b3=0.1m =0.2mB = 2.2+ 2（0.3+0.3+0.1+0.2）=4.0m（3）主槽高度的計(jì)算電泳涂裝設(shè)備的主槽高度按下式計(jì)算：H = h + h1 + h2 + h3 + h4式中，H為主槽高度；h為掛件最大高度；h1為浸漬式設(shè)備槽體底面最高點(diǎn)與底座最低點(diǎn)之間的距離；h2為最大高度的掛件距槽底的最小距離，一般為200mm400mm；h3為最大高度的掛件浸沒在槽液中的最小深度，一般為100mm200mm；h4為槽沿至涂裝面的距離，一般為150mm200mm。令h=2.4m h1=0.3m h2=0.3m h3=0.2m h4=0.2mH =2.4

21、+ 0.3 + 0.3 + 0.2 + 0.2 = 3.4m綜上所述，電泳涂裝設(shè)備主槽尺寸應(yīng)為9.1m4.0m3.4m。3.2.2 噴漆室的計(jì)算 噴涂室的大小首先取決于噴涂作業(yè)間的大小。再根據(jù)選用的噴漆室的類型和供、排風(fēng)系統(tǒng)的布置方式來確定其外形尺寸。噴涂作業(yè)間的大小與被涂物外形和大小、生產(chǎn)方式、噴涂工位的布置等因素有關(guān)。 噴涂室的噴涂作業(yè)間內(nèi)尺寸：寬度（W）=被涂物寬度+作業(yè)區(qū)寬度（0.81.5m）2 所以 W=5.2m 高度（H）=被涂物高度+工件離格柵板距離(0.30.5m)+工件離頂棚的高度（1.52.0m） 所以 H=4.4m長度（L）=被涂物高度+單件噴涂工時(shí)（min）輸送鏈速度(m/min)+工件距出入口距離(0.61.0m)2 所以 L=12.0m綜上所述，噴漆室的大小應(yīng)為12.0m4.4m5.2m。四 、設(shè)計(jì)小結(jié)通過這段時(shí)間的涂裝車間設(shè)計(jì)，我更加理解了課本上的重點(diǎn)、難點(diǎn)，對(duì)課本上的內(nèi)容有了更深刻的了解，也對(duì)涂裝車間的設(shè)計(jì)過程有了一個(gè)較為清晰的認(rèn)識(shí)。做設(shè)計(jì)的過程中，用到了許多從前學(xué)過的知識(shí)，因?yàn)樽约簩?duì)那些內(nèi)容掌握的不牢，花費(fèi)了一些時(shí)間去看那些書，但也正是這樣讓我能夠把前后學(xué)習(xí)的內(nèi)容融會(huì)貫通了，對(duì)我們的專業(yè)有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。做設(shè)計(jì)的過程中，我們小組的同