汽車工業(yè)涂裝裝備產(chǎn)業(yè)技術(shù)研發(fā)與創(chuàng)新

郝美玲， 曲銀燕， 高紅杰， 張紅軍

(1．煙臺(tái)職業(yè)學(xué)院 機(jī)械系， 山東 煙臺(tái) 264670； 2.中國(guó)汽車工業(yè)工程有限公司， 天津 300113)

汽車工業(yè)涂裝裝備產(chǎn)業(yè)技術(shù)研發(fā)與創(chuàng)新

郝美玲1， 曲銀燕2， 高紅杰2， 張紅軍2

(1．煙臺(tái)職業(yè)學(xué)院 機(jī)械系， 山東 煙臺(tái) 264670； 2.中國(guó)汽車工業(yè)工程有限公司， 天津 300113)

在中國(guó)汽車工業(yè)由生產(chǎn)大國(guó)向創(chuàng)新強(qiáng)國(guó)跨越的過(guò)程中，涂裝裝備行業(yè)將面臨強(qiáng)大的機(jī)遇和挑戰(zhàn).只有堅(jiān)定不移地進(jìn)行新技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新，才能使中國(guó)汽車涂裝裝備在日趨激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中謀取有利位置.通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)涂裝裝備業(yè)技術(shù)現(xiàn)狀分析和總結(jié)，提出了我國(guó)汽車涂裝裝備行業(yè)涂裝技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的方向和內(nèi)容.

涂裝裝備；產(chǎn)業(yè)技術(shù)；研發(fā)

全球汽車工業(yè)經(jīng)歷了一場(chǎng)波及世界各個(gè)角落的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整之后，汽車工業(yè)和裝備制造業(yè)的技術(shù)研發(fā)活動(dòng)也在發(fā)生著深刻的革命性轉(zhuǎn)變.中國(guó)的汽車涂裝裝備業(yè)既面臨國(guó)內(nèi)市場(chǎng)巨大的機(jī)遇，同時(shí)也受到國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手強(qiáng)大和自身能力不足的考驗(yàn)和挑戰(zhàn)，在此前景下，探討中國(guó)汽車涂裝裝備的現(xiàn)狀和未來(lái)、方針和戰(zhàn)略，并提出涂裝裝備產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展的方向和目標(biāo)具有重大的現(xiàn)實(shí)意義.

在中國(guó)汽車工業(yè)由生產(chǎn)大國(guó)向創(chuàng)新強(qiáng)國(guó)跨越的過(guò)程中，打造高水平的中國(guó)汽車裝備供應(yīng)商隊(duì)伍，成為一個(gè)重要環(huán)節(jié)，也給中國(guó)汽車裝備供應(yīng)商帶來(lái)更多的機(jī)遇與挑戰(zhàn).一方面依靠自己苦練內(nèi)功去提升技術(shù)，加強(qiáng)涂裝裝備核心技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)，堅(jiān)定不移的走自主創(chuàng)新之路，另一方面學(xué)會(huì)和主機(jī)廠共享資源并有效利用資源，走長(zhǎng)期合作、創(chuàng)新，發(fā)展之路.

1 市場(chǎng)需求分析

涂裝裝備由前處理設(shè)備、電泳設(shè)備、密封膠設(shè)備、中面涂噴漆設(shè)備、烘干設(shè)備、工作區(qū)設(shè)備、空調(diào)送風(fēng)設(shè)備、涂料循環(huán)和供給設(shè)備、自動(dòng)噴涂設(shè)備、機(jī)械化輸送設(shè)備、自動(dòng)化控制設(shè)備和輔助機(jī)具組成，由于涂裝工藝設(shè)備種類繁多、涉及面廣，涂裝裝備技術(shù)是一門(mén)系統(tǒng)集成技術(shù).

目前，中國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)中有30家合資的整車企業(yè)，62個(gè)品牌[1]，產(chǎn)銷量排名前10位的整車企業(yè)所用的汽車裝備90%以上都是進(jìn)口，而這些企業(yè)主要是合資企業(yè)，相比自主品牌，合資企業(yè)的品牌力、產(chǎn)銷量等非常強(qiáng)大，合資企業(yè)表現(xiàn)很優(yōu)異，不斷擴(kuò)能增產(chǎn)[2].這些企業(yè)核心產(chǎn)品和制造技術(shù)以及關(guān)鍵的汽車生產(chǎn)裝備依然以從合資方國(guó)家進(jìn)口為主.我國(guó)汽車裝備制造業(yè)在新產(chǎn)品、新工藝研發(fā)方面投入力度不夠，缺少技術(shù)創(chuàng)新成果.并且往往停留在引進(jìn)與仿制上，或者對(duì)非關(guān)鍵部件進(jìn)行技術(shù)改造，而不是消化吸收國(guó)外技術(shù)后進(jìn)行二次開(kāi)發(fā).因此，落入“不斷引進(jìn)，依然落后”的怪圈.中國(guó)實(shí)現(xiàn)汽車強(qiáng)國(guó)的夢(mèng)想，不可能建立在裝備長(zhǎng)期依賴進(jìn)口的沙灘上.對(duì)汽車企業(yè)而言，一方面，激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)要求不斷降低制造成本，統(tǒng)計(jì)資料表明，汽車裝備進(jìn)口率每提高1%， 裝備總投資增加2%～3%[3]；另一方面汽車生產(chǎn)周期普遍縮短，日益要求裝備從設(shè)計(jì)到投產(chǎn)應(yīng)用快捷、高效，企業(yè)迫切需要生產(chǎn)裝備的本地化.總之，提升涂裝裝備的技術(shù)水平既是迎接國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的需要，又是國(guó)內(nèi)汽車生產(chǎn)企業(yè)生存發(fā)展的需要.

2 技術(shù)現(xiàn)狀

目前，國(guó)內(nèi)產(chǎn)銷量前10位的主要是日、德、美系的合資品牌，在轎車制造裝備的選型和制造車間的建設(shè)方面本能性的傾向于合資方本國(guó)內(nèi)的產(chǎn)品和服務(wù)，這些國(guó)家的涂裝工程公司在與各個(gè)國(guó)際名牌汽車企業(yè)的長(zhǎng)期合作中已經(jīng)具備了深厚的技術(shù)沉淀、創(chuàng)新能力以及品牌實(shí)力，加之與上游原材料供應(yīng)商(如：涂裝材料)的戰(zhàn)略合作，已經(jīng)形成了強(qiáng)大的涂裝技術(shù)和裝備制造聯(lián)盟，在現(xiàn)今市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)非常有利的地位.

國(guó)內(nèi)汽車涂裝技術(shù)及裝備的現(xiàn)狀：

1) 汽車涂裝工藝水平和涂裝質(zhì)量與國(guó)際水平已全面接軌.以引進(jìn)技術(shù)和消化吸收基礎(chǔ)上自主設(shè)計(jì)、建設(shè)的涂裝線也與所引進(jìn)的生產(chǎn)線同步[4].

2) 汽車涂裝工藝裝備世界一流.國(guó)內(nèi)涂裝線目前選用當(dāng)今的新技術(shù)、新裝備較多，如3C1B和免中涂水性涂裝工藝，先進(jìn)輸送機(jī)(滾浸式輸送機(jī)，擺桿輸送鏈、滑橇輸送系統(tǒng)、摩擦輸送機(jī)等)，干式噴漆室，機(jī)器人杯式自動(dòng)靜電噴涂機(jī)等.

3) 國(guó)內(nèi)的設(shè)計(jì)研究院和各類涂裝裝備制造公司幾乎是白手起家，通過(guò)各種途徑參與合資企業(yè)的建設(shè)，積極跟蹤、研究和轉(zhuǎn)化國(guó)外的先進(jìn)涂裝技術(shù)，并將成果推廣應(yīng)用到民族汽車工業(yè)中去，極大地提高了我國(guó)民族汽車工業(yè)的涂裝技術(shù)和裝備水平.

隨著制造能力、技術(shù)水平和工程項(xiàng)目管理能力的提升，國(guó)內(nèi)知名的工程公司和裝備供應(yīng)商打入合資企業(yè)，進(jìn)入國(guó)際汽車巨頭的全球采購(gòu)體系.通過(guò)近30年的努力實(shí)踐，借助我國(guó)飛速發(fā)展的基礎(chǔ)工業(yè)，國(guó)內(nèi)高水平的涂裝工程公司、設(shè)計(jì)研究院和裝備供應(yīng)商已經(jīng)從最初的模仿國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，走上自主創(chuàng)新的道路.

我們?cè)诳吹絿?guó)內(nèi)汽車涂裝產(chǎn)業(yè)發(fā)展的同時(shí)，也不能忽視涂裝產(chǎn)業(yè)與國(guó)際先進(jìn)水平的差距，差距主要表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

1) 在環(huán)保、節(jié)能減排和資源利用率方面的差距.除汽車車身底漆與國(guó)際同步，普及了陰極電泳涂裝外，應(yīng)用水性中涂和水性底色漆的汽車產(chǎn)量較低；中涂、面漆還是以有機(jī)溶劑型涂料為主.

2) 各汽車公司發(fā)展不平衡.有的公司白車身表面質(zhì)量差；有的涂裝車間的管理還是粗放經(jīng)營(yíng)，一次合格率低(返修率高)，涂裝設(shè)備的開(kāi)動(dòng)率和有效利用率偏低，有的“大馬拉小車”.

3) 涂裝設(shè)計(jì)和設(shè)備還缺少創(chuàng)新及專有技術(shù).

3 技術(shù)開(kāi)發(fā)方向和研究?jī)?nèi)容

涂裝裝備的技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)展研究要著眼于三個(gè)方面.首先要緊扣當(dāng)今世界汽車工業(yè)發(fā)展的三大主題：安全、節(jié)能、環(huán)保；其次是適應(yīng)涂料工業(yè)新技術(shù)的應(yīng)用需求和全面吸收當(dāng)今相關(guān)科技領(lǐng)域的最新發(fā)展成果；三是要滿足低成本、高效率的要求，達(dá)到環(huán)保、質(zhì)量、產(chǎn)量、成本四方面兼顧的綠化時(shí)代要求.

涂裝裝備技術(shù)包括了工藝平面圖的規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)和涂裝工藝設(shè)備技術(shù).涂裝工藝裝備按照特定涂裝工藝體系的要求有機(jī)組合構(gòu)成涂裝生產(chǎn)線.通常情況下，考慮到投資和運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，汽車涂裝線要具備多種車型共線柔性生產(chǎn)的能力，當(dāng)涂裝工藝體系建立之后，就要進(jìn)行涂裝工藝平面圖的規(guī)劃設(shè)計(jì)和涂裝設(shè)備設(shè)計(jì).

3.1 對(duì)工藝平面圖的規(guī)劃設(shè)計(jì)研究

1) 更新涂裝工藝規(guī)劃的最新理念

按產(chǎn)品涂裝質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)量、投資和清潔生產(chǎn)(國(guó)家和地方環(huán)保法規(guī))等要求，結(jié)合日新月異的現(xiàn)代化科技成果，選擇相匹配的工藝、材料及設(shè)備，通過(guò)創(chuàng)新和技術(shù)進(jìn)步實(shí)現(xiàn)最佳目標(biāo)值[5].

2) 制定科學(xué)合理的產(chǎn)能規(guī)劃

追求建設(shè)投資和運(yùn)行成本最佳的經(jīng)濟(jì)性.

3)科學(xué)規(guī)劃涂裝工藝平面布置圖

研究低VOC化、低碳化、無(wú)害化、精益化等先進(jìn)的涂裝工藝；深入研究應(yīng)用3C1B、免中涂和水性漆的涂裝工藝；建立工藝數(shù)據(jù)庫(kù)、設(shè)計(jì)各類典型涂裝車間的設(shè)計(jì)模塊.

3.2 開(kāi)發(fā)涂裝仿真技術(shù)應(yīng)用研究

目前涂裝仿真技術(shù)運(yùn)用很少，主要是涂裝機(jī)器人的模擬仿真和烘爐、噴房氣流分析的設(shè)備工藝仿真，要進(jìn)一步開(kāi)發(fā)涂裝仿真技術(shù)保證工藝規(guī)劃效果，提供用戶最佳管理分析，在物流仿真、工件仿真、數(shù)碼動(dòng)畫(huà)實(shí)驗(yàn)、設(shè)備工藝仿真等方面得到應(yīng)用.

3.3 機(jī)械化輸送設(shè)備的新技術(shù)研究

機(jī)械化輸送系統(tǒng)是現(xiàn)代化生產(chǎn)流水線的動(dòng)脈，輸送形式的每次革新都可能會(huì)在改善工藝、降低投資、減少運(yùn)行費(fèi)用、提高生產(chǎn)率方面產(chǎn)生巨大影響.

1)翻轉(zhuǎn)輸送機(jī)技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)

翻轉(zhuǎn)輸送機(jī)能使車身在浸漬處理過(guò)程中旋轉(zhuǎn)360°或>180°，車身外表朝下，因而能確保車身的處理面積達(dá)100%(消除“氣包”)，帶液量減少90%左右(提高材料利用率，減少用水量25%和污水排放量)；設(shè)備長(zhǎng)度可縮短20%～30%，浸槽容積與其它輸送方式相比可縮小20%～40%[6].

2)摩擦輸送機(jī)技術(shù)研究和開(kāi)發(fā)

摩擦輸送具有低噪、高效、節(jié)能、環(huán)保、維護(hù)簡(jiǎn)單、造價(jià)成本低等一系列優(yōu)點(diǎn)，又可通過(guò)與其它輸送系統(tǒng)的靈活組合實(shí)現(xiàn)特殊復(fù)雜工藝輸送的功能.

3)機(jī)械化輸送設(shè)備適應(yīng)性、可靠性研究

從提高可靠性、美觀性、降低成本、方便制造、安裝及大柔性應(yīng)用等方面對(duì)已開(kāi)發(fā)出的各類輸送機(jī)單元和系統(tǒng)進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)也是一個(gè)值得重視的突破口.物流、輸送裝備企業(yè)應(yīng)重視研究摩擦輸送機(jī)和空中積放鏈的組合應(yīng)用，摩擦鏈和滑撬輸送系統(tǒng)的組合應(yīng)用來(lái)滿足涂裝車間工藝布局的先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性、合理性和安全性的需要.

3.4 前處理/電泳設(shè)備的新技術(shù)研究

1)前處理新技術(shù)開(kāi)發(fā)研究

國(guó)內(nèi)涂裝裝備業(yè)在除油、除鐵粉、除磷化渣及過(guò)濾的設(shè)備大都是進(jìn)口的，應(yīng)該對(duì)從國(guó)外引進(jìn)的設(shè)備使用效果進(jìn)行更好的總結(jié)和評(píng)價(jià)，找出國(guó)產(chǎn)設(shè)備與引進(jìn)設(shè)備的差距，對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行性能優(yōu)化，提高國(guó)內(nèi)產(chǎn)品的可靠性和競(jìng)爭(zhēng)力.

2)電泳新技術(shù)開(kāi)發(fā)研究

為適應(yīng)翻轉(zhuǎn)輸送設(shè)備的輸送和安裝要求，需要在室體、槽體和鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行新結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和研究；開(kāi)發(fā)電泳多段供電(多整流器、模塊集成式整流器)、多車型識(shí)別供電系統(tǒng).

3.5 噴房設(shè)備的節(jié)能新技術(shù)研究

新型節(jié)能噴漆設(shè)備和循環(huán)風(fēng)的開(kāi)發(fā)可分兩種：

1)干式噴房和排風(fēng)循環(huán)再利用技術(shù)

目前，噴房多采用濕式漆霧捕捉法，消耗大量的水和電，是涂裝車間的耗能大戶，占涂裝車間總能耗的50%以上[7]，干式噴漆室漆霧撲集和靜電除漆渣裝置則有效改進(jìn)了此類問(wèn)題，與濕式分離系統(tǒng)相比既不消耗水，也不會(huì)產(chǎn)生化學(xué)凝結(jié)物，同傳統(tǒng)的分離系統(tǒng)相比，這項(xiàng)干式分離技術(shù)通過(guò)對(duì)空氣的循環(huán)利用(只補(bǔ)充5%～20%新風(fēng))，可減少60%的能耗.

2)噴房手工作業(yè)區(qū)排風(fēng)循環(huán)利用到自動(dòng)作業(yè)區(qū)的循環(huán)風(fēng)技術(shù)，減少涂裝車間VOC排放和節(jié)能產(chǎn)生顯著效果.

3.6 烘干設(shè)備的新技術(shù)研究

烘干爐的緊湊化、熱氣流均勻化、低溫化的研究；水性漆、免中涂烘干爐的溫度曲線和能耗計(jì)算研究；烘干廢氣處理和熱量利用新技術(shù)的開(kāi)發(fā).

3.7 智能型機(jī)器人靜電噴涂技術(shù)的研究

國(guó)內(nèi)涂裝用智能型機(jī)器人目前依然停留外包、引進(jìn)的階段，在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)，國(guó)內(nèi)涂裝車間所用的機(jī)器人也不得不依賴進(jìn)口，國(guó)內(nèi)涂裝裝備行業(yè)應(yīng)聯(lián)合機(jī)器人開(kāi)發(fā)行業(yè)積極跟蹤機(jī)器人新技術(shù)，并付出努力開(kāi)發(fā)出自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的噴涂機(jī)器人，填補(bǔ)涂裝機(jī)器人全部依賴進(jìn)口的國(guó)內(nèi)空白.

3.8 智能涂裝車間的研究

涂裝車間采用新型傳感技術(shù)、模塊化/嵌入式控制系統(tǒng)、先進(jìn)控制與優(yōu)化技術(shù)、系統(tǒng)協(xié)同技術(shù)、故障診斷與健康維護(hù)技術(shù)、高可靠性實(shí)時(shí)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、功能安全技術(shù)和識(shí)別技術(shù)這八大關(guān)鍵智能基礎(chǔ)共性技術(shù)，合理應(yīng)用新型傳感器及其系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)、智能儀表、精密儀器、工業(yè)機(jī)器人與專用機(jī)器人、精密傳動(dòng)裝置、伺服控制機(jī)構(gòu)和液氣密元件及系統(tǒng)等核心智能測(cè)控裝置與部件，科學(xué)地將涂裝車間的各個(gè)工序及其工藝設(shè)備和動(dòng)能機(jī)械無(wú)縫隙地形成一個(gè)有機(jī)的整體，使其自動(dòng)對(duì)各個(gè)工藝控制對(duì)象實(shí)施動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)并自發(fā)的產(chǎn)生遠(yuǎn)程交互式反饋和動(dòng)作執(zhí)行控制，實(shí)現(xiàn)高效率、高品質(zhì)的智能化生產(chǎn).

4 結(jié)束語(yǔ)

創(chuàng)新是企業(yè)在激烈競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出的利器，是企業(yè)永葆生機(jī)、健康運(yùn)行的法寶，大力加強(qiáng)自主創(chuàng)新能力建設(shè)是走新型工業(yè)化道路的核心.中國(guó)已經(jīng)是世界汽車大國(guó)，現(xiàn)正在向汽車強(qiáng)國(guó)邁進(jìn)，作為服務(wù)于汽車的國(guó)內(nèi)涂裝裝備業(yè)應(yīng)該在中國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)鏈中發(fā)揮更加積極的作用.要實(shí)現(xiàn)更大的發(fā)展，就必須腳踏實(shí)地、堅(jiān)定不移地加快自主裝備的技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)品創(chuàng)新和工藝創(chuàng)新，積極發(fā)展智能裝備和綠色裝備，適時(shí)做好技術(shù)儲(chǔ)備和投放，以技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)勢(shì)強(qiáng)化企業(yè)品牌效應(yīng)，確保中國(guó)汽車涂裝裝備在國(guó)際市場(chǎng)上謀取長(zhǎng)期的有利地位.

[1] 尹婷婷.汽車合資企業(yè)命運(yùn)由消費(fèi)者決定[N].成都日?qǐng)?bào),2011-10-13(10).

[2] 施蕓蕓.我國(guó)汽車裝備業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)迫在眉睫[N].中國(guó)汽車報(bào),2014-6-10.

[3] 陳長(zhǎng)年.我國(guó)汽車裝備市場(chǎng)分析[J].現(xiàn)代金屬加工,2005(15):46-51.

[4] 王錫春.汽車涂料·涂裝飛躍的30年[J].中國(guó)涂料,2008,23(12):11-12.

[5] 王錫春.談如何提高涂裝工藝設(shè)計(jì)水平[J].現(xiàn)代涂料與涂裝,2011,14(10):42.

[6] 柳斌.解決漆前處理環(huán)保問(wèn)題的汽車涂裝新技術(shù)[J].表面工程資訊,2010,(01):7.

[7] 王錫春,李文剛.噴漆室節(jié)能減排環(huán)保的新思路——由濕式漆霧捕集裝置轉(zhuǎn)換成干式或靜電漆霧捕集裝置[J].現(xiàn)代涂料與涂裝,2010,13(06):41.

(編輯：劉寶江)

Technology research and innovation of painting equipment industry

HAO Mei-ling, QU Yin-yan, GAO Hong-jie, ZHANG Hong-jun

(1. Department of Mechanics, Yantai Vocational College, Yantai 264670, China;2.China Automobile Industry Engineering Corporation， Tianjin 300113, China)

In the process of automobile industry in China from a big country of production to an innovation powerhouse, coating equipment industry in China will face great opportunities and challenges. Through a clear and comprehensive summary of the technical status of domestic painting equipment, we can realize that carrying out technological innovation is the only way to make a favorable position for Chinese painting equipment in the long-term market competition. In this paper, the general direction and the specific content of the coating technology development in the domestic coating equipment industry are proposed.

painting equipment； industry technology； research

2014-11-10

郝美玲，女，hml0578@sina.com; 通信作者： 曲銀燕，女，iamqyy@163.com

1672-6197(2015)06-0054-04

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A