質量管理工具在涂裝質量改善中的實際應用

肖俊 吳拉

摘 要：汽車涂裝生產工藝復雜，質量輸出與工藝輸入之間的關系錯綜復雜，無法確定明確的量化關系。文章選取涂裝涂層的最外層——清漆層作為研究對象，對其關鍵的質量指標及其對應相關的工藝參數進行分析，使用相關性分析、控制圖分析、工藝能力分析及測量系統分析等質量管理工具和方法，了解目前工藝、質量控制的現狀，并采用拉丁方試驗設計方案，找出質量結果與影響參數的相關程度，進而找出質量改善的方向。

關鍵詞：汽車涂裝工藝;清漆層;涂裝車間;質量管理;拉丁方試驗

中圖分類號：U466? 文獻標識碼：A? 文章編號：1671-7988（2019）12-172-04

Abstract： The production process of automobile coating is complex， and the relationship between quality output and process input is intricate， so it is impossible to determine a clear quantitative relationship. This article selects the outermost layers of paint coating - varnish layer as the research object. Analyze the key quality index and corresponding process parameters. Use correlation analysis， control chart analysis， process capability analysis and measurement system analysis and other quality management tools and methods. Understand the current status of process and quality control， and use the Latin square test design scheme to find out the correlation degree of quality results and influence parameters， and then find out the direction of quality improvement.

Keywords： Automobile painting process; Varnish layer; Painting workshop; Quality management; Latin square test

前言

在汽車生產過程中，涂裝工藝是至關重要的一個環節。涂裝是將液體物質或者粉末狀物質平整的在基體表面涂抹。并將涂層表面完整度、光澤度、平滑度、鮮艷度等指標的高低稱為涂層質量，這些指標對汽車質量評價有著重要的作用。且由于人們生活質量的不斷提高，市場對汽車涂裝的要求也越來越高，企業也運用各式各樣的方法對涂裝質量進行改善，讓汽車整體價值得到提高[1]。汽車涂裝生產工藝復雜，需要控制的工藝參數繁多，質量輸出與工藝輸入之間的關系錯綜復雜，無法確定明確的量化關系。

1 涂層的作用

汽車表面涂層嚴格意義上有磷化、電泳、中涂、色漆和清漆等5個涂層。其中清漆為最表層，擔負著主要的外觀質量指標和保護底層及基材的任務。清漆里的抗紫外線添加劑在形成漆膜后，能很大程度的阻擋對電泳漆極具破壞性的紫外線穿透，從而防止電泳漆由于受紫外線作用而粉化失效，導致漆膜間的附著力下降，嚴重時漆膜分層剝離并脫落，汽車的防腐功能被瓦解。清漆層的物理和化學性能很大程度上與漆膜厚度相關，同時也影響著多項外觀質量參數如桔皮，光澤，DOI等。所以漆膜厚度控制是汽車涂裝質量控制最重要的指標。

2 膜厚影響因素分析

以BJ涂裝車間為例，清漆的外表面噴涂由8臺機器人帶靜電旋杯來完成。8臺機器人分為兩組，每一組對整個外表面進行一次噴涂，兩次噴涂的膜厚分配比例為50%：50%。噴涂過程需要控制的參數有：1、噴涂距離（噴頭離車身的距離），2、兩次噴涂的重疊率，3、流量（單位時間吐漆量），4、旋杯轉速，5、噴涂電壓，6、噴涂速度（噴涂的移動速度），7、漆霧扇寬（成型空氣）。

（1）噴涂距離一般控制在250cm～300cm之間，噴涂距離過大，漆霧分散，落到車身上的油漆量少，同樣用漆量的情況下，膜厚降低;噴涂距離過小，漆霧集中，容易引起油漆過厚流掛，容易出現高電壓報警，且不容易實現重疊率，從而影響膜厚均勻性。

（2）兩次噴涂的重疊率一般設置為50%，這樣兩組機器人的軌跡可以共用，只需整體軌跡偏移一個漆霧扇寬的距離，容易實現膜厚均勻性控制。

以上兩個因素是在機器人示教（編程）的時候確定并保存為保存為機器人能調用的軌跡程序。在實際生產中，機器人系統通過各種傳感器及位移算法調用程序完成噴涂作業，其準確性及可重復性已得到了廣泛的驗證。

（3）流量的可調范圍比較的寬泛，一般來說，其他因素不變的情況下，流量越大，漆膜厚度越大，容易出現流掛;流量越小，漆膜厚度越小，桔皮效果變差。流量是由機器人的計量泵來控制的，存在波動或漂移的可能性，有必要定期采用量杯測量的方式進行校正。

（4）旋杯轉速影響著霧化的能力，即油漆離開旋杯是被切割成的顆粒大小，小顆粒比較容易獲得好的外觀，但顆粒太小容易造成油漆里的溶劑揮發太多，造成流平性不夠，外觀下降。

（5）噴涂電壓是指噴涂時旋杯和工件之間的電勢差，這個電勢差的存在，使得噴出來的油漆帶上電荷，并延著電力線運動，由于靜電的作用，可以大大提升油漆的利用率，其弊端是在工件邊緣部位，由于電力線包絡效應，邊緣膜厚會大大提升，嚴重時造成流掛缺陷。

（3）機器人及其控制系統

車門滾邊是通過加力或加壓使車門外板發生塑性變形，從而包住內板，所以機器人在選型時，應具有較大的承載能力。考慮到包邊的質量要求，機器人的重復精度應控制在±0.3MM左右。

3.2 機器人滾邊成形工藝的技術難點分析

（1）成形后外板表面質量缺陷

滾邊后的外板上會出現一些凹凸不平現象，這是一個綜合性的問題，有可能是由于內板件在滾邊結合區域存在凹凸不平、變形，這些缺陷滾邊后就會印制在外板表面，需要與沖壓聯系解決內板變形的問題或在滾邊前對內板變形的邊子給予手工校正。遇到此類似的問題，需要具體問題具體分析，對有可能產生的原因逐一排查，直到最終找到問題的真正癥結，這樣才能對癥下藥，有效的解決問題點。

（2）外板包不住內板

這個問題容易出現在角部，主要原因是由于外板沖壓件的翻邊高度不足造成，解決途徑主要靠修改沖壓模具，保證外板有足夠的翻邊高度。

（3）堆料起皺

這個問題也容易出現在角部，產生的原因也是由于外板翻邊高度和翻邊角度不恰當造成。

解決辦法是修改沖壓模具，保證適當的翻邊高度和翻邊角度。如發動機罩的角部堆料問題，往往需要對沖壓模具的進行多次手工修理，才能找到最合理的高度，從而解決角部堆料問題。

（4）出現尖角

這個問題同樣容易出現在角部，產生的主要原因一個是由于翻邊高度不足，另一個主要原因是滾邊程序設計不當造成。解決對策需要具體問題具體分析，重點從上訴兩個方面進行調查解決。

（5）直邊出現波浪變形

這個問題主要集中在前后門中部的內板加強件滾邊處，產生的主要原因是產品結構設計不當造成，通過調整滾邊程序，可一定程度內降低其波浪變形缺陷。

4 兩種滾邊工藝的優缺點比較（表1）

5 結語

綜上所述，一臺機器人的投資比一臺進口液壓機的投資

相對少，機器人滾邊系統使用的下模成本也比一套上下模的成本低，所以一套機器人滾邊系統的投資額遠低于液壓機包邊系統。

在帶多套車門生產時，需要更換包邊模具，機器人滾邊系統只有下模，結構簡單，換模相對更容易，容易實現自動化、柔性化生產作業。

機器人滾邊速度比液壓包邊機慢，但可以滿足中等規模的生產需要。如果生產規模擴大，可以根據需要在滾邊系統里增加多臺滾邊機器人來提高生產產能。

綜上所述，機器人滾邊系統以它成形美觀、柔性化制造、生產效率高、投入及維護成本低、作業面積小等顯著特點正贏得汽車廠商的青睞，它將是今后車門包邊成形技術的一個方向和趨勢。