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

CLC NO.： U466 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2019）12-172-04

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。

（6）噴涂速度指噴涂相對工件的移動速度，移動速度越快，相對單位時間的出漆量就少，膜厚下降，反之膜厚上升。

（7）漆霧扇寬指的是漆霧落到車身上形成形狀的尺寸寬度，扇寬限制漆霧的離散程度，在一定程度上提高上漆率，扇寬決定著機器人每個噴涂行程的間距。

以上因素（2）、（6）、（7）是和生產線的生產能力相關的， 對生產線投資額影響較大，因此會比較固定，通常不用于日常的質量調節。

3 質量水平測量及分析

現行的質量控制方法為：1、事先定義好車身上的膜厚測量點，2、采用膜厚儀在測量點進行厚度測量，3、分析單點膜厚達標率，4、分析所有控制點膜厚均勻性。圖2為某車型前門的膜厚控制點，共5個膜厚控制點。

為了消除測量儀器及測量人對質量評估的影響，首先對測量儀器和測量人進行重復性分析。試驗方法為：由同一人用同一個膜厚測量儀對同一車身上的同一點進行多次膜厚測量，共測量20次，記錄數據為：45，43，46，43，45，45，44，46，44，42， 46，47，46，44，43，45，44，46，44，46。

采用單值與移動極差控制圖（X--Rs）進行分析。

由上圖分析，測量系統誤差較小，重復性高。對后續質量測量及評估影響小。

以下為用同一測量儀、同一人對調試期間試噴前門膜厚控制點進行的10組數據，每組數據5個樣本的測量值。試噴目標清漆膜厚控制范圍為40um～50um。

4 結語

采用拉丁方試驗設計方案，找到最優的參數組合，實現工藝能力大幅提升，初步掌握了多因素對面漆涂裝質量的影響及相互關系。

通過以上應用實例說明，涂裝工藝雖然復雜，質量提升及改善難度大，但是只要對指標進行恰當的分解，并且利用適當的質量分析工具進行分析，就能找到改善質量的措施和方法。后續對面漆涂裝下線合格率進行連續監控，驗證最優參數組合，使該生產線涂裝產品質量穩定提升，為公司生產成本控制和質量管理提供了支撐。

參考文獻

[1] 白光華，劉程浩.汽車涂裝質量的影響因素及控制研究策略.化工管理.2016（12）.

[2] 王錫春.汽車涂裝工藝技術.化學工業出版社.2004.

[3] 伍愛.質量管理學.暨南大學出版社.