商用轻客涂装车间的设计与规划

陆佳伟

（上海市机电设计研究院有限公司涂装工程院，上海 200040）

前言

商用轻客因其具有较大的储存空间和载货量、相对良好的燃油经济性以及较高的性价比，被广泛应用于城市商旅、通勤和物流运输，在整个轻型商用车领域中占有重要地位。

商用轻客在产品结构、外形尺寸方面变化较大，而且由于用户定制的变种车型种类繁多，故不适用大批量、标准化的生产模式，柔性和定制化成了商用轻客生产企业的普遍需求。对于商用轻客生产企业而言，如何能够规划一个即满足多品种、柔性化生产，又保证高品质、绿色节能的涂装车间，将需要不断地进行研究和探讨；下文也将针对目前业内比较关心的几个问题进行阐述。

1 商用轻客涂装车间的特点

1.1 产品结构多样

a）按产品类型基本可分为三类：1）轻型客车；2）轻型货车；3）二类底盘驾驶室；

b）按底盘结构基本可分为两类：1）承载式；2）非承载式，以非承载式居多；

c）按产品外形配置分类是其最大的特点，也是最复杂的特质，如表1。

1.2 涂料种类繁多

除了主流白色和具有企业特点的颜色以外，每家企业都需要针对客户进行颜色开发，总数不下数十种。尤其在目前物流行业爆发式增长的年代，每个物流公司都有属于自己的特种颜色。

表1 商用轻客外形配置

1.3 涂装工艺复杂

商用车通常3C2B或3C1B喷涂工艺，因为涂料种类的不同，面漆喷涂工艺有很大不同。目前主流的包括单色漆，金属漆+清漆以及素色漆+清漆；单色漆因为不喷涂清漆，可一定程度节省涂料成本，大多应用于产量高的颜色或者是小品种色漆。

1.4 环保要求提高

2010年广东省率先发布《表面涂装(汽车制造业)挥发性有机化合物排放标准》以后，北京、上海、江苏等地陆续公布了针对汽车涂装VOCs控制的地方法规，其对源强和末端排放进行了限制规定，且控制指标远高于国家标准——GB16297-1996《大气污染物综合排放标准》；另外，部分地方标准对VOCs的收集和处理有着更为严苛的要求，使得所有汽车企业针对新老工厂进行相应的环保改造和更新规划方案。

2 涂装车间的设计与规划

2.1 环保数据的验证

要建设一个成功的涂装车间，最新的汽车挥发性有机物排放标准成为验证是否合规的先决条件。

a）首先要验证“单位涂装面积排放总量”，即以物料平衡核算的单位涂装面积的VOCs排放量，再根据企业所生产的产品与地方标准控制值（如表2）进行比较。

表2 单位涂装面积排放总量（DB 32/ 2862-2016）

b）其次，计算排气筒末端排放数据，确定采用何种废气治理手段。我们以某欧系轻客的排放数据作为参考，如表3。

与DB 32/ 2862-2016排放限值（浓度60 mg/m³，速率60 kg/h）比较后发现，废气治理前，排放速率和排放浓度均超出地方标准；另外，根据其他条文“烘干室应安装VOCs污染治理设备，且烘干室 VOCs废气处理效率应当在 90%以上”；所以喷漆室和烘干室废气均需要配置废气处理装置，以满足法规要求。喷漆室废气处理装置多采用沸石浓缩转轮+RTO/TAR，烘干室废气装置多采用RTO/RCO/TNV。

表3 某欧系轻客末端排放数据（数据仅供参考）

c）最后，在进行环境评价工作时，容易被忽视的几点：

■ 整厂污水平衡图中，需考虑除工艺和生活污水以外的污染源，如洗衣房、雪橇清洗间等设施的排水；

■ 各项VOCs成份在涂料中的实际占比是否与申报数据相符；

■ 排气筒颗粒物排放的控制指标：应考虑诸如空气中颗粒因素的影响；

■ 天然气燃烧排气筒的 NOx控制指标：采用何种标准进行考核，将影响选用何种燃烧器；

■ 固废和危废的处理量指标：如废溶剂、过滤材料和含漆过滤材料的数量。

2.2 工艺布局的设计

工艺布局是涂装车间的灵魂所在，工艺布局和装备选用的合理性，物流的通畅程度，人流管理，无人区和热区的布局规划都应统筹考虑。

基础数据的整理、归纳和计算是进行工艺布局设计的前提，我们可通过简单表格（如表 4）对基础数据进行收集和计算。

表4 设计依据表

通过基础数据，对实际工作时间、综合利用率、生产线最大能力、节拍、链速等进行统一归纳，最后就可以开展后续单体系统的设备尺寸以及排空区数量的计算。在所有系统统计完成后，即可根据上文提到的布局原则等内容进行工艺布置。

针对喷漆工艺布局，根据商用车喷漆工艺不同的特点，多家企业改变了传统一线到底的布局，规划并应用了单工位分散布局（图1），功能分区的双线喷漆布局（图2）以及灵活的抽屉式布局（图 3）等，此类布局的应用极大地改善了工作效率，具备一定借鉴意义，如下是几种布局的参考形式：

图1 单工位分散布局

图2 双线喷漆布局

图3 抽屉式布局

2.3 输送系统的选择

根据车间实际产能、工艺需求或是车身长度的不同，输送系统在各工艺段的选择上有所不同，而换橇系统往往最为复杂。

■ 前处理电泳在 15JPH以下，可采用节拍式输送 EMS或J-JUMP；大于15JPH多采用连续式输送，如摆杆链或积放链；

■ UBS则根据底涂工艺需求不同，可采用空中反向滚床，托板式双链或EMS；

■ 烘干室输送可选用高温双链、高温IMC输送链或高温滚床；

■ 换橇系统大多是专用设备，其需要根据实际产品的结构特性进行专项设计。

图4 专用换橇系统

图 4是商用客车涂装车间中几种具有代表性的换橇系统，几乎都是专用设备，结构和系统十分复杂；若有新车型导入，系统改造难度很大。目前国内某商用轻客涂装车间成功应用了一套柔性化自动换橇系统（如图5），实现了系统性突破，在国际上尚无先例。其实现了多数商用车企业所需的柔性化转载功能，其良好的适应性和可拓展性，避免了换橇系统的复杂改造。

该装置采用多套可独立水平运行的举升系统，可根据车型信息自动移动至特定位置，同步托举车身脱离橇体；可满足2.0-7.5m不同车身托举位置并完成特殊位置的避让和不同托举高度的需要，同时也可实现一橇双挂驾驶室的同步转载。

图5 柔性化换橇系统

2.4 节能减排措施的选择

涂装车间的主要成本来源于能源消耗，据统计能源消耗所占车身制造成本的比例约为40%。由于商用车行业竞争激烈，出于降本增效的目的，节能减排新技术的应用逐步向乘用车靠拢。

商用客车多为订单式生产，其中定制颜色占很大比例，每批订单量从几台到几百台不等，频繁换色和清洗工作，不但影响生产组织和工作效率，还增加了更多的危废。

针对以上问题，走珠系统提供了一套完整的解决方案，其具备快速换色以及油漆、溶剂消耗量极少的特点，基本解决了频繁换色的痛点。

除此以外，目前已逐步推广的节能减排措施还有：1）中温脱脂、低温磷化工艺；2）薄膜前处理替代磷化；3）湿碰湿喷涂工艺；4）废气焚烧系统的尾气余热利用；5）机器人喷涂替代手工喷涂；6）喷漆室采用循环风系统；7）循环风空调系统采用热泵系统。

2.5 效率和质量的改善

因为商用轻客产品结构复杂，在生产效率和质量上难以企及乘用车，我们可通过借鉴乘用车企业中一些工艺装备和控制系统成功应用的经验，并结合商用客车产品自身特点，可有效地提高生产效率和产品质量，例如：

■ 应用除铁屑系统、自动物理除油系统；

■ 面漆前打磨之后至喷漆室采用全封闭；

■ 喷漆前设置分色存储；

■ 应用AVI系统、ANDON系统和能源计量管理系统；

■ 采用全机器人喷涂实现内、外板自动喷涂。

■ 采用机器人实现内腔自动喷涂。

这是商用客车特有的喷涂工艺，因盲窗车型后箱内部无装饰件，需要整体喷漆，过去采用人工钻入后箱完成喷涂作业，操作环境极其恶劣。目前国内已有几家主流企业实现了内腔自动喷涂，提高了涂层质量，规避了此项喷涂作业。

3 总结

商用客车涂装由于其自身的诸多特点，有别于常规汽车涂装，在现今逐步走向高自动化、智能化、柔性化生产的趋势下，整个涂装车间的设计与规划就显得尤为重要。尤其在自动化换橇，柔性化喷涂工艺，小色种换色，智能化控制以及后续可扩展性等方面需要提高关注度，同时，在绿色、节能、环保方面多做研究和实践，才能够真正建成具有高集成化、高柔性、高质量的涂装车间。