汽车车身自动喷漆装置技术方案分析

罗 博， 魏 桦， 杜超一， 张帅航

（郑州财经学院，河南 郑州 450000）

汽车喷涂是指在车身表面上喷射一层涂料起到保护的效果，汽车喷涂通常使用烤漆，在汽车制造厂。车架与车壳焊后的一个工序便是涂装，涂料有普通涂料、金属漆和珠光涂料；汽车喷涂工序分为刮油漆、抛光和喷漆等。喷涂技术对汽车油漆效果影响较大，与普通人工喷漆相比，自动喷漆装置能够更好地控制喷枪的启动、精确地控制喷出量、喷射轨迹，具有喷涂质量高、稳定可靠、工人劳动强度低，节约涂料、减少排放、效益显著等特点，故自动喷漆的喷涂质量更高。

目前，汽车补漆技术常常是人工补漆，成漆的效果往往和技术人员工作经历、工人经验有关，涂料在使用的过程中往往会生成大量的漆雾和有害废气，对人身健康产生影响。由于人工补漆技术有着此类缺点，因此，为了解决因喷涂技术人员经验不足导致的喷涂质量问题，文章提出了汽车车身自动喷涂设备的研究与技术方法，具有成漆效果好且对空气进行净化等技术优势。

1 汽车自动喷涂技术的现状

最早的汽车喷漆工作大多通过人工喷漆完成，但喷涂的油漆中通常都带有大量危险的化学物质，这对喷漆技术人员的人身健康也会产生严重的负面影响，但通过自动喷涂设备就能够防止喷漆技术人员直接接触大量化学物品。此外，由于现代社会的迅速发展，人们对于汽车的美观性和实用性能都有很大的需求，传统人工喷涂的生产方式已无法适应现代汽车装饰工艺发展的需要，而自动喷涂装置则在极大程度上克服了传统人工喷漆的缺点，因此，更多汽车专业人士参与到汽车自动喷涂技术的研究工作中。

1.1 雾化方法

汽车上目前最常见的两个雾化方法为高速旋杯离心雾化和空气雾化。空气雾化主要包括无静电空气喷涂和静电空气喷涂两类，高速旋杯离心雾化主要适用于静电喷涂罩光清漆。空气雾化喷涂附着率比较低，一般有30%左右，而高速旋杯静电喷涂雾化效果比空气雾化效果好，其附着率有85%以上。由于汽车应用的金属闪光漆比较多，因此，提高金属闪光漆的附着率是当今汽车喷涂共同研究的问题。

1.2 设备的构成及其布置

自动喷漆装置一般都是用来喷涂汽车的外部表面，不论是往复式空气喷涂设备，还是高速旋杯式喷涂装置都是由自成体系的侧喷机构与顶喷机构组成。每个往复空气喷涂装置，都是由两个侧喷机构和一个顶喷机构组成，每个高速旋杯一般根据雾化数量为5～11杯，其中通常有3个顶喷机构，其余为侧喷机构。为了减少漆雾对设备的污染，延长喷涂设备的使用寿命，避免机件及相对运动可能会给车身造成污点及机件的摩擦火花产生危险，喷涂设备由内置式向外置式发展，尽量减少室外机件和室内部件的相对运动。

1.3 驱动形式

自动喷涂设备大多采用变频电机或伺服电机作为驱动电机，由于科技的发展，变频技术和测控技术也得到了快速的应用，这两种电机能满足高精度准确的喷涂运动规律的要求。随着技术日趋完善，由硬同步控制向软同步控制转变，单驱动形式向双驱动形式转变，从而提高了机器设备的可靠性。

2 装置系统分析

2.1 车身自动喷涂装置

六自由度喷涂装备运动自由度与范围能够满足喷涂的要求，定位精度能够满足高质量喷涂控制的需要，该装置包括机械臂运动机构、喷嘴机构、油漆喷涂运动机构控制系统。

2.2 喷涂与操作系统

为了彻底解决人工喷涂对工作人员人身健康的危害，本研究的系统主要考虑喷涂室布置的网络化，并配备置于室外的喷涂装置的操作台，喷涂工作人员可以通过选择相应操作控制喷涂作业过程来实现自动控制。

2.3 喷涂质量关键参数

根据喷涂对象结构的使用特性和喷涂质量的要求，对该装置的喷涂运动规律设计，喷射压力大小和喷涂角度位置不同的参数设计，喷嘴与喷射平面距离的设计，喷嘴雾化质量与锥角设计等情况分析，从而实现喷涂的连续均匀性，保证喷涂的质量。

3 汽车车身自动喷漆装置的技术方案

为了达到成漆效果良好并能对室内空气进行净化的目的，汽车车身自动喷漆装置包括装置本身。在装置本身的内部顶壁均稳定安置有进风扇，在装置本身的内室左右两面内壁均稳定安置有第一个滑轨，在第一个滑轨内均滑动连接有第一个电动滑块，在第一个电动滑块的相对面均稳定连接有第二个滑块，在第二个滑轨的外表面均滑动连接有第二电动滑块，在第二电动滑块的底面均稳定安置有电动升降杆，电动升降杆的底面均稳定安置有转动喷嘴，在装置本身左边内室的内部底壁均稳定安置有漆箱，在漆箱的上部均稳定安置有右侧与漆箱相连通并且左侧与转动喷嘴相连通的水泵，在装置本身的右边内室内部底壁均稳定设置有风机。风机的左边连通有与装置本身内腔相连的入风口，风机的上部设置有与装置本身内部固定连接的水箱，在风机的上部连通有插入于水箱内室下部的入风管，在水箱的左侧相连有贯通并延伸至装置本身外部的排水出口，水箱上部连通有与装置本身内部固定连接的净化箱，在净化箱内体腔部固定设置有吸附层，在净化箱的上部相连有贯通并延伸至装置本身外部的出气口。

转动喷嘴的总量不少于2个，且与电动升降杠杆、第二电动滑块和第二滑轨，以及第一个滑轨和第一个电动滑块的数量都是以1:2对应。装置水泵的左右侧两端都连接有管道，而且左边管道已贯通并延长至漆箱内，右边管道则与转动喷嘴相通。进风口与风机、水泵与排出口和水泵与净化箱之间，均采用风管连通。吸附层的数量不少于3个，并均衡地分布在净化箱体的内腔中，且与内腔壁部紧密贴合。进风扇和装置本身的顶部之间均固定设置有空气滤网，所述在排水出口和水箱之间设置有水阀。

4 汽车车身自动喷漆装置效果

与目前的技术水平比较，汽车车身自动喷漆装置效果如下。

（1）该汽车自动喷漆装置，由于装置本身内腔设置有第一个滑轨，经过第一滑轨向内滑行连接有第一个电子滑块，经过第一个电子滑块连接有第二个滑轨，经过第二个滑轨内滑动连接有第二个电子滑块，经过第二个电子滑块的底座安置有电子升降杆，电子升降杆的底座上固定设置有旋转喷嘴，从而在各个角度上和平面对汽车进行喷漆，同时机械喷涂没有产生因人工补漆所造成的喷涂表面不均匀和成漆效果较差的问题。

（2）该汽车自动喷漆装置，由于装置本身的顶壁固定设置的进风扇，因此，能够把漆雾和危害毒气吹至装置本身的内室下部，同时又解决了漆雾飘于滑块与滑轨的连接处，长期累积后影响使用的问题。在设备本身的内室下方安装有风机，风机的左侧连接有入风口，风机的上部设置有水箱，在风机的上部连接有插入水箱内室下部的入风管，水箱的左侧连接有排出口，水箱上部连接有净化箱，净化箱内腔设置有吸附层，在净化箱内的上部连接有出气口。当设备本体内腔中的漆雾和危害毒气被风机由入风口吸入水箱内，空中的漆雾就会沉淀到水箱的水中，而不溶于水体的危害毒气就会不断流入净化箱内，透过净化箱体的多级吸附层对有害废气进行吸附，吸收后的废气经由出气口排出，水箱中的废气则经由出水口排出。

5 汽车车身自动喷漆装置的实施方式

汽车车身自动喷漆装置，包括装置本体1，装置本体1的顶壁固定安装有进风扇2，进风扇2与装置本体1的顶部之间固定安装有滤网，装置本体1的内腔左右两侧内壁均固定安装有第一滑轨3，两个第一滑轨3内均滑动连接有第一电动滑块4，两个第一电动滑块4的相对面均固定连接有第二滑轨5，第二滑轨5的外表面滑动连接有第二电动滑块6，第二电动滑块6的底部固定安装有电动升降杆7，电动升降杆7的底部固定安装有旋转喷头8，旋转喷头8的数量不少于两个，且与电动升降杆7、第二电动滑块6和第二滑轨5，与第一滑轨3和第一电动滑块4的数量为1:2对应。

装置本体1左侧内腔的底壁固定安装有漆箱9，漆箱9的顶部固定安装有右侧与漆箱9连通且左侧与旋转喷头8连通的水泵10，水泵10的左右侧两侧均连通有水管，且左侧水管贯穿并延伸至漆箱9内，右侧水管与旋转喷头8连通，装置本体1的右侧内腔底壁固定安装有风机11。风机11的左侧连通有与装置本体1内腔连通的进风口12，进风口12与风机11之间通过风管连通，风机11的上方安装有与装置本体1固定连接的水箱13，水箱13与出水口15和水箱13与净化箱16之间均通过风管连通，风机11的顶部连通有插入水箱13内腔底部的进风管14，水箱13的左侧连通有贯穿并延伸至装置本体1外部的出水口15，出水口15与水箱13之间安装有水阀。水箱13上方连通有与装置本体1固定连接的净化箱16，净化箱16内腔固定安装有吸附层17，吸附层17的数量不少于3个，且均匀地分布于净化箱16的内腔，并与内腔壁紧密贴合，净化箱16的顶部连通有贯穿并延伸至装置本体1外部的出气口18，如图1—图2所示。

图1 汽车自动喷漆装置的剖视图

图2 汽车自动喷漆装置第一滑轨的侧视图

该车身自动喷漆装置，通过装置本体1的内腔安装第一滑轨3，第一滑轨3内均滑动连接有第一电动滑块4，第一电动滑块4连接有第二滑轨5，第二滑轨5滑动连接有第二电动滑块6，第二电动滑块6的底部安装有电动升降杆7，电动升降杆7的底部固定安装有旋转喷头8，实现了多个角度和平面对车身进行喷漆，且机械喷漆不会产生人工补漆而带来的喷漆不均匀和成漆效果不好的问题。

通过装置本体1的顶壁固定安装有进风扇2，可以将漆雾和有害气体吹至装置本体1的内腔底部，同时也避免了漆雾飘至滑块和滑轨的连接处，长时间积累后影响使用的问题。装置本体1的内腔底部固定有风机11，风机11的左侧连通有进风口12，风机11的上方安装有水箱13，风机11的顶部连通有插入水箱13内腔底部的进风管14，水箱13的左侧连通有出水口15，水箱13上方连通有净化箱16，净化箱16内腔安装有吸附层17。净化箱16的顶部连通有出气口18，装置本体1内腔的漆雾和有害气体被风机11经由进风口12抽入水箱13内，空气的漆雾会沉淀在水箱13的 水中，而不溶于水的有害气体会继续进入净化箱16，净化箱16内的多层吸附层17对有害气体进行吸附，吸附完的气体通过出气口18排出。水箱13中的废水通过出水口15排出，解决了补漆的效果与工作人员的工作经验相关的问题，以及油漆在使用的过程中会产生大量的漆雾和有害气体，对人体产生危害的问题。

6 结语

汽车车身自动喷漆工艺技术的发展，是随着汽车工业总体技术进步而发展起来的。汽车喷漆的质量一直是汽车消费者最关心的问题，经过深入研究了喷漆理论和工艺技术，才能够更有效地提高喷漆产品质量和防止涂层缺陷。同时，随着环境保护要求的日益增强，对喷漆装置也提出了新的需求，就需要通过可靠的自动喷漆装置的设计和控制以及合理的工艺技术参数，故涂料的涂层必须具备高防锈性能、高装饰性，以适应在未来更高的环保标准下，完成高质量的汽车车身喷漆的要求。