车架电泳线效能提升技术应用研究

和黄璨

（东风柳州汽车有限公司，柳州 545005）

车架是整个卡车的脊梁，需要承受汽车的全部载荷，包括汽车自身零部件的重量和行驶时所受的冲击、扭曲、惯性力等，同时需要经受风吹雨淋、恶劣工况的各种考验。车架电泳是车架最后一道工艺，相当于为车架披上防护外衣。电泳质量直接影响车架的防腐性能和耐候性，直接影响车架的使用年限。由于车架尺寸大、重量重、形状复杂，行业内车架电泳线生产效率低、能耗和设备故障率高、质量不稳定成为卡车制造工艺的瓶颈。通过对车架电泳线关键设备技术进行研究和开发，打造高效率、低能耗、设备可靠、质量稳定以及具备智能化的高效能车架电泳线对汽车企业来说意义重大。

1 卡车车架电泳线现状

车架电泳线一般采取阴极电泳的工艺。由于车架种类多、尺寸大、重量重，生产过程中设备需要经受酸碱腐蚀、高温高湿等环境，对装备性能提出了更高要求。车架电泳线能源消耗巨大，而电泳装备结构直接决定着能源消耗。如何对车架电泳线装备进行研究改进，实现智能高效生产并降低能源消耗，成为车架电泳线技术研究的方向。

2 车架电泳线效能提升技术的应用研究

2.1 研究总体思路

为实现电泳工程的“先进、可靠、经济、环保”、电泳生产的“优质、高产、低成本、少公害”及人机工程的原则设计，力争打造高效能的车架电泳标杆工厂，车架电泳生产线高效能提升和实施需围绕“高效率、高节拍、高品质、低能耗”4个重点开展工作[1]。

2.2 车架电泳线各项技术应用研究

2.2.1 瓶颈工位和过线能力提升，实现高效率

（1）电泳参数自调整技术开发。车架电泳线采用阴极电泳工艺，为提高效率车架堆垛需匹配不同的车架类型，针对不同车架的堆垛匹配需要调节不同的电压、电流等参数进行电泳，从而达到不同的膜厚质量要求。为解决这一技术难题，满足高效率电泳工艺要求，可以开发车架电泳参数自调整技术，针对业内的传统双轨自行小车和整流器控制方式进行创新设计改进，并根据各类车架工艺尺寸进行高效识别控制。此外，采用防错堆栈技术，容错率更低，系统调整 更精准。

（2）多类型车架差异化烘干技术。泳后烘干是车架电泳一道关键工序。烘干温度控制关系着整套烘干工序的工艺质量，因此车架烘干工艺根据精准的烘干曲线窗口验证优化，通过先进的模拟仿真技术，经过一系列严格过线验证，不断优化出一套适用于车架的烘干工艺参数，使得线体可根据不同的车架类型进行烘干参数调整，确保最终各类型车架烘干硬度均满足要求[2]。

（3）超高车架安全过线技术。车架电泳线采取车架堆垛方式过线。因为电泳线开启后即开始消耗能源，所以提高单位时间内车架产出数量可以有效提升效率，降低能源消耗。针对车架增加堆垛数量后高度增加，带来堆垛、过线、存储和吊运过程中的安全风险随之增加。如何保证超高车架的过线安全是高效率生产的一个技术难题。

①开发车架上件输送超偏载自动检测技术。通过对现有输送滚床进行结构创新设计，采用先进的称重自动平衡检测技术，对总体超重和偏载超出范围的禁止过线，从源头上解决车架堆垛上件摆放不居中、超重造成的过线安全问题。

②设计试制车架轮廓检测装置。实现过线车架的最大轮廓检测，对堆垛车架总高度、宽度超过设计值的禁止过线，解决车架超高超宽造成的过线安全问题。

③非标室体及门洞高度改造。车架堆垛高度增加与现有非标室体及门洞存在干涉隐患，需对非标室体及门洞进行改造。

④设计改进车架安全吊运吊具工装，并优化车架工艺孔位置，保证车架吊运平稳安全。

2.2.2 模拟仿真和能量充分利用，实现低能耗

（1）建立车架涂装线体三维仿真模型（如图1所示），为车架堆垛过线提供模拟分析平台和依据。效率提升增加堆垛层数后，各类线体设备通过性参数均需要考虑车架尺寸、重量等要件重大变化带来的风险。因此，通过开发线体三维分析模型并广泛应用，以提高项目前期方案研究分析效率，降低过线验证的安全风险。

（2）通过软件进行烘干室现状送排风仿真和现场风速测量对比分析，再数模上进行改善仿真分析，确认更优的送风方案，使烘干室内炉温分布更能满足工艺要求，防止烘干炉局部温度过高或过低情况。通过对烘干炉进行热量模拟仿真对烘干预热实现再利用，实现低能耗生产。

2.2.3 关键设备稳定性开发，实现设备可靠性提升

为实现各类型车架堆垛匹配生产，生产线设备的稳定运行尤为关键。通过设备稳定性提升技术研究，保障高效率生产[3]。

（1）开发车架上件输送超偏载自动检测技术。车架电泳线采用堆垛形式过线，如果车架上件摆放不居中、超重，可能在车架输送过程中出现偏载、超重现象导致车架倾斜，从而损坏双轨小车、室体、槽体等设备而发生故障。如图2所示，通过研发设计、安装调试输送滚床称重超偏载检测装置系统，有效解决和预防车架堆垛上件摆放和重量问题造成的设备故障，可提高线体设备的运行稳定性。

（2）双轨小车对轨检测技术。车架电泳前处理电泳采取双轨小车系统，采取滑触线通电和信号传输。因为在酸碱和高湿环境下容易造成滑触线信号故障和对轨故障，所以通过改善电控系统，研发具有毫米级精度的对轨调整检测装置，以提升双轨输送设备的可靠性。

（3）双轨平移车行走轮技术改进。平移车与两端固定轨道对接是双轨小车系统控制的重点和难点。为保障平移车准确对接，顺利接载载物车，轨道对接时设置有辅助对位装置，同时从安装精度上进行控制，包括控制轨道安装精度和小车前后轴安装精度，以控制小车走轮轴夹角不超过±0.1°，从而保障平移车与两端轨道顺利对轨。

（4）烘干链滑撬辅助定位。电泳烘干炉设备属于重点设备。烘干设备故障后，由于需要降温、修复和升温，故障修复时间长，会造成大量的能源消耗和生产损失。车架尺寸大，在烘干炉内输送为横向双链输送，烘干和强冷之间的设备转接均需要车架停位准确，精度需要控制在±3 mm。由于车架重量重、惯性大，难以精确控制，极易造成转接异常，引起停线。通过研究设计开发一种定位结构，在炉内转接点对设备进行复杂定位，定位精度可以控制在±2.5 mm，从而确保烘干炉滑撬转接的可靠性。

（5）整流器设备能力提升。整流器是车架电泳阴极电泳工艺的关键设备。为满足高效率生产需要，车架堆垛数量增加带来了电泳面积增加，电流也随之增大，这样会使整流器出现超负荷过载限流报警。通过详细复核电泳整流器和阳极管负荷能力，可通过对整流器进行新增扩容改造，安装调试实施后，可实现更大面积多层车架的电泳工艺要求，有效解决了电泳工序瓶颈问题。

2.2.4 产品和设备融合性分析，实现质量提升

生产线以车架堆垛的方式进行电泳工艺过线，但由于堆垛上下层结构的关系，可能会产生一定的工艺质量缺陷。通过产品和设备融合性分析，合理设置车架运行过程中的摇摆角度、横向滑移、倾斜方向、仿真模拟以及预烘干优化等，提升车架电泳工艺品质。

（1）车架工艺槽摇摆过线技术。车架前处理电泳为全浸式过线工艺，通过控制优化车架空中输送系统，采用精准编码控制技术，实现在车架前处理电泳工艺过程中进行摇摆动作。经过模拟计算和安全验证，优化设置摇摆角度，实现车架全方位电泳，提升工艺 质量[4]。

（2）车架残液引流装置开发。车架流痕问题会影响车架的质量。流痕产生后，需要打磨补漆处理，增加了人工成本和补漆成本。因此，改善车架流痕质量，减少车架生产成本，是急需解决的难题。通过残液引流装置倾斜过线、人工吹水规范、车架保压优化以及调整烘干速率等各项对策实施，可大幅减少流痕点数，提升车架电泳质量[5]。

2.2.5 控制系统开发，实现智能化生产

车架电泳线的自动化程度是产线实现智能化、信息化以及数字化的基础。通过设备控制系统和中控系统的设计开发，可实现电泳线体智能化生产，提高生产运行效率。

由于生产、工艺、能源等数据统计分析以往采用人工记录，工作量大且容易出错，通过设计开发中控系统，实现产线数据自动统计分析，能够及时查找设备、工艺参数、能源消耗异常，并进行及时修复，确保线体运行的可控。利用制造企业生产过程执行系统（MES）和中控系统生产信息统计，为生产衔接提供依据，实现无缝生产，合理安排生产衔接和物流配送，避免生产等待，提升了单位时间内生产线净产出车架数量，在降低能耗的同时提升生产节拍。通过生产信息的实施监控，对生产、设备、能耗进行分析，可为生产稳定和管理提升提供数据依据。

3 结语

在卡车车架电泳线工艺技术提升研究过程中，通过开发电泳参数自调整技术、多类型车架差异化烘烤、能源再利用、超偏载检测装置、自修正平移车和烘干精准定位装置、残液引流装置等措施，实现了车架电泳的高效率、低能耗，同时具备设备稳定、质量可靠兼具智能化的生产线，在车架电泳线升级改造中具有广泛的推广价值，能够为同类车架电泳线的建设和建设后的改善提供参考。