钣金喷涂生产模式变革

2022-11-12蒋鑫强曲修波毛伟董梦娟格力电器石家庄有限公司

钣金与制作 2022年10期

文/蒋鑫强，曲修波，毛伟，董梦娟·格力电器（石家庄）有限公司

目前，空调外机钣金件的喷涂自动化作业已经屡见不鲜，然而在自动化线体的推广过程中，几乎以简单的重复为主，在原有基础上的突破升级较为匮乏。随着精益生产思想的不断渗透，各相关行业在生产过程中，发现旧有模式存在巨大的精益改善空间。以空调钣金件生产为例，物流生产模式传统、空调大壳体的吊挂摘取靠人工操作完成等问题严重制约着效率的增长。本文针对空调各大壳体零件的吊挂喷涂，通过利用流程分析与工具应用及自动化等手段，从挂具结构优化、一个流传输送线、自动挂料与摘料等方式来消除低效与浪费，实现钣金喷涂生产模式的变革。

空调壳体零件吊挂喷涂介绍

由于粉末涂料具备四“E”即Energy（节能）、Environment（环保）、Economy（经济）、Effect（高效）的优点，在行业内广泛使用。其中以热固性纯聚酯粉末涂料最为常用，属Primid体系环保粉。自动喷涂线如图1所示，采用电晕放电喷枪，由静电发生器产生50～90kV高压，电极针尖端放电将喷枪口周围空气电离，粉末通过时带上负电荷，工件接地，因此粉末通过库伦力吸附在工件上。而在喷涂前，需要经过多环前处理工序，重点清除钣金零件表面油污、灰尘，磷化处理能够提高防腐能力及基材与涂层的附着力。喷涂后还需经过熔融、留平、交联固化三个阶段才能发挥其防腐性能。喷涂工艺流程如图2所示。

图1 自动喷涂线

图2 喷涂工艺流程

喷涂生产模式变革的应用

在旧有喷涂生产线的基础上，重点从挂具结构优化、后工序精益物流以及自动上下料展开对变革工作进行叙述。

挂具结构优化的应用及解决方案

空调外机进行喷涂的六类常用零件分别为：底盘，左、右侧板，阀门支架，外罩和顶盖，需要三种挂具进行吊挂喷涂生产。其中，底盘专用一种挂具，左侧板专用一种挂具，右侧板、外罩、顶盖、阀门支架共用一种挂具，分别如图3、图4、图5所示。由于采用双线体轮换生产模式，需要频繁切换挂具、物料及转线换线生产，造成因现场混乱产生的管理浪费、频繁点停产生的产能浪费、转线换线产生的等待浪费。

图3 底盘专用挂具

图4 左侧板专用挂具

图5 右侧板、外罩等专用挂具

空调各大壳体零件的吊挂喷涂生产模式存在精益改善空间，针对以上问题需进行挂具结构的优化改善。项目团队创新提出将原来的外罩、右侧板、阀门支架、顶盖四类零件三齐套的吊挂方式，升级为外罩，左、右侧板，阀门支架，顶盖，底盘六类零件两齐套的吊挂方式。经过不断的现场验证、优化调整，最终完成挂具的结构设计，实现所有壳体零件在通用挂具上的吊挂生产，如图6所示，有效解决了因频繁切换挂具、物料及转线换线产生的问题。同时，结合新型挂具的尺寸，对喷涂线悬挂链进行调整。新型挂具投产后，节距由原来的0.65m缩短至0.54m，挂点数由1.5个/米提高至1.75个/米，实现增效17%，节省水、电、气等能耗费用120万元/年。

图6 通用挂具

喷涂前后工序精益物流应用及解决方案

因喷涂物流生产模式落后，造成前后工序生产不连贯。底盘，左、右侧板，阀门支架，外罩与顶盖六类零件在各区生产完成后，首先需要收料装车进入冲压库房，然后物控班人员根据喷涂班生产计划配送各零件至喷涂线边，如图7所示，再通过牵引车进行满车和空车的往返转运。而喷涂生产成品经下料装车后首先进入喷涂库房，物控班人员再根据总装计划备料至配发区，如图8所示。其中，底盘、外罩、顶盖三类零件体积大、定容少、占空间，频繁转运倒车作业时操作不便；左、右侧板、阀门支架三类零件体积小、定容大、重量大，频繁转运倒车作业时费时费力。同时，整个生产流程中存在重复搬运、周转作业，搬运浪费明显。另外，落后的物流转运模式导致现场存在大量周转工装车，造成现场混乱，管理浪费。

图7 底盘点焊到喷涂

图8 底盘喷涂到总装

现存物流生产模式存在较多浪费，针对以上问题需进行喷涂前后工序精益化物流改善。为满足空间要求，首先，对一楼喷涂线进行延长改造，如图9所示，即将喷涂环线北移14m，提供更大的空间进行上下料作业；其次，对二楼喷涂线进行加高改造，如图10所示，使喷涂线内侧下料后的零件可以顺皮带线有序流出。

图9 一楼延长喷涂线

图10 二楼加高喷涂线

在喷涂线改造的基础上，规划前后工序精益化物流改善项目。首先，结合车间整体布局，进行喷涂前工序即冲压、点焊线体位置调整，规划皮带线一个流线路。喷涂前工序包括三类大壳体零件从冲压、点焊到喷涂一个流不落地传输，分别是外罩三次元及机械手线冲压到喷涂皮带线一个流（图11、图12）、顶盖冲压到喷涂皮带线一个流、底盘点焊到喷涂皮带线一个流。

图11 外罩三次元线冲压到喷涂

图12 外罩机械手线冲压到喷涂

然后，规划喷涂后工序五类大壳体零件由喷涂下线到总装的一个流线路。喷涂后工序包括底盘喷涂到总装线边一个流（图13），外罩喷涂到总装吊篮一个流，左、右侧板喷涂预装到总装吊篮一个流，顶盖喷涂预装到总装吊篮一个流。

图13 底盘喷涂到总装

通过完成三类大壳体零件的冲压、点焊到喷涂上线的一个流，五类大壳体零件由喷涂下线到总装的一个流的生产模式，取代了原始的人工反复周转的作业方式，消除物流断点，减少搬运、库存浪费。

自动化上下料的应用及解决方案

空调各大壳体零件的吊挂、摘取均由人工操作完成。由于挂具长期使用易变形、挂针喷涂次数增加变粗、喷涂线线速高、运行过程零件晃动等因素，需要人工进行吊挂摘取，如图14、图15所示，一直未实现各零件的自动上下料，喷涂上下料岗位也成为最为密集的作业岗位之一。喷涂线每班产量达8000件以上，需要工人频繁转身弯腰作业，劳动强度大，易疲劳。

图14 顶盖人工上料

图15 右侧板人工下线

现存上下料生产模式人工投入成本高、劳动强度大，针对此问题需进行自动化革新改善，最终突破攻关喷涂线自动挂料与摘料。另外，前期挂具结构的更改也为实施喷涂零件自动上下线提供了一定基础，新型挂具结构两齐套吊挂方式相比三齐套吊挂方式摘料难度降低。顶盖的吊挂取消了传统的挂针吊挂方式，使得对顶盖吊挂、摘取操作的精度要求降低，有效减少了影响因素，提高了自动化作业的稳定性。同时基于前期一个流生产模式的建立，对接开展喷涂零件自动上下线项目，其中包含顶盖冲压到喷涂一个流皮带线末端机器人自动抓取上线，底盘喷涂到总装线边一个流皮带线前端机器人自动抓取下线，左右侧板、外罩、顶盖喷涂到总装吊篮一个流皮带线前端机器人自动抓取下线，取代喷涂线人工上下料岗位6个，减轻了工人劳动强度，消除四高岗位，如图16所示。