汽车内饰件涂装生产双线并行前处理设备

    关键词：双线并行；隧道结构；喷淋系统

    0.引言

    汽车内饰件涂装生产线主要承担中高档轿车座舱系统内饰件的表面前处理清洗、底面漆喷涂，属装饰保护性表面涂装。该涂装生产线主要产品为：仪表板、仪表板下体、副仪表板、手套箱等塑料制品。涂装生产线所处的涂装车间为联合厂房的一部分，车间面积受限制，为保证产品生产纲领，在不影响产品工艺要求的前提下，综合考虑投资、运行成本等因素后，整条涂装生产线布置成双线并行的形式。这种工艺布局对喷漆室和烘干室的设备结构影响不大，但双线并行的前处理设备结构与通常情况下的前处理设备结构有较大不同。业主负责实施本项目的项目组主要成员以前曾实施过多条塑料制品的涂装生产线，具有相当丰富的实践经验。对涂装生产线的工艺及设备都有一些针对性的、企业化的、特别的要求，所以这条涂装生产线是一条比较特别的生产线。以下主要对该涂装生产线的双线并行前处理设备进行分析总结。

    1.相关设计参数

    前处理设备机运形式为悬挂链输送机，链速为1.25m/min，工件吊挂间距为1200mm，双线并行。主要工艺参数如表1所示。

2.前处理设备的结构和特点

    2.1前处理设备的基本组成及主要配置

    2.1.1基本组成

    前处理设备为双线并行、悬挂链输送全喷淋处理结构。设备主要组成部分为：隧道体、液槽、喷淋系统、排风系统、加热循环管路系统、风刀吹水系统。

    2.1.2主要配置

    该涂装生产线在保证高效实用、保证产品品质的前提下，更进一步要求经济性。为充分了解业主对涂装生产线配置的偏向性，作者们多次与业主进行技术交流，根据这些信息及技术协议进行设计。前处理设备基本情况如下：

    1.隧道体、液槽、送排风风管、喷淋管路等均采用不锈钢材料制作；

    2.各液槽采用进口电磁阀实现自动补水；

    3.各液槽设置进口3位控制液位控制器，实现低位报警停泵、中位开启电磁阀补水、高位关闭电磁阀停止补水；

    4.槽液加热形式为板式换热器槽外加热，采用进口板式换热器，其换热效率较高，体积较小，但价格却是一般板式换热器的4～5倍；

    5.喷淋泵为不锈钢立式液下泵，加热循环泵为不锈钢管道泵；

    6.选用CV3000型气动调节阀和双支热电阻实现槽液温度自动控制；

    7.疏水阀选用进口倒置桶型蒸汽疏水阀，倒置桶型蒸汽疏水阀是目前最可靠的疏水阀，可长期稳定可靠的工作，并且节约蒸汽能源；

    8.喷淋阀门选用蜗轮蜗杆式不锈钢蝶阀，进水管阀门选用不锈钢法兰式球阀，蒸汽、冷凝水管路选用法兰式截止阀；

    9.前处理设备加热段的隧道体保温，加热液槽保温，蒸汽、冷凝水管路保温。

    2.2前处理设备的最大特点%%双线并行

    双线并行的工艺排布非常适合柔性生产，可以根据生产量的大小，选择仅启动一条生产线进行生产，或选择同时启动两条生产线进行生产，可有效降低设备运行成本。单通道悬挂链输送的全喷淋前处理设备已是相当成熟的技术，那么双线并行悬挂链输送的全喷淋前处理设备与其有何不同之处？设计中需要特别注意一些什么问题？以下分别作介绍。

 2.2.1隧道结构

    在总体结构上，双线并行的前处理隧道应该与通常的单通道前处理隧道是一样的。由型钢制成龙门框架；由不锈钢折边壁板拼焊成隧道体；隧道顶部壁板有一定斜度，防止凝结水滴落污染工件；隧道底部也是有一定斜度的淌水板，然后通过落水管与液槽连接；人工吹水段设出入门，隧道内设置照明灯、不锈钢格栅板和集水盘；加热段设置检修门及维修照明灯。不同之处在于下列3点：①中间隔板：根据车间组织生产的特点，显然应该设置中间隔板将隧道体从当中分隔为二条相对独立的隧道较为合理。通常情况下，喷淋管是固定在隧道壁板上的，设置中间隔板后，对两条生产线的喷淋管的固定也是有好处。但是“无依无靠”的中间隔板还需承受顶板及两条隧道喷淋管的一半的质量，所以需要特别注意中间隔板的稳定性问题。

    如图1所示，在隧道长度方向设置一根150mm×50mm×15mm的折弯“C”型钢，中间隔板安装在折弯“C”型钢上，在中间隔板的上部折边处设置加强筋板，这样中间隔板与顶板就牢固地连接在一起了，但是由于顶板被悬挂链断开，这个“Y”形的小整体仍不够稳定，所以还需要用槽钢将顶板与龙门框架连接在一起，这样小整体就稳定了。另外，在折弯“C”型钢的底部还需要钻一些小孔放水，以防积水，增加隧道质量。

图1 中间隔板安装示意图

由于隧道较长，为了检修方便，应在中间隔板的适当位置也设置一扇检修门。②底板加强：隧道底部的淌水板，在设备停车检修时是作为维修通道供人行走的，需要承受一定的质量；而在正常生产时，淌水板应该保证平整无凹凸，以使淌水顺畅。双线并行的前处理隧道比一般的单通道前处理隧道宽1.0～1.2m，所以需要特别考虑隧道底部的加强问题。通常单通道的前处理隧道底部淌水板是利用45mm×45mm折弯角钢每隔大约400mm进行加强的。对于宽度较大的双线并行前处理隧道底部的淌水板，从经济实用的角度考虑，仅在淌水板可能变形最大的地方改用50mm×30mm×20mm折弯“C”型钢代替45mm×45mm折弯角钢进行加强，其他地方仍用45mm×45mm折弯角钢进行加强，这样就能起到很好的加强作用了。如图2所示。

图2 隧道淌水板加强示意图

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    本前处理设备前三个加热工位的隧道体是需要保温的，由图2可看出，隧道底部淌水板用50mm×30mm×20mm折弯“C”型钢加强非常利于隧道底部的保温层的固定。

    ③导向装置：本涂装生产线生产的产品都是塑料制品，所以工件特别轻，相应的吊挂工件的吊具也很轻巧。如此轻巧的一挂工件能顺利通过一排排的喷淋管和风刀吹水吗？为保证工件能安全顺利通行，在本前处理设备喷淋段和风刀吹水段的隧道内，根据吊具形状特性设置有简易导向装置。如图3所示。需要注意的是，隧道入口处的导向装置应设计成喇叭口，以便吊具顺利进入。

图3 导向装置

 2.2.2喷淋系统

    对于喷淋系统，由于双线的生产是不均衡的，最好的方案是分别设置两个喷淋泵和两套喷淋系统，两条生产线可无干扰地各自组织生产，但是这样既增加了设备投资，同时增加了设备占地面积和设备运行成本。如果按照通常单通道前处理设备进行设计，即采用一个喷淋泵和一套喷淋系统，那么在仅启动一条生产线进行生产时，另一条生产线的喷嘴就在“盲喷”，对于前三个槽液需要加热的工位来说，不但增加了能耗，而且还增加了蒸汽外溢污染车间环境的危险性。简单的解决办法就是共用一个喷淋泵，但在喷淋泵的出口分两条支路，分别连接到两条隧道的喷淋支管上，两条支路上均设置一个阀门，由阀门的开关来管理两条生产线喷嘴的启动和关闭。一个值得注意的问题是喷淋管路旁路的设置。通常单通道前处理设备，对于加热液槽，喷淋旁路的管路管径比喷淋总管管路管径小1～2档，对于不加热液槽，可不设置喷淋旁路。但在双通道前处理设备中每个液槽都必须设置喷淋旁路，而且管径不宜偏小。因为，这个旁路并不仅仅是起加热循环搅拌和调节泵流量的作用，而且起到重要的分流作用。当仅启动一条生产线进行生产时，喷淋泵的一半流量通过一条生产线的喷嘴喷出后经落水管落回液槽，而喷淋泵的另一半流量并不是经过另一条生产线的喷嘴和落水管落回液槽的，而是通过旁路这一“捷径”直接回到液槽中，这样就大大的减少了能量损耗和蒸汽外溢。通过三个蜗轮蜗杆式蝶阀的切换，可以很方便可靠的实现这一操作，参看图4。

图4 喷淋系统

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    2.2.3排风系统

    双通道隧道就意味着隧道一个端部有两个门洞、隧道顶部有两条毛刷缝，那么排风系统是分别独立设置的两套系统还是共用一套系统？单考虑经济适用性，肯定是共用一套系统较合适。那么这套排风系统是否也需要设置风阀和变频风机来实现喷淋系统的那样的调节功能呢？再进一步考虑可知，一工位对应一个液槽，隧道体双通道的下部肯定是连通的，也就是说中间隔板没有向下延伸到隧道的最底部。当仅启动一条生产线进行生产时，热水汽也必然会从中间隔板下部钻到隔壁没有进行喷淋生产的隧道内，然后从门洞处及毛刷缝溢出。所以，无论是仅启动一条生产线进行生产，还是同时启动两条生产线进行生产，只要前处理设备开机运行，两条通道就都应该有排风措施，排出水汽。也就是说，无论从经济适用性考虑，还是从设计合理性考虑，加热段的排风系统只需设置一套，而且无需设置风阀和变频风机调节，节省投资，节省占地面积，也节省运行成本。

2.2.4管路系统

    一个工位对应一个液槽，一个液槽对应一套加热系统，这与通常的单通道前处理设备是一样的。槽液加热是采用板式换热器槽外加热的，为节省空间，板式换热器和冷凝水排放管路均被布置在前处理隧道的下面，蒸汽管路布置在隧道体的背面，这样主操作面就显得比较整齐美观。如图5所示。

图5 前处理槽液加热系统__

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    2.3前处理设备的另一特点———风刀吹水

    一般前处理设备的机械吹水工位是利用压缩空气，通过软管和吹嘴吹去工件表面积水的。这种机械吹水方式具有一定局限性，软管和喷嘴的位置根据某一工件的形状特性调整到最佳状态后，一旦工件品种发生变化，工件的形状特性就变化了，软管和喷嘴位置就需要重新进行调整，否则吹水效果肯定不佳，这样组织生产较麻烦，所以这种吹水方式比较适用于产品品种单一的生产线。本涂装生产线生产的产品多种多样，所以不适合采用这种方式。本前处理中的机械吹水工位是利用风刀吹水，也就是在送风风管上开可调节的条形缝，利用风速及风压吹去工件表面的积水。风刀吹水系统主要由一个送风风箱、一台排风风机及风管组成。送风风箱和排风风机均放置在隧道背面的钢平台上。排风风机的排风口设置在风刀口的前面，以排出隧道内部分水汽。送风风机为双进风风机，放置在送风箱内，送风风箱设送风口、回风口和新风口，回风口及新风口设有调节风阀。新风口补充的新风风量应与排风风机的排风风量相当。新风口设有袋式过滤器，车间风经过滤后进入送风风箱，过滤等级为中效F5级。风刀吹水系统示意图如图6所示。

图6 风刀吹水系统示意图

3.需注意的问题

    3.1风刀吹水系统风压

    设备调试过程中，槽液升温及温控情况良好；喷淋系统也符合设计要求；喷嘴的喷淋角度调整后，开启排风系统，基本没有蒸汽外溢情况。但是在风刀吹水处遇到一些小麻烦：轻巧的工件在此处前进相当困难。从另一方面看，这一现象正好证实了设置导向装置的必要性。调试中，将新风口和回风口的多页调节阀均调小，同时将风刀口条缝宽度调整到最宽状态，用风速仪实测风刀口风速约为25m/s，在业主认可的设计范围内，但是仍没有解决问题。最后在送风风管上开Φ30mm泄污圆孔，这一现象才得到明显改善，工件行进顺畅，吹水效果也能达到要求。分析原因，应该是风机的风压偏高，今后风机风压的选择需综合考虑多种因素，以保证符合设计要求。

    3.2液槽立脚结构

    本涂装生产线的液槽结构形式与通常的单通道全喷淋结构前处理设备的液槽结构形式是一样的。这种液槽立脚结构是由8mm厚的钢板拼焊成“工”字型支撑整个槽体的，这种立脚结构很结实，比较适用于槽容积较大的大型液槽，但是制作费料费时，安装就位时找平麻烦，如图7所示。由于本涂装生产线生产的产品均是塑料制品，塑料制品的前处理工艺相对铁质产品的前处理工艺要简单很多，而且每道工序的处理时间也短，所以本涂装生产线中的前处理设备的液槽槽容积相对也较小，采用通常的这种立脚结构并不是很合适。今后的设计中，遇到槽容积较小的液槽，立脚结构有待改进，也应相应设计得简洁一些。

图7 液槽立脚结构

3.3结构加强

    本设计中隧道底部淌水板的加强是经过特别考虑的，设置了一根50mm×30mm×20mm的折弯“C”型钢代替45mm×45mm折弯角钢进行加强，以增加淌水板强度。但是在人工吹水工位底部的集水盘处，却没有考虑加强问题。淌水板在设备停车检修时是作为维修通道使用的，需要承受一定质量，所以需要特别加强，而集水盘上设有格栅板，即使停车检修集水盘也是不需要承受质量的，仅仅是生产时需要承受薄薄一层水的质量而已，集水盘为什么需要加强呢？因为施工需要。8.5m×2.6m大的集水盘，施工时要在集水盘上安装格栅板，不踩踏在集水盘上，施工工人是无法进行施工的。其他设备中也有很多类似的情况，设备设计中，除考虑结构需要外，还应考虑到施工需要。另外，由于制作工艺的不同，结构加强可能也会有一些不同的要求。一般情况下，前处理设备的框架壁板结构都是在施工现场进行焊接拼装的，先架起龙门架，再以龙门架为依托，一块一块将壁板焊接拼装而成。但本项目中，制造商将前处理设备的隧道体在厂内分段制成后，运到施工现场，在现场架起龙门架后将隧道体一段一段的焊接拼装而成。没有龙门架的依托，壁板本就不稳固(本前处理设备双线并行的特殊性，中间隔板和顶板更是不稳固)，再经过运输，在没有对壁板进行特别加强的情况下，隧道体变形较大。在今后的设备设计中，应考虑到设备的制作工艺，如有需要应在技术要求里注明制作工艺，如“本设备现场焊接拼装”等字样。