卡車車廂電泳涂裝車間設(shè)計

1、專業(yè)工藝課程設(shè)計題 目：卡車車廂電泳涂裝車間設(shè)計系：化學(xué)化工學(xué)院專業(yè)：應(yīng)用化學(xué) 班級: 學(xué)號：學(xué)生姓名：導(dǎo)師姓名：完成日期： 2013年11月8日-2013年12月1日.緒論41. 1.電泳涂裝的發(fā)展史412電泳設(shè)計原則41.3設(shè)計前提5二、電泳涂裝工藝設(shè)計52. 1陰極電泳的原理及特點 52. 2陰極電泳的基本流程 6三、電泳涂裝設(shè)備與計算93. 1電泳涂裝設(shè)備 93. 2電泳涂裝設(shè)備的計算11四、設(shè)計小結(jié)12五、參考文獻12、緒論1.1電泳涂裝的發(fā)展史電泳涂裝(electro-coating)是利用外加電場使懸浮于電泳液屮的顏料和樹脂等微粒定 向遷移并沉積于電極之一的基底表面的涂裝方法。電

2、泳涂裝的原理發(fā)明于是20世紀(jì)30年代 末，但開發(fā)這一技術(shù)并獲得工業(yè)應(yīng)用是在1963年以后，電泳涂裝是近30年來發(fā)展起來的一 種特殊涂膜形成方法，是對水性涂料最具有實際意義的施工工藝。具有水溶性、無毒、易于 自動化控制等特點，迅速在汽車、建材、五金、家電等行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。由于其具有優(yōu) 良的防腐蝕性、高泳透率、高流平性、高裝飾性且涂裝白動化程度高、涂裝污染少等特點， 不但應(yīng)用在汽車行業(yè)中，還廣泛地應(yīng)用在其它行業(yè)屮。如在建筑材料屮，防火門、鋼窗等涂 裝耐候性好的雙涂層的環(huán)氧樹脂陰極電泳涂料，鋼制家具和間壁材料使用丙烯酸樹脂系陰極 電泳涂料。在五金行業(yè)屮，電泳鎖具、金屬眼鏡架、自行車部件、文具、皮

3、箱扣、打火機等 用品，均取得了令人滿意的效果。目前應(yīng)用比較廣泛的主要是陰極電泳涂裝。陰極電泳涂裝最先在美國應(yīng)用。早在20世紀(jì)60年代屮期徳國basf公司和美國ppg公 司首先進行了陽離子型樹脂的合成(即陰極電泳的研究)0 1971年美國的ppg公司開始應(yīng)用 第一代陰極電泳漆。先在菲利普公司的電冰箱、洗衣機以及干燥機等耐腐蝕性能要求高的家 用電器上作底漆。1976年6月美國通用汽車公司將汽車部件采用ppg公司第二代陰極電泳 漆(ced-3002s)獲得成功。1977年開始止式用陰極電泳漆為底漆來涂裝汽車車少?；陉?極電泳涂裝過程產(chǎn)綸陽極溶解、陽極電泳涂膜的耐腐蝕性較低，而陰極電泳涂膜的耐腐蝕性

4、 能優(yōu)良、能成倍地提高汽車車身的使用壽命，陰極電泳涂裝工藝得到快速普及。1978年美 國通用汽午公司和福特汽年公司基本上把原來使用的65條陽極電泳涂裝生產(chǎn)線改用新的陰 極電泳涂裝生產(chǎn)線。1977年日本和英國由美國ppg公司引進技術(shù)以后，他們的汽車涂裝從 19781979年也向陰極電泳涂裝轉(zhuǎn)化。到1978年底初步統(tǒng)計，世界上約有120調(diào)陰極電泳 涂裝牛產(chǎn)線，其中美國有70條以上，fi本有20條，歐洲有10條。至1985年，汽車車身的 陰極電泳化率達90%以上，至今全世界大量流水線生產(chǎn)的汽車車身幾乎100%都采用陰極電泳 涂裝打底。1. 2電泳設(shè)計原則為使電泳涂裝車間設(shè)計能充分體現(xiàn)先進、合理、經(jīng)濟

5、、可靠，在設(shè)計過程屮必須遵循以 下設(shè)計原則：(1) 根據(jù)產(chǎn)量的人小、產(chǎn)品特點、上下加工工序之間的關(guān)系和運輸距離等因素，涂裝 工作的如點應(yīng)盡可能集中，以節(jié)省投資，方便管理，提高工藝和機械化的水平。一般涂裝車間是易產(chǎn)生大氣污染和火災(zāi)危險性的場所，因此應(yīng)盡可能將涂裝車間設(shè)置在 與加工裝配車間相隔離的具有防火能力的廠房內(nèi)或獨立的建筑物內(nèi)。在多層建筑物內(nèi)涂裝車 間應(yīng)設(shè)登在邊跨，以保證由車間可直接向外撤離。(2) 工藝設(shè)計應(yīng)掌握先進、合理、經(jīng)濟、可靠的原則，努力推廣、采用節(jié)能、低污染和無污染型的涂裝技術(shù)和裝備，使新的涂裝乍間在各項技術(shù)、經(jīng)濟指標(biāo)方血都具有較先進的 水平。工藝水平過低，必然會造成勞動生產(chǎn)率低

6、，勞動強度大，能源和材料消耗大，涂層質(zhì) 量低，有吋占地面積大；工藝水平過高，則會造成投資過大，設(shè)備的生產(chǎn)能力不能充分發(fā)揮。 因此，應(yīng)權(quán)衡利弊，統(tǒng)籌考慮。1. 3設(shè)計前提1.3. 1生產(chǎn)能力、車身尺寸和輸送方式被涂物尺寸（長x寬x高）：7. 3mx2.2mx2.4m （5噸卡車標(biāo)準(zhǔn)）生產(chǎn)綱領(lǐng)：10萬輛/年凈生產(chǎn)能力：400輛/d,工作吋間：23h/do （三班制）每年工作時間:250 d工位年時基數(shù)：5750 h維修損失時間：4%涂裝標(biāo)準(zhǔn)：yes電泳標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備年時基數(shù)：5520 h生產(chǎn)節(jié)奏：t = 60552085%95%/100000 = 2. 65分鐘/臺。輸送方式：前處理、電泳線采用擺桿輸送

7、機；車底噴涂采用反向滑橇；小涂、面漆噴涂 線及其他部分采用滑橇輸送系統(tǒng)。2.1.2車身涂層質(zhì)量要求滿足卡車的涂層質(zhì)量要求。電泳底漆、屮涂漆和面漆的涂膜厚度的要求不一樣，電泳漆: 外表面218um,內(nèi)部空腔211卩m；屮涂：外表面3040um,內(nèi)表而1520u m；面漆： 金屬底色漆1220 h m或素色漆2025 » m,清漆3550 u m0二、電泳涂裝工藝設(shè)計2.1陰極電泳的原理及特點1. 與傳統(tǒng)的溶劑型涂料和其它浸涂、噴涂水性烘烤漆相比，陰極電泳涂料具啟無可比 擬的優(yōu)越性:涂底漆工序可實現(xiàn)完全白動化，適用于人流水生產(chǎn);可得到均一的膜厚;泳透性 好，提髙了工件內(nèi)腔的防腐蝕性，尤其

8、是陰極電泳涂膜的耐腐蝕性;涂料利用率高;安全性比 較高，是低公害涂料滁膜的外觀好，烘干時有較好的展平性。2. 與陽極電泳涂裝法相比，它具有如下優(yōu)點:與被涂物不發(fā)牛陽極溶解，使涂膜與底材 的附著力和防腐蝕性能均有所提高；漆基屮含冇防止底材腐蝕的基團（如含氮基團），耐腐蝕 性和泳透力均高于陽極電泳涂料，因而使被涂物的內(nèi)腔和焊縫泳涂得更好。2. 2陰極電泳的基本流程序 號工序名稱處理方式工藝參數(shù)備注時間(min)溫度(°c)1滑橇鎖緊檢查+預(yù)清理 轉(zhuǎn)掛至前處理輸送鏈自動+手工rt推桿懸鏈一般不帶滑橇2前處理如采用旋轉(zhuǎn)輸送機，設(shè)備 長唐可縮短約20%2. 1熱水洗噴0. 550 土 52.2

9、預(yù)脫脂噴0. 5-1.050±52.3脫脂浸350±52.4水洗噴0.5rt2.5水洗浸浸入即出rt出槽噴新鮮工業(yè)水2.6表面調(diào)整浸浸入即出rt2. 7磷化浸340±52.8水洗噴0.5rt2.9水洗浸浸入即出rt出槽噴新鮮工業(yè)水(2. 10鈍化浸浸入即出rt(2. 11水洗噴0.5rt2. 12循環(huán)純水洗浸浸入即出rt2. 13潔凈純水洗噴0. 25rt純水電導(dǎo)wious3瀝干自動4電泳涂裝如采用旋轉(zhuǎn)輸送機，設(shè)備 長度可縮短約20%4. 1陰極電泳浸3. 0-4. 028±1出槽噴4. 2槽液或新鮮uf 液+純水4.2uf液洗噴0.5rt補加4. 3的

10、槽液4.3uf液洗浸浸入即出rt4.4潔凈uf液洗噴0. 1-0.2rt布置在4. 3的出口4. 5循環(huán)dt水洗浸浸入即出rt4.6潔凈di水洗噴0. 10. 2rt布置在4. 5的出口5瀝干/轉(zhuǎn)掛6電泳烘干熱風(fēng)循環(huán)30車身180保溫20分7強冷強制冷卻車身w50緩沖電泳烘干后設(shè)有跑空緩沖線8滑橇解鎖自動rt9電泳察檢查/飯金修整手工$20離線鍍金修補手工$20間歇10轉(zhuǎn)掛自動車身離開底漆滑橇底漆滑橇返回/存放11上遮蔽手工$2012噴車底防護涂料自動+手工22013下遮蔽手工22014轉(zhuǎn)掛自動320車身放到面漆滑橇上15焊縫密封膠手工m2016鋪瀝青墊片手工220(17)聚氨酯噴涂自動$20

11、(18)膠烘干熱風(fēng)循環(huán)15140(19)強冷強制車身w50緩沖烘t后設(shè)跑空緩沖線audit手工離線工位20電泳檢查，打磨手工220電泳離線打磨220間歇21中涂準(zhǔn)備室手工32022擦凈+氣封自動22023噴屮涂22023. 1手工噴涂手工32023.2口動噴涂自動22023.3檢杳補噴手工22024晾丁32025中涂烘干熱風(fēng)循環(huán)30車身150保溫20分26強冷強制冷卻車身w50緩沖中涂烘t后設(shè)跑空緩沖線27中涂檢查/打磨手工320中涂離線打磨手工220間歇28面漆前編組29面漆準(zhǔn)備室手工22030擦凈+氣封口動n 2031噴面漆22031. 1手工噴涂手工22031.2白動噴涂白動n 2031

12、.3檢查補噴手工22031.4水性漆預(yù)留31.5手工噴涂手丄$2031.6自動噴涂自動m2031. 7檢查補噴手工32032晾干$5$2033而漆烘干熱風(fēng)循環(huán)30車身140保溫20分34強冷強制冷卻車身w50緩沖ifii漆烘干后設(shè)跑室緩沖線35檢查、修飾手工320點修補手丄$20間歇大返修準(zhǔn)備手工$20間歇大返修去血漆噴漆窣audit手工離線工位36安裝裝飾件、成品標(biāo)識手工32037面漆后編組38轉(zhuǎn)掛車身離開面漆滑橇面漆滑橇返回，存放39噴蠟，涂黑漆手工22040送總裝車間三、電泳涂裝設(shè)備與計算本設(shè)計中的卡車車身底漆涂裝均采用陰極電泳涂裝工藝。由于電泳涂裝相關(guān) 設(shè)備多，口動化程度高，參數(shù)控制復(fù)

13、雜，因此，搞好電泳涂裝設(shè)備的管理和工藝 控制，對保證電泳涂裝線的止常運行和涂裝質(zhì)量非常重要。3. 1電泳涂裝設(shè)備電泳涂裝各單元設(shè)備主要包括以卜幾個部分（1）槽液循壞系統(tǒng)電泳漆是液-液-固三相混合的懸濁液。原漆固體份含量較高，粘度大，穩(wěn)定 性相對較好，可長期存放（一般為36個月）。配制成槽液（即工作液）后，固 含量較低，粘度明顯下降，穩(wěn)定性也變差，要保證槽液處于長期穩(wěn)定均一狀態(tài), 就需外加機械力循環(huán)攪拌槽液。一般循環(huán)攪拌方式可分為槽內(nèi)循環(huán)和槽外循環(huán)兩 種。由于安裝位置等因素的限制，目前均采用槽外循環(huán)方式，或以槽外循環(huán)為主、 輔以局部槽內(nèi)循壞。槽外循環(huán)采用槽體外設(shè)置循環(huán)管路，由循環(huán)管路上配置的循

14、環(huán)泵提供機械能，使槽液由槽內(nèi)底部的循環(huán)噴嘴噴出，槽液在槽體底部處于湍動 狀態(tài)，整體處于流動狀態(tài)。（2）槽液熱交換系統(tǒng)槽液的循環(huán)攪拌需要外加機械能，最終將轉(zhuǎn)化為熱量；電泳涂裝過程是一個 放熱過程，放熱量較大。當(dāng)這些熱量大于槽液的散熱量時，槽液溫度將不斷升高; 反之，則槽液溫度不斷下降。采用在循壞管路中設(shè)置換熱器，一般選用板式或列 管式。冷卻介質(zhì)選用7-10oc的冷水，加熱介質(zhì)選用40-45r的溫水。如廠房內(nèi)環(huán) 境溫度能保證在10°c以上，可不考慮加 熱。由于夏季很難保證冷卻水的溫度， 常采用冷凍機組或冷卻塔來提供冷量。換熱系統(tǒng)的冃的是控制槽液溫度，通過換 熱介質(zhì)與槽液交換熱量來實現(xiàn)。換

15、熱量的大小與換熱器的工藝參數(shù)有關(guān)，也與換 熱介質(zhì)的進口溫度和流量、槽液的流量有關(guān)。（3）陽極系統(tǒng)其作用是將陽極與槽液隔離，防止因金屈陽極的溶解而污染槽液；排除多余 的酸，避免在槽液中積累。目前均采用陽極隔膜工藝，一般由極板、極罩、極液 循環(huán)管路、泵、貯槽、去離子水供給管路、參數(shù)控制系統(tǒng)等組成。陽極系統(tǒng)在電泳槽中采用陽極隔膜將陽極板、陽極液與槽液分隔開，形成單 獨的系統(tǒng)；由于陽極隔膜是一種半透膜，具有選擇透過性，因此陽極液與槽液z 間并不是完全隔離的，槽液中部分組份可以滲透到陽極液中（4）超濾系統(tǒng)超濾系統(tǒng)的作用是產(chǎn)出超濾液，為后沖洗提供清洗液；回收電泳漆；控制槽 液組份。超濾裝置的核心是超濾膜，

16、超濾膜口前有卷式、管式、板式、中空纖維 式等，其中卷式超濾膜組件具有體積小、膜面積大的優(yōu)點，已開始普及。槽液通過超濾器被濃縮后回到主槽，同時分離出清液（即超濾液），該清液 用丁清洗濕漆膜表面的浮漆后返回主槽中。這個過程即保證了槽液容積不變，又 達到了清洗和冋收的目的。（5）直流供電系統(tǒng)直流供電系統(tǒng)目的是為電泳施工提供直流電。冃前均采用恒定電壓的方式, 通過直流穩(wěn)壓電源將交流電變?yōu)橹绷麟?，在電泳施工過程中選定某一電壓值進行 涂裝。直流供電系統(tǒng)是由直流電源、陰極匯流排、掛具和工件、電泳槽液、陽極膜、 陽極液、陽極管、陽極匯流排等元件組成的串聯(lián)電路，而每個掛具之間、每個陽 極管z間則是并聯(lián)的。（6）

17、后沖洗系統(tǒng)后沖洗系統(tǒng)目的是沖洗沾附在濕漆膜表面的浮漆、氣泡、顆粒等，保證烘干 后的漆膜外觀質(zhì)量；回收浮漆，提高漆的利用率。該系統(tǒng)有噴淋和浸洗兩種方式, 一般電泳線常采用噴浸結(jié)合的工藝。沖洗液采用超濾液和去離了水，其中超濾液 沖洗起到了冋收浮漆、減少排放量的作用。（7）烘干系統(tǒng)其冃的是使?jié)衿崮そ宦?lián)固化，形成最終漆膜。它是通過外加熱源，將熱量傳 遞到工件表面，使?jié)衿崮囟壬仙?，達到交聯(lián)固化溫度。按熱源種類，町分為電 加熱、燃料加熱等；按加熱方式可分為直接式、間接式；按熱傳導(dǎo)方式可分為輻 射加熱、對流加熱等。濕漆膜的固化是一個化學(xué)反應(yīng)過程，也是一個吸熱過程， 需要吸收能量，從而改變分子結(jié)構(gòu)。固化的結(jié)

18、果是使小分子形成大分子，使漆膜 齊項性能得到保證。需要吸收的能量由固化溫度和固化時間來衡量，固化溫度和 固化時間有具體的控制范圍，固化溫度一般為170-180°c,固化時間一般為 20-30mino（8）加漆系統(tǒng)加漆系統(tǒng)的作用是向槽內(nèi)補加新漆，使槽液固含量保持平衡。通常采用帶 攪拌的不銹鋼釜，攪拌熟化后經(jīng)加料泵打入電泳槽中。電泳漆在制造過程中要加 入低沸點溶劑，同時對于雙組份電泳漆色漿和乳液需要混均，單組份電泳漆需要 分散調(diào)配，這就是熟化的目的。在這個過程中熟化時間就是控制點。（9）輔助系統(tǒng)輔助系統(tǒng)的管理包括掛具的淸理維護、輸送鏈接油盤的淸理維護、輸送鏈鏈速的控制及備用槽及倒槽檢修淸

19、理。3. 2電泳涂裝設(shè)備的計算電泳涂裝設(shè)備的計算主要包括槽體尺寸、噴漆室大小的計算。3.2.1槽體尺寸的計算(1) 主槽長度的計算根據(jù)涂件尺寸及產(chǎn)量，10萬臺/年卡車車身的電泳涂裝槽體應(yīng)選用固定式。 固定式電泳涂裝設(shè)備的主槽長度按下式計算：l = 1 + 2 (lt + 12 + 8 + 13)式中，l為主槽長度；1為掛件最大長度；h為掛件至電極間的距離，以掛 件安全出入槽為準(zhǔn)；l為電極至槽內(nèi)壁間的距離，一般為080mm； 6為槽壁夾 套厚度，一般為150儷300mm； h為槽外壁至支撐型鋼外沿的距離。根據(jù)客車車身電泳條件,令 1=7. 3m l.=0. 3m l2=0. 3m 8 =0. 2

20、m l3=0. iml = 7. 3+2 (0. 3+0. 3+0. 2+0. 1) =9. im(2) 主槽寬度的計算電泳涂裝設(shè)備的主槽寬度按下式計算：b = b + 2(bi + b2 + b3 + 8 )式中，b為主槽寬度；b為掛件最大寬度；4為掛件之電極間的距離，以掛 件安全出入槽為準(zhǔn)；b?為電極至槽內(nèi)壁的距離，一般為080mm； §為槽壁夾套 厚度，一般為150価300mm； b,為槽外壁至支撐型鋼外沿的距離。令 b=2. 2m bi=0. 3m b2=0. 3m b3=0. im s =0. 2mb = 2. 2+ 2 (0. 3+0. 3+0. 1+0. 2) =4.

21、om(3) 主槽高度的計算電泳涂裝設(shè)備的主槽高度按下式計算：h = h + hi + h2 + h3 + ht式中，ii為主槽高度；h為掛件最大高度；b為浸漬式設(shè)備槽體底面最高點 與底座最低點之間的距離；th為最大高度的掛件距槽底的最小距離，一般為 200nmi400mm； hs為最大高度的掛件浸沒在槽液中的最小深度，一般為100mm 200mm；山為槽沿至涂裝面的距離，一般為150mni200mni。令 h=2. 4m hi=0. 3m h2=0. 3m h3=0. 2mh4=0. 2mil =2. 4 + 0. 3 + 0. 3 + 0. 2 + 0. 2 = 3. 4m綜上所述，電泳涂裝

22、設(shè)備主槽尺寸應(yīng)為9. lmx4. omx3. 4m。3.2.2噴漆室的計算噴涂室的大小首先取決于噴涂作業(yè)間的大小。再根據(jù)選用的噴漆室的類型和 供、排風(fēng)系統(tǒng)的布置方式來確定其外形尺寸。噴涂作業(yè)間的大小與被涂物外形和 大小、生產(chǎn)方式、噴涂工位的布置等因素冇關(guān)。噴涂室的噴涂作業(yè)間內(nèi)尺寸：寬度（w）二被涂物寬度+作業(yè)區(qū)寬度（0.8 1.5m） x2所以 w=5.2m高度（h）二被涂物高度+工件離格柵板距離（0.30.5m）+工件離頂棚的高度（1.5 2.0m）所以 h=4.4m長度（l）二被涂物高度+單件噴涂工時（min） x輸送鏈速度（m/min）+工件距 出入口距離（0.61.0m）x2所以 l= 12.0m綜上所述，噴漆室的大小應(yīng)為12.0mx4.4mx5.2m。四、設(shè)計小結(jié)通過這段時間的涂裝車間設(shè)計，我更加理解了課本上的重點、難點，對課本 上的內(nèi)容有了更深刻的了解，也對涂裝車間的設(shè)計過程有了一個較為清晰的認(rèn) 識。做設(shè)計的過程中，用到了許多從前學(xué)過的知識，因為自己對那些內(nèi)容掌握的 不牢，花費了一些時間去看那些書，但也正是這樣讓我能夠把前后學(xué)習(xí)的內(nèi)容融 會貫通了，對我們的專業(yè)有了進一步的認(rèn)識。