摘要：汽车车身涂装输送方式与车身产品匹配不良，会导致先进输送设备的功能不能充分发挥，甚至导致车身尺寸精度衰减和结构胶脱落等问题。在车身产品开发和涂装线规划设计时，进行相关匹配性分析验证，可避免问题发生；介绍了典型的输送方式和白车身结构特点，输送方式对车身产品的潜在不利影响，指明了在产品开发和涂装线规划设计阶段需要关注的要点。 关键词：汽车
车身
涂装
输送方式
中图分类号：U466
文献标识码：B
DOI ：10.19710/Jki.1003-8817.20190280
论车身涂装线输送方式与车身产品的匹配
race实验
吴涛
（中国第一汽车集团有限公司工程与生产物流部，长春130011）
作者简介：吴涛（1960—），男，研究员级高级工程师，工学学士、MBA （工商管理硕士），研究方向为汽车涂装技术及汽车制造技术。
1前言
车身涂装无论在技术难度上还是在工艺复杂
性方面，都可谓汽车及其零部件涂装之最。随着涂装技术的进步，目前车身涂装已基本可实现全自动化生产。机械化输送装置（或系统）是实现自动化涂装的核心要件，直接影响涂装生产效率和涂装质量，业界同行在车身涂装线规划设计中，都非常重视输送方式的选择。传统的全钢白车身设计中，结构件的连接基本都采用焊接工艺，涂装对车身的结构方面影响不大。因此，以往在涂装线规划设计时，主要关注白车身外形尺寸、质量、涂装面积、装挂点位置及白车身总成表面状态等，对车身结构件的连接、车身强度、刚度、精度等方面关注不多。随着车身轻量化技术的发展，车身材料、结构件连接方式趋于多样化，车身的结构强度往往要在涂装后才能形成，涂装生产过程中，可能
对车身产品造成的直接或间接的不利影响因素已经不容忽视，尤其在前处理和电泳线，输送方式和车
身匹配不良，会导致先进输送设备的功能不能充分发挥，有的甚至导致车身变形和结构胶脱落，影响车身精度和结构强度，脱落物也会造成槽液污染等。根据多年的工作实践，就车身涂装线输送方式与车身产品的匹配性进行必要的分析总结，供业界同仁参考。
2
典型的输送方式及白车身产品结构特点
2.1
典型的车身输送方式及特点
典型的车身涂装输送方式，一般在前处理电
泳线、车底PVC 密封及喷涂线、喷/注蜡线等处，采用悬挂式，其它多采用地面式。无论悬挂式还是地面式，都有不同种类的输送机可以选用。就输送方式对车身产品潜在的不利影响而言，除前处理电泳线外，其它线几乎可以忽略。由于在前处理和电泳处理中，车身上受到的外力多载荷大，主要对此进行归纳。
在前处理和电泳线，根据生产纲领不同，有多
种空中悬挂式输送设备可以应用，随着技术的不断改进和创新，车身前处理电泳用输送机克服了许多弊端，工艺性越来越好。目前常用的，具有代表性的是摆杆式输送机、滚浸式输送机（Rodip）、穿梭机（Shuttle）和中心摆杆输送机（与其配套的是空中摩擦输送机）等几种，前3种应用普遍，第4种在日系车厂应用较多，相关特点详见表1和图1（中心摆杆输送机的驱动链条和载荷小车组在车身上方，用
滚浸式输送机和穿梭机工艺性相对更好，可确保车身100%面积得到处理，消除顶盖和空腔内表面“气包”导致的电泳涂装盲区；大幅减少车身外表水平面颗粒；少无兜液现象，带液量降到1～2升/台，节水，材料利用率高；基于翻转出入槽，设备和浸槽更短，设备投资和运行成本低[1]。总体上，就车身通过前处理和电泳浸槽的方式而言，可以将输送机概括为三大类，即车身可倾斜但不翻转类、车身翻转类和全能类（根据需要可使车身翻转或不翻转），无论那类，除上述列出的特点外，都不同程度存
在某些弱项。
2.2白车身（产品）结构及特点
现在，车身设计采用的材料种类越来越多。欧盟曾资助一个超轻量化轿车（SuperLIGHT-CAR，SLC）项目，采用多种材料的轻量化结构设计，创新开发的车身减重35%（从281kg减到180kg），车身的材料构成是，冷及热成型钢板占36%，铝板、铸铝和挤压铝型材占53%,
镁板和压铸镁占7
扫把头
%，纤维增
强塑料占4%，如图2所示[2]。为满足冲压成形需
求，烘烤硬化金属材料应运而生，即利于成形加
工，又不失结构刚性。如果白车身涂装前未经烘
烤硬化，在涂装前处理及电泳过程中可能因强度
不足而变形。
除采用多种材料外，车身的结构设计也在演
变。基本上发展为两类框架结构，即壳结构框架
和采用型材的结构框架，如图3所示[2]。
由于结构材料种类的多样化，结构件之间的
连接方式也已多样化，结构胶、折边胶粘接逐渐变
成主要的连接工艺被采用，且大多是与车身涂层
一起烘干固化。显然，在结构胶未固化的情况下，
可能因前处理和电泳浸槽中受力导致粘接处错位
物联网实训教学平台或脱胶。
总之，随着车身变得越来越轻，结构材料种类滚浸式输送机
（Rodip）
穿梭机
（Shuttle）
中心摆杆
输送机
烟道蝶阀前处理电泳线用输送设备，车身入槽可以旋
转360°，工艺性能良好
是单机运行的一种前处理电泳用输送设
备。车身在槽中可选择不同浸入角度、翻转
方式和前进速度，有双臂和单臂等多种类型，
输送机构不在被涂物上方，工艺性能良好
是一种由积放式悬挂输送机改进而来的新
型输送设备。使用“C”形摆杆，出入槽角度
也可达45°，载荷小车组数量少，设备价格较
图1滚浸式输送机、摆杆式输送机及穿梭机比较图
（c）穿梭机
（b）摆杆式输送
（a）滚浸式输送机
雨水收集利用系统
图2超轻量化轿车（SLC）车身的结构材料构成
SLC白车身重要：180kg材料铝板
铸铝
挤压铝型材
钢板
热成型钢板
镁板
镁压铸
纤维增强塑料
重量百分比
铝96kg（53%）
钢66kg（36%）
镁11kg（7%）
塑料7kg（4%）
图3车身结构框架示意
壳结构框架采用型材的结构框架
增多。在白车身制造中，粘接已普遍在异种材料间、难于焊接部位以及A级表面内外板间的连接方面广泛应用。可以说，轻量化设计的白车身，在涂装前处理电泳过程中，受到不利影响的可能性较大。
3输送方式对车身质量的潜在影响
在涂装车间，白车身靠机械化输送设备通过各道工序，前处理和电泳过程中，紧固在吊具上的
白车身，要经过多道喷淋和全浸处理工序，进出浸槽时，在不同的升降方式和速度下，车身整体会受到方向和大小不同的外力作用，包括车身进槽时液体流入车身产生由外向内的压力和冲刷力、车身相对槽内处理液的运动阻力、槽液循环搅拌对车身的冲刷力、车身出槽时液体流出车身产生由内向外的压力等，当这些受力的大小和次数达到某个临界点时，会导致车身的塑性（永久）变形，未经固化的粘接部位，粘接对象间可能会发生错位，粘接剂也可能脱落，甚至导致粘接处开裂（造成车身报废）。如果车身吊挂点强度不够，也会产生车身从吊具脱落，造成车身损坏的现象。只要白车身制造采用粘接工艺，未经固化的粘接剂都会或多或少地脱落进入处理液中，受到污染的处理液或电泳漆，将成为一种不容易根除的漆膜缺陷源。从电泳烘干开始，一般都是地面输送，只有车底密封及车底喷涂为悬挂式输送，除注意避免对车身造成污染外，理论上对车身几乎没有机械力作用产生的影响，如果输送通道及自动化作业工序的安全及隔离措施可靠，基本不会有影响车身尺寸精度的问题，当然，装在车身上的工艺夹具，人工操作等管理不好，可能会有些影响。喷/注蜡的输送中对于已有足够强度的漆后车身不存在前述问题，可以忽略。
前处理及电泳线输送方式对车身质量的潜在影响详见表2。
从表2可见，为确保涂装输送方式与车身产品相适应，在涂装线施工设计前，创造条件，进行相关的模拟实验十分必要。4涂装线输送方式与车身设计的关联匹配要求
缩短汽车产品诞生周期，已经成为汽车市场竞争的焦点之一，加强产品设计与工艺设计之间，制造领域各大工艺之间的协同（同步工程）越来越受重视。数字化模拟分析技术不仅在产品设计中广泛应用，在制造领域，数字化工厂设计，模拟分析技术也开始推广应用。涂装线数字化输送系统模拟已经用于通过性和线间的动态分析验证，可以进一步开展前处理电泳的工艺过程动态模拟分析，如果新产品和新工厂同时规划设计，通过同步工程可以很好地解决相关的匹配问题。然而，实际上，产品和工厂往往不是同步规划设计，所以，只能是后者适应前者，必须相互了解关联匹配需求。
在先有涂装线后有产品情况下，车身设计必须考虑对涂装线输送方式的适应性，因为，建成的涂装线要进行对新产品适应性改造可能性比较小。需要车身设计与涂装线输送方式匹配的要点及要求列于表3中。
在先有产品后建涂装线的情况下，在涂装线工艺方案设计阶段必须考虑输送方式要与车身结构特点向适应。相关要点及要求列于表4中。
从表3和表4可见，汽车产品设计和涂装设备设计之间，必须互相匹配，才能避免有关问题的发生。涂装工艺设计师和CAE分析师是做好涂装线设计和车身设计关联匹配的关键，涂装工程师介入产品开发，开展同步工程，做好产品设计与涂装
工艺设计的协同匹配越来越显重要。
悬链
360°旋转输
送机
（升降+旋
转）柔性输
送机
中心摆杆
输送机
Rodip、E-
DIP、E-
Shuttle200
Vario Shut⁃
tle、E-
Shuttle300
对车身质量潜在的不利影响因素
具或滑橇污染槽液、链条污染车身
或槽液
滑橇污染槽液、车身变形、结构胶
脱落或粘接处开裂
升降臂或滑橇污染槽液
5结束语
综上所述，车身涂装线先进的输送机功能需
要白车身与之相匹配；轻量化设计的白车身，在涂装前处理电泳过程中，受到不利影响的可能性较大；为确保涂装输送方式与车身产品相适应，在涂装线施工设计前，创造条件，进行相关的模拟实验十分必要；涂装工艺设计师和CAE 分析师是做好涂装线设计和车身设计关联匹配的关键，涂装工程师介入产品开发，开展同步工程，做好产品设计
与涂装工艺设计的协同匹配越来越显重要；提高前处理电泳输送机功能柔性有助于避免涂装过程对车身质量的不利影响。
参考文献：
[1]王锡春.涂装车间设计手册[M].北京：化学工业出版社,2013.
[2]吴涛.汽车车身涂装工艺发展趋势前瞻[J].汽车工艺与材料,2015（10）：
1-4.
吊挂与转挂方式白车身进出浸槽车身结构强度粘接部位标准化
车身底部要有适应输送装挂的定位孔和支撑台，根据前处理电泳的输送方式不同，定位孔应满足锁紧固定要求，以避免车身在处理过程中脱落；在底漆线与面漆线输送定位、支撑点不同的情况下，定位孔（或支撑台）必须设置两套。定位支撑可借用合适的工艺孔，在没有工艺孔可用情况下，必须设计专用的固定孔（或支撑台）。车身应尽可能避免有产生“气包”的结构，设置必要的（导液、排气）工艺孔；保证槽液快速（一般应在15s 内）进入或流出白车身内部（或内腔）；
白车身结构及吊挂定位锁紧部位有足够强度，避免在前处理电泳处理过程中变形，应进行CAE 分析（或试验）验证。
粘接部位未经烘干固化的结构胶、折边胶等必须保证在前处理电泳过程中不错位、不脱胶、不开裂（应有焊点定位或预烘干措施）。
在车身产品平台化模块化设计开发时，要重视涂装线匹配相关的标准化、平台化，即上述要求的结构标准化、通用化。将匹配相关的CAE
分析验证等工作纳入产品开发流程。
吊挂与转挂方式白车身强度输送方式微孔抛光镜面加工
行试验验证，确保稳妥可靠。要充分了解车身结构特点，确认车身可适应的输送方式，进行数值化模拟分析，同时进行试验验证，确保选择的输送方式不会对车身质量产生不利影响。
应采用对车身质量不利影响最小的设计方案。在不影响车身尺寸精度的前提下，选择工艺性好
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