趙健，張劉斌，胡成杰，郭曉峰

上海蔚來(lái)汽車(chē)有限公司，上海 201805

近年來(lái)全球汽車(chē)市場(chǎng)快速發(fā)展，客戶的多變需求及行業(yè)的激烈競(jìng)爭(zhēng)引導(dǎo)汽車(chē)產(chǎn)品走向多元化，新車(chē)型的快速開(kāi)發(fā)已經(jīng)成為汽車(chē)企業(yè)生存和發(fā)展的必要條件。在中國(guó)市場(chǎng)，每年有百余款全新及換代車(chē)型投放到各細(xì)分市場(chǎng)，形成差異化競(jìng)爭(zhēng)。

為保證新車(chē)型能夠快速、高質(zhì)量地投放市場(chǎng)，需要嚴(yán)格控制新車(chē)型投產(chǎn)導(dǎo)入階段的項(xiàng)目周期和交付質(zhì)量，而與其密切相關(guān)的工藝調(diào)試和工藝驗(yàn)證在其中起著至關(guān)重要的作用[1]。本文從這兩個(gè)方面介紹了新車(chē)型導(dǎo)入涂裝生產(chǎn)線的工作內(nèi)容，包括工裝開(kāi)發(fā)、機(jī)器人調(diào)試、電控調(diào)試、通過(guò)性驗(yàn)證、防腐性能驗(yàn)證、油漆外觀驗(yàn)證，以及前后道工藝配套性驗(yàn)證，希望能夠給予從事新車(chē)型導(dǎo)入工作的涂裝工藝人員些許參考。

1 工藝調(diào)試

新車(chē)型投產(chǎn)導(dǎo)入涂裝生產(chǎn)線之前，涂裝 ME(制造工程)需要根據(jù)現(xiàn)有涂裝車(chē)間的產(chǎn)能及在產(chǎn)車(chē)型平臺(tái)的情況來(lái)確定新車(chē)型是在現(xiàn)有涂裝車(chē)間投產(chǎn)還是需要新建涂裝車(chē)間投產(chǎn)。由于新建涂裝車(chē)間周期較長(zhǎng)，即使需要新建涂裝車(chē)間來(lái)滿足新車(chē)型的產(chǎn)能需求，為了提高效率、確保項(xiàng)目進(jìn)度，新車(chē)型試制造車(chē)也需要利用現(xiàn)有涂裝車(chē)間進(jìn)行。因此，本文主要針對(duì)新車(chē)型導(dǎo)入現(xiàn)有涂裝車(chē)間的情形進(jìn)行探討，主要包括工裝開(kāi)發(fā)調(diào)試、機(jī)器人調(diào)試和電控調(diào)試。

1.1 工裝開(kāi)發(fā)調(diào)試

工裝是汽車(chē)涂裝生產(chǎn)過(guò)程中起支撐和限位功能的輔助裝置。工裝的使用貫穿整個(gè)涂裝生產(chǎn)過(guò)程，隨車(chē)身在流經(jīng)不同的涂裝工序時(shí)，需要滿足相應(yīng)工序的工藝要求。工裝的設(shè)計(jì)和使用不當(dāng)不僅影響涂裝品質(zhì)，而且會(huì)令生產(chǎn)效率降低，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐缮a(chǎn)安全事故。

1.1.1 工裝的分類(lèi)和作用

涂裝工裝按工藝分為前處理電泳鎖緊工裝和中面漆限位工裝兩種。

前處理電泳工裝的作用主要體現(xiàn)在以下方面：車(chē)身工裝安裝后，保證四門(mén)兩蓋與車(chē)身之間有一定的開(kāi)啟角度，車(chē)身在脫脂槽及各清洗槽內(nèi)能夠得到充分的清洗，并能形成均勻的薄膜和電泳膜；工裝角度應(yīng)能夠保證車(chē)身入槽后各部件空腔內(nèi)的氣體順利排出，車(chē)身出槽后各部件空腔內(nèi)的液體能夠快速排出；車(chē)身在整個(gè)前處理電泳過(guò)程中，工裝將四門(mén)兩蓋零件與車(chē)身鎖緊，避免車(chē)身翻轉(zhuǎn)過(guò)程中零件脫開(kāi)而造成事故。

中涂、面漆工裝的作用主要體現(xiàn)在以下方面：車(chē)身工裝安裝后，盡可能縮短了四門(mén)兩蓋與車(chē)身的高度差，如前蓋邊緣應(yīng)與前翼子板保持平齊，后蓋邊緣應(yīng)與后翼子板保持齊平，四門(mén)與車(chē)身的平整度一致，以便機(jī)器人噴涂后形成膜厚和色澤均勻一致的漆膜，避免出現(xiàn)邊緣流掛等缺陷；在車(chē)身內(nèi)腔噴涂時(shí)，確保機(jī)器人可以順利開(kāi)門(mén)開(kāi)蓋，設(shè)備無(wú)報(bào)警；在車(chē)身輸送過(guò)程中，確保車(chē)身四門(mén)兩蓋不受外力打開(kāi)，避免與其他設(shè)備發(fā)生干涉碰撞；在整個(gè)中面漆噴涂過(guò)程中，工裝將四門(mén)兩蓋零件和車(chē)身隔離，避免漆膜在濕膜狀態(tài)下被碰傷而造成返修[2]。

1.1.2 工裝的設(shè)計(jì)與配備原則

新車(chē)型工裝設(shè)計(jì)前先要進(jìn)行分析，確保工裝符合投產(chǎn)車(chē)間的整體通過(guò)性要求，規(guī)避生產(chǎn)過(guò)程潛在的干涉風(fēng)險(xiǎn)。工裝的設(shè)計(jì)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：優(yōu)先利用在產(chǎn)車(chē)型工裝進(jìn)行適配，減少開(kāi)發(fā)周期和制作成本；工裝應(yīng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拆裝方便，一致性和穩(wěn)定性好，并考慮使用時(shí)的防錯(cuò)；工裝零部件盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件、通用件，便于制作及維護(hù)；工裝材料應(yīng)根據(jù)不同工藝要求選用，具備耐酸堿、耐溶劑、耐高溫等性能；工裝固定的位置盡可能小，避免噴涂過(guò)程中擋漆。

新車(chē)型工裝的投入數(shù)量需考慮工藝段內(nèi)在制車(chē)數(shù)量、工裝周轉(zhuǎn)時(shí)間、生產(chǎn)節(jié)拍、清洗頻次等因素。一般計(jì)算公式為：N=S+TJ+Q，其中N為新車(chē)型工裝的投入套數(shù)，S為工藝段內(nèi)在制車(chē)數(shù)量，T為工裝的周轉(zhuǎn)時(shí)間(單位：h)，J為生產(chǎn)節(jié)拍(單位：JPH，即輛/h)，Q為清洗數(shù)量(單位：套/次)。例如：某新車(chē)型要投入四門(mén)面漆工裝，工藝段內(nèi)在制車(chē)360臺(tái)，工裝周轉(zhuǎn)時(shí)間3 h，生產(chǎn)節(jié)拍40 JPH，工裝清洗60套/次，那么N= 360 +3 × 40 + 60 = 540(套)。工裝的開(kāi)發(fā)應(yīng)遵循樣件試裝(1套)、小批量試裝(20套)、批量試裝(100套)、最終交付等階段，根據(jù)各個(gè)階段的試裝反饋來(lái)優(yōu)化工裝設(shè)計(jì)，直至完全匹配現(xiàn)場(chǎng)要求。

1.2 機(jī)器人調(diào)試

涂裝機(jī)器人工藝調(diào)試的目的在于通過(guò)調(diào)試機(jī)器人噴涂軌跡及噴涂參數(shù)，使機(jī)器人的噴涂狀態(tài)滿足工藝品質(zhì)要求。調(diào)試的主要內(nèi)容有涂膠站的仿形調(diào)試、膠槍工藝參數(shù)(噴涂流量、走槍速率等)的校準(zhǔn)確認(rèn)、中面漆站仿形調(diào)試、旋杯工藝參數(shù)(整形空氣、轉(zhuǎn)速、高壓、噴涂流量、走槍速率等)的校準(zhǔn)確認(rèn)、貼板噴涂效果確認(rèn)、實(shí)車(chē)噴涂效果確認(rèn)和品質(zhì)優(yōu)化提升。

1.2.1 實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)測(cè)試

在進(jìn)行機(jī)器人工藝調(diào)試之前，需要預(yù)先在機(jī)器人廠家的實(shí)驗(yàn)室確認(rèn)噴涂工藝參數(shù)，即所謂的平臺(tái)測(cè)試，目的主要有2個(gè)：一是確認(rèn)離線仿形方案的合理性，二是確保機(jī)器人與涂料的配套性[3]。

首先，根據(jù)機(jī)器人廠家提供的離線仿形中的軌跡參數(shù)進(jìn)行噴板測(cè)試，這些參數(shù)包括槍距、槍速、流量、轉(zhuǎn)速、高壓、整形空氣等，測(cè)試噴幅和涂層厚度，以驗(yàn)證離線仿形方案的合理性；與此同時(shí)，通過(guò)調(diào)試旋杯和膠槍各工藝參數(shù)，摸索這些工藝參數(shù)對(duì)噴涂質(zhì)量的影響規(guī)律，并了解所用旋杯和膠槍的特性，為現(xiàn)場(chǎng)機(jī)器人工藝調(diào)試提供參考。

其次，對(duì)涂料廠家提供的不同批次涂料進(jìn)行噴板測(cè)試，通過(guò)調(diào)試涂料參數(shù)(黏度、固體分等)，令漆膜厚度合格，同時(shí)色差、橘皮等外觀參數(shù)滿足品質(zhì)要求，確認(rèn)涂料適配機(jī)器人的最佳參數(shù)，縮短線上的工藝調(diào)試時(shí)間。

1.2.2 在線機(jī)器人調(diào)試

在線機(jī)器人調(diào)試分為仿形調(diào)試和噴涂調(diào)試兩部分。

仿形調(diào)試主要是導(dǎo)入機(jī)器人廠家提供的離線仿形程序后進(jìn)行在線模擬驗(yàn)證和偏差位置修正，分為在線調(diào)試、手動(dòng)干運(yùn)行、手動(dòng)濕運(yùn)行、自動(dòng)運(yùn)行等步驟。在線調(diào)試包括車(chē)身測(cè)量、導(dǎo)入離線仿形程序、在安全速率下單機(jī)器人逐點(diǎn)運(yùn)行修正位置、在安全速率下單機(jī)器人連續(xù)運(yùn)行、在安全速率下多臺(tái)機(jī)器人連續(xù)運(yùn)行等內(nèi)容。手動(dòng)干運(yùn)行是在手動(dòng)模式下，整個(gè)工作站在無(wú)噴涂的情況下運(yùn)行，觀察有無(wú)報(bào)警和碰撞，判斷是否滿足節(jié)拍時(shí)間。手動(dòng)濕運(yùn)行是在手動(dòng)模式下，整個(gè)工作站帶漆(膠)運(yùn)行，觀察噴涂區(qū)域是否完全覆蓋，消除流掛、露底、針孔、涂膠偏移等各類(lèi)缺陷。自動(dòng)運(yùn)行是在自動(dòng)模式下，整個(gè)工作站自動(dòng)運(yùn)行，觀察有無(wú)異常。

噴涂調(diào)試主要是在平臺(tái)測(cè)試的基礎(chǔ)上，確認(rèn)最優(yōu)的噴涂參數(shù)和涂料參數(shù)組合，以達(dá)到最佳的噴涂狀態(tài)。噴涂調(diào)試主要分為貼板測(cè)試、整車(chē)測(cè)試等步驟。貼板測(cè)試可以節(jié)省調(diào)試車(chē)的數(shù)量，包括單層膜厚測(cè)試和復(fù)合涂層測(cè)試，單層膜厚測(cè)試的主要目的在于調(diào)整漆膜厚度的均勻性，減輕橘皮及消除流掛、針孔等缺陷；復(fù)合涂層測(cè)試主要是目視復(fù)合涂層的外觀品質(zhì)，并測(cè)試復(fù)合涂層的膜厚、色差、光澤等參數(shù)，通過(guò)反復(fù)調(diào)試以達(dá)到品質(zhì)要求。整車(chē)測(cè)試是在整車(chē)噴涂烘干后，全方位地評(píng)價(jià)漆膜厚度和外觀品質(zhì)，并優(yōu)化局部漆膜參數(shù)，消除各類(lèi)漆膜缺陷，同時(shí)制作色差標(biāo)準(zhǔn)車(chē)身，用于外飾件的色差匹配。

1.3 電控調(diào)試

新車(chē)型涂裝車(chē)間電控調(diào)試主要包括車(chē)型識(shí)別系統(tǒng)調(diào)試、中控室系統(tǒng)調(diào)試等。由于電控調(diào)試需要在線進(jìn)行，時(shí)間較長(zhǎng)且調(diào)試期間需要實(shí)車(chē)進(jìn)行效果驗(yàn)證，因此一般安排在試制后期進(jìn)行，試制前期可通過(guò)手動(dòng)控制的方式支持造車(chē)。目前涂裝車(chē)間車(chē)型識(shí)別大多采用光柵尋找各個(gè)車(chē)型側(cè)面的不同結(jié)構(gòu)來(lái)區(qū)分車(chē)型，因此在新車(chē)型數(shù)據(jù)下發(fā)后可以根據(jù)數(shù)模結(jié)構(gòu)和車(chē)間現(xiàn)有識(shí)別系統(tǒng)資源，確定需要增加光柵的位置和數(shù)量。鑒于車(chē)型識(shí)別系統(tǒng)改造點(diǎn)較多，可以先在某一處進(jìn)行調(diào)試，確定增加光柵的具體位置后再逐步對(duì)其他識(shí)別點(diǎn)進(jìn)行改造，以提升效率。為確保新車(chē)型項(xiàng)目進(jìn)度，車(chē)型識(shí)別系統(tǒng)和中控室系統(tǒng)需要在小批量生產(chǎn)之前調(diào)試完成[4]。

2 工藝驗(yàn)證

工藝驗(yàn)證是新車(chē)型開(kāi)發(fā)過(guò)程中持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)的一項(xiàng)工作，從試制造車(chē)一直持續(xù)到批量生產(chǎn)。不同車(chē)企對(duì)工藝驗(yàn)證工作內(nèi)容的分類(lèi)可能會(huì)有一定的區(qū)別，但總體來(lái)說(shuō)，工藝驗(yàn)證的工作內(nèi)容基本一致，主要包括通過(guò)性驗(yàn)證、防腐密封性能驗(yàn)證、漆膜外觀驗(yàn)證、操作可達(dá)性驗(yàn)證和前后道工藝配套性驗(yàn)證[5]。

2.1 通過(guò)性驗(yàn)證

在開(kāi)展試制造車(chē)之前，需要先使用調(diào)試車(chē)完成整個(gè)涂裝車(chē)間的通過(guò)性驗(yàn)證，具體驗(yàn)證內(nèi)容見(jiàn)表1。

表1 通過(guò)性驗(yàn)證內(nèi)容Table 1 Issues for verification of passibility

2.2 防腐密封性能驗(yàn)證

防腐密封性能驗(yàn)證為產(chǎn)品與工藝的結(jié)合驗(yàn)證，主要驗(yàn)證條目和關(guān)注要點(diǎn)列于表2。

表2 防腐密封性能驗(yàn)證內(nèi)容Table 2 Issues for verification of anticorrosion and sealing performance

2.3 漆膜外觀驗(yàn)證

漆膜外觀驗(yàn)證為工藝與材料的結(jié)合驗(yàn)證，主要驗(yàn)證條目和關(guān)注要點(diǎn)列于表3。

表3 漆膜外觀驗(yàn)證內(nèi)容Table 3 Issues for verification of painting appearance

2.4 操作可達(dá)性驗(yàn)證

操作可達(dá)性驗(yàn)證主要跟蹤機(jī)器人和人工操作的可實(shí)施性和便利性，具體驗(yàn)證內(nèi)容見(jiàn)表4。

表4 操作可達(dá)性驗(yàn)證內(nèi)容Table 4 Issues for verification of operation reachability

2.5 前后道工藝配套性驗(yàn)證

前后道工藝配套性驗(yàn)證主要關(guān)注焊裝白車(chē)身對(duì)涂裝車(chē)間過(guò)線的影響，以及涂裝車(chē)身對(duì)總裝車(chē)間過(guò)線的影響，具體驗(yàn)證內(nèi)容見(jiàn)表5。

表5 前后道工藝配套性驗(yàn)證內(nèi)容Table 5 Issues for verification of the compatibility between two adjacent processes

3 結(jié)語(yǔ)

投產(chǎn)導(dǎo)入階段是新車(chē)型走向量產(chǎn)的關(guān)鍵過(guò)程。為達(dá)成車(chē)型設(shè)計(jì)目標(biāo)，需要不斷開(kāi)展工藝調(diào)試、工藝驗(yàn)證和優(yōu)化工作。涂裝ME作為產(chǎn)品設(shè)計(jì)與工廠制造的接口，需要深入現(xiàn)場(chǎng)支持投產(chǎn)導(dǎo)入的各項(xiàng)調(diào)試工作，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題，提升工廠制造能力及產(chǎn)品品質(zhì)，而且要針對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝過(guò)程和質(zhì)量目標(biāo)開(kāi)展專(zhuān)項(xiàng)驗(yàn)證工作，確保項(xiàng)目目標(biāo)達(dá)成。在保證新車(chē)型高品質(zhì)投產(chǎn)的同時(shí)，也需要及時(shí)對(duì)投產(chǎn)導(dǎo)入工作進(jìn)行總結(jié)、復(fù)盤(pán)，形成L&L(經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn))，用于提升后續(xù)新車(chē)型開(kāi)發(fā)及投產(chǎn)導(dǎo)入的能力。