冲压车身涂装总装

北京现代汽车制造四大工艺北京现代汽车有限公司成立于2002年10月18日，由北京汽车投资有限公司和韩国现代自动车株式会社共同出资设立，现有员工15,000余人，累计产销量已突破500万辆。北京现代是中国加入WTO后被批准的第一个汽车生产领域的中外合资项目，被确定为振兴北京现代制造业、发展首都经济的龙头项目和示范工程，这均可得益于其冲压、车身、涂装、总装四大现代化汽车生产工艺流程的生产设备、生产技术均在国内汽车厂商中处于领先地位。一、冲压车间在冲压车间，一卷一卷的钢材板料首先通过600吨开卷线完成开卷、剪切、清洗等工作，然后通过5400吨联动压力机生产线，形成组成汽车车身的冲压件。1、开卷：就汽车制造业而言，生产一辆汽车最主要的原料消耗来源，是需要耗费大量的钢材进行对车身整体结构的构造。而对于像北京现代第二工厂这样需要进行大规模、大批量生产的制造厂来说，如何将钢板进行成批量、高效率的运输与备料，是进行一切生产作业前的第一道难题。由于钢板较大的重量，加上其本身扁平结构所占据大量侧面空间的特性，将钢板收束为钢卷形式，使用开卷生产线对其进行开卷、剪切、清洗、传送至下步工序的生产工艺，几乎是所有汽车制造企业唯一共同的选择。开卷生产线基本由上料车、开卷机、中间桥、粗校机、精校机、分条剪切机、堆垛、收料等组成。其中，上料车能够上下左右升降移动，使钢卷进入开卷机芯；开卷机用于承载钢卷，液压胀紧；中间桥：用于引导钢板从粗校进入精校，有利于两台校平机的速度调节；粗校机以校平辊对钢板进行粗校平；精校机继续由校平辊对钢板进行精整校平；分条剪切机以液压驱动、进行横向剪切；堆垛、收料后，经校平、剪切后的钢板被码平，气动落料，清洗后传送进入冲压工序。2、冲压：将钢板板材加工为车身零件，需要在保证效率与可靠性的前提下，对其进行空间结构上的极大改变。汽车车身有待加工的各类零件，大体上都以板片状、壳状、容器状等外形为主。同时，为保证车身结构的轻巧、坚韧；车体外形的美观、空气动力性能优越等要求，汽车车身的零件一般都带有加强筋、加强肋、结构起伏、翻边、光滑表面、流线型曲面外观等复杂结构特征。因此，传统机械加工的车削、铣削、磨削等加工方法无法达到这些复杂结构特征的加工要求；其它塑性加工的铸造、锻压等加工方法也无法实现生产效率、精度保证等加工要求。冲压加工，成为了制造汽车车身零部件的主流选择。冲压加工是借助于常规或专用冲压设备的动力，使板料在冲模里直接受到变形力并进行变形，从而获得一定形状,尺寸和性能的产品零件的生产技术。冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料（金属或非金属）批量加工成特定所需冲件的专用工具。没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲模，先进的冲压工艺就无法实现。冲压工艺与模具、冲压设备（压力机）和冲压材料构成冲压加工的三要素，只有它们相互结合才能得出冲压件。冲压件与铸件、锻件相比，具有薄、匀、轻、强的特点。冲压可制出其他方法难于制造的带有加强筋、肋、起伏或翻边的工件，以提高其刚性。由于采用精密模具，工件精度可达微米级，且重复精度高、规格一致，可以冲压出孔窝、凸台等。冲压是高效的生产方法，采用复合模，尤其是多工位级进模，可在一台联动压力机（单工位或多工位的）上完成多道冲压工序，实现由带料开卷、矫平、冲裁到成形、精整的全自动生产。生产效率高，劳动条件好，生产成本低。此外，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点：因为冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工，所以冲压加工不仅生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化；由于冲压时模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的表面质量,而模具的寿命一般较长,所以冲压的质量稳定,互换性好,具有“一模一样”的特征；冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较高；冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，因而是一种省料、节能、成本较低的加工方法。冲压车间的5400吨联动压机生产线制件传送采用世界领先的Robobeam移送装置，冲压自动化率达到100%，其生产速度可达12.5次/分，可以独立高效的完成各种汽车小型、中型、大型冲压件。在6台德国DEMAG的世界顶尖级天车配合下，冲压车间更换模具时间缩短到6分钟，冲压机的吨位越大，可制作冲压件的钢板的厚度也越大。因为钢板厚度每提升1毫米，冲压的力量就要求成几何数位来增长。如此高吨位的全自动化冲压生产线在全国都是罕见的。被开卷、剪切、清洗过运输过来的钢板在冲压线上被联动压力机分别冲压为相应的车身零件，随后，这些零件经过分类、暂存，便运送至下一个加工车间——车身车间。二、车身车间在车身车间，运送来的车身各部位零件将在这里完成拼接，初步完成一辆汽车最初的车身结构的定型，随后进入下一车间进。车身零件的拼接是整车制造得以实现的基础，这需要经过焊接、涂胶和搬运等工作为后面的工艺保证可靠性与精度，而这之中最为重要的，便是焊接加工。1、焊接焊接，也称作熔接、镕接，是一种以加热、高温或者高压的方式使金属或其他热塑性材料焊件达到原子间结合，从而实现工件连接的制造工艺及技术。对于汽车车身的拼装这类永久性连接而言，相较于螺栓连接、铆接等机械连接方式与铸造、锻压等塑性连接方式，焊接所实现的连接节省了金属材料，减轻结构重量，经济效益更好（焊接可结构比铆接结构重量可减轻15%～20%，比铸件轻30%～40%，比锻件轻30%）；同时，焊接简化了加工与装配的工序，生产周期短，生产效率高；原子间连接的连接方式，使得焊接连接的结构强度高，接头密封性好，并能为结构设计提高较大的灵活性；而且，焊接过程易实现机械化和自动化。然而，焊接加工，一直以来都是要求极为细腻的一类加工难点。焊接需要进行原子间连接的微观条件原理，决定了宏观条件下的焊接结构应力集中变化范围比铆接等结构更大，有较大的焊接应力和变形；且焊接接头具有较大的性能不均匀性，接头中必然存在一定数量缺陷，存在焊接接头的整体性难以提高等问题。而由于下一步涂装工序对整体密封性的极高要求，传统焊接加工中的手工电弧焊等易产生焊缝的加工方式无法满足这一加工要求。车身车间采用全自动机器人激光焊接，并配备检测工位即时处理的方式，全方位尽一切可能的解决了对焊接加工过程中所出现的问题。车身车间拥有高精密机器人266台，焊接自动化率达100%。7轴机器人和部分8轴机器人的使用，可以完成更细致的焊接、涂胶和搬运等工作。生产线大量采用的伺服焊机和激光焊接技术，使用恒定的直流电稳定的控制焊钳的位移，保证了焊点的质量。车身组装线的滚动胎上可以布置四种不同车型的夹具，实现四种车型同线柔性化生产。车身补焊等生产线配有来自奥地利的福尼斯二氧化碳焊接机器人和钎焊机，数字化的焊接过程控制实现了无飞溅焊接，并形成均匀平整的焊接表面成型，大大提高了白车身熔化焊焊接质量一次合格率。新的生产线增加了ACS质量检测工位，采用三坐标自动检测系统设备，由机器人在线测定白车身的精度，根据测定数据的偏移量，分析车身的焊接误差散布倾向并发现问题车，对出现问题的不合格车身及时进行修整，以维持稳定的白车身质量。2、涂胶与搬运在进入大规模自动化生产以来，涂胶、搬运等工作便转移为机器人流水线自动化完成。比如对汽车的顶棚横梁和发动机盖等不同型号工件的涂胶工作，基本均由涂胶机器人直接完成。而配合四种不同车型的夹具的搬运流水线，能高效、准确地实现四种车型同线柔性化生产。在完成了对车身的焊接、涂胶与组装之后，已具有初步整体结构的车身便进入涂装工厂进行下一步加工。三、涂装车间完成了车身整体结构的初步拼接，便需要为这些“钢显本色”的白车身加上兼有美观与保护作用的车漆了。与对车辆的涂装看似简单，实际上为了保证车辆涂装效果的整体统一与前后一致性，同时满足防腐蚀、抗老化、防锈、环保、美观、自动化等一系列要求，涂装向来都是反映工程机械产品的表面制造工艺中的一个重要环节，作为全车产品最直观的外形特征，产品外观涂装质量不仅反映了产品防护、装饰性能，而且也是构成产品价值的重要因素。车辆的涂装经过电泳、密封胶、中涂、上涂四大关键核心工艺，按整体共分19道工序的精细作业，每道工序都严格的按照近乎苛刻的作业标准执行。涂装车间拥有世界先进涂装机器人40台，由机器人自动识别并完成喷漆工作。在进入下一步的涂装工艺之前，首先要进行的是白车身的前处理。1、前处理前处理是直接影响涂层使用寿命和装饰效果的重要环节，通过一系列的化学反应，在电泳前附着上致密的磷化膜，能为后续的涂装奠定耐腐、抗锈、易于附着的良好基础。采用同样的油漆，仅仅是前处理的不同，其车身耐腐蚀性就相差数倍。前处理的工序可细分为：预烫洗、烫洗、预脱脂、脱脂、水洗1、水系2、表面调整、磷化、水洗3、水洗4、纯水水洗1、纯水水洗2、最终纯水喷淋，这13个工序；在这之前，还要先除去车身表面的焊接、研磨、标记线等作业残留的金属粉及污物。在前处理的这13个工序中，每一步都有着各自的工艺要求：烫洗是为了增加车体外表面温度，减少热能消耗并防止脱脂液老化及污染；脱脂是为了清除油污，为磷化提供更好的基地；表面调整是为了使磷化膜的形成提供良好的基地；磷化是为了提高车身涂膜的附着力和耐腐蚀能力并为电泳打下良好的基础；水洗是为了消除表面残留的化学液体，为下一道工序打基础。2、电泳电泳是将具有导电性的被涂物浸渍在电泳涂装槽液中作为阳极（或阴极），在槽液另设置与其相对应的阴极（或阳极），在两极间通直流电一定时间，使电泳涂料发生电化学物理过程，在被涂物上析出均匀、不溶于水的涂膜的一种涂装方法，是汽车涂装近30年最普及的涂底漆方法之一。电泳涂装可分为阳极电泳涂装法和阴极电泳涂装法（北京现代第一工厂、第二工厂采用的方法）。其中，阴极电泳涂装法的被涂物为阴极，所采用的电泳涂料是阳离子型（带正电荷），其漆膜对底材的附着力和防腐蚀有所提高；阴极电泳涂膜的耐腐蚀性显著地优于阳极电泳涂膜；阴极电泳涂膜的泳透力高于阳极电泳涂膜，因而使被涂物的内腔和焊缝泳涂得更好，能得到比阳极电泳更平滑的外观。阴极电泳涂装还具有高效：适用于大的自动化流水线，适用于不同几何形状的部件及各种批件；优质：更高的泳透力提高了工件内腔的耐腐蚀性能；安全环保涂料的使用，低公害，溶剂含量少；经济：全封闭循环，可达到排放为0，涂料的利用率高达95%以上，等诸多优点。电泳涂装是一种特殊的涂膜形成方法，仅适用于电泳涂装专用的水性涂料（简称电泳涂料）。阴极电泳涂料的主要成分包含有去离子水、颜料、溶剂、树脂（环氧树脂、聚氨酯等），能在水中电离为阳离子的聚合物，同时具有高物性（高耐腐蚀性和高抗冲击性）；与钢板的附着性好；与中涂、面漆的配套性好等优点。北京现代汽车所披肩的靓丽外衣便是以纯水为载体的水溶性涂料，相对于传统的溶剂型涂料而言，不仅外观更加鲜艳靓丽，多彩夺目，并且减少了苯类溶剂的使用量，最大限度地减少对自然环境的污染和对人体健康的损害。秉承北京现代一贯坚持的环境保护理念和高度的社会责任感，车辆在生产过程中凭借一流的设备和先进的工艺竭力降低对环境的污染，无不体现出清洁生产的环保理念。电泳的工序包括：电泳、UF（超滤液）冲洗1、UF（超滤液）冲洗2、UF（超滤液）冲洗3、UF（超滤液）冲洗4、纯水水洗1、纯水水洗2、最终纯水喷淋，这8个工序。其中，又以电泳工序作为电泳流程控制的重点。电泳形成水不溶性涂膜，能够经受超滤液和水的清洗；超滤清洗除了有清洗功能外，最重要的是回收槽液、提高电泳涂料的利用率，提高和改善涂膜表面质量，减轻打磨作业量，提高涂层的耐腐蚀性。随后，完成电泳工序流程的车身，进入了密封胶工序流程。3、密封胶在电泳底漆烘干后，喷涂中涂线（上色）之前，需要进行对车身涂装密封胶、装贴防声阻尼版（铺垫）、喷涂车底涂料等工序。对于一辆汽车来说，经济意义上不论是哪一道密封流程都绝无更换的可能，它将伴随整车的一生，直至报废而终结。因此密封胶工序是车身质量的关键之一，而且影响车体的工作性能。密封胶流程可分为密封胶作业（喷涂油胶、密封胶）、铺垫、底涂、RPP、烤箱烘干等6个工序。其中，