大型复杂装备柔性喷涂生产线设计.pdf
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1、 新技术新工艺 2 0 2 3年 第1 0期 2 6 新技术新工艺 设计与计算大型复杂装备柔性喷涂生产线设计杜建国(山西航天清华装备有限责任公司,山西 长治 0 4 6 0 1 2)摘 要:为推进安全技术创新,提升大型复杂装备表面喷涂质量及喷涂效率,通过对大型复杂装备产品及喷涂工艺特点的分析,综合考虑实用性、先进性,选用合适的生产设备和工艺布局方案,设计了集绿色化和智能化的柔性喷涂生产线。经实际验证,该生产线应用先进喷涂技术,能够适应多品种、多规格产品的生产,实现了绿色、安全、环保、柔性生产,较好地满足了大型复杂装备的高质量喷涂要求。关键词:大型复杂装备;柔性;喷涂生产线;自动化喷涂中图分类号
2、:T Q 6 3 9 文献标志码:AD e s i g n o f F l e x i b l e S p r a y i n g P r o d u c t i o n L i n e f o r L a r g e C o m p l e x E q u i p m e n tD U J i a n g u o(S h a n x i A e r o s p a c e Q i n g h u a E q u i p m e n t C o.,L t d.,C h a n g z h i 0 4 6 0 1 2,C h i n a)A b s t r a c t:I n o r d e r
3、 t o p r o m o t e s a f e t y t e c h n o l o g y i n n o v a t i o n a n d i m p r o v e t h e s u r f a c e s p r a y i n g q u a l i t y a n d e f f i c i e n c y o f l a r g e c o m p l e x e q u i p m e n t,a g r e e n a n d i n t e l l i g e n t f l e x i b l e s p r a y i n g p r o d u c t i
4、 o n l i n e w a s d e s i g n e d b y a n a l y z i n g t h e c h a r a c t e r i s-t i c s o f l a r g e c o m p l e x e q u i p m e n t p r o d u c t s a n d s p r a y i n g p r o c e s s,c o m p r e h e n s i v e l y c o n s i d e r i n g p r a c t i c a l i t y a n d p r o g r e s s i v e-n e s
5、 s,a n d s e l e c t i n g a p p r o p r i a t e p r o d u c t i o n e q u i p m e n t a n d p r o c e s s l a y o u t s c h e m e.A f t e r p r a c t i c a l v e r i f i c a t i o n,t h i s p r o d u c t i o n l i n e a p p l i e d a d v a n c e d s p r a y i n g t e c h n o l o g y a n d c o u l d
6、 a d a p t t o t h e p r o d u c t i o n o f m u l t i p l e v a r i e t i e s a n d s p e c i f i c a t i o n s o f p r o d-u c t s,w h i c h a c h i e v e d g r e e n,s a f e,e n v i r o n m e n t a l l y f r i e n d l y,a n d f l e x i b l e p r o d u c t i o n.I t b e t t e r m e t t h e h i g h
7、-q u a l i t y s p r a y i n g r e q u i r e m e n t s o f l a r g e c o m p l e x e q u i p m e n t.K e y w o r d s:l a r g e c o m p l e x e q u i p m e n t,f l e x i b l e,s p r a y i n g p r o d u c t i o n l i n e,a u t o m a t i c s p r a y i n g1 引言涂装是工程机械产品表面制造工艺中的一个重要环节,防锈、防蚀涂装质量是产品全面质量的重要方
8、面之一1。传统的大型复杂装备喷涂作业主要依靠人工在原有装配工房改建的喷烘一体喷烤漆室内辅以工作梯进行手工喷涂及烘干,存在喷涂设备自动化程度低、交叉作业效率低、安全及环保条件受限等不足。近年来,随着产品品种、数量的增多以及涂装效果及质量要求的提高,加之国家对挥发性有机物污染防治要求的提高,使企业的涂装瓶颈问题暴露得较为明显,存在如下条件差距。1)现有喷涂条件对于大型复杂装备的大面积喷涂存在作业效率低、劳动强度大的问题,难以适应多品种、多批次、质量高、生产周期短的状况。2)喷涂工房为适应喷涂生产需求对原装配工房进行适应性改建,喷涂工位不足,准备区未配置或配置起重机不足,无法满足大型结构件的上、下件
9、需求。3)喷涂工房受区域条件限制,大型复杂装备喷涂时无法形成有效的物流,在喷烤漆房完成喷烤作业时需按原路线返回准备区,交叉作业效率低。4)喷涂工房未配备符合安全环保条件的废气处理设备。喷涂工房条件及空间有限,无法满足安全、环保及生产的需求,从提升产能、配备高效治理设施、便于管理的角度出发,急需新建喷涂生产线,配置满足安全、环保、职业卫生要求的喷涂设备设施。同时通过应用替代人工操作的自动化、智能化技术及设备,实现喷涂工艺升级,提高喷涂质量、生产效率、自动化程度和涂料利用率,实现“机械化换人,自动化减人”,从而有效提升喷涂生产环节的本质安全。喷涂生产线在客车、轨道交通等行业已得到广泛应用。近年来,
10、国内大型零部件制造企业开始应用柔性喷涂生产线,实现了航天产品、特种车辆、大型电力方舱等大型零部件的柔性喷涂2-4。本文基于所研制生产的大型复杂装备的工艺特点及喷涂要求,设计柔性喷涂生产线并成功应用于产品喷涂中。2 产品及喷涂工艺特点大型复杂装备产品及喷涂工艺特点如下。1)多品种,小批量。大型复杂装备涉及产品品种多,批量自几台至几十台数量不等。2)产品尺寸大,结构复杂。大型复杂装备具有外形尺寸大、重量大、特征繁多且结构不规则、存在 设计计算 新技术新工艺 设计与计算2 7 一定的个体差异等特点。在组织生产时,不同产品之间以及同种产品不同个体之间,涂装各工序工作量差异较大,很难做到协调统一5。3)
11、漆料种类多,喷涂工艺复杂。以某产品为例,喷涂环氧底漆、环氧硝基面漆、环氧清漆等,喷涂漆种及次数较多,且各涂层间附着力及外观质量要求高。人工采用胶带纸或模板遮蔽喷涂,遮蔽过程繁复。4)喷涂质量要求高,涂层厚度达到4 06 0 m,涂层综合附着力优于2级。3 喷涂生产线总体布局方案1)推进安全、环保技术创新,推动“机械化减人、自动化换人”在危险工艺环节的应用,提升产品表面喷涂质量及喷涂效率,同时结合公司喷涂生产实际及未来发展,设计柔性喷涂生产线。2)柔性喷涂生产线具备机器人喷涂及人工喷涂功能,以更好适应产品类别和批量生产的变化,完成多品种、小批量的生产。机器人可用于规则产品的喷涂或产品多色喷涂,同
12、时预留机器人未来发展能力。3)基于“上件喷漆前准备机器人/人工喷涂烘干下件”的喷涂工艺流程进行论证,实现喷、烘工位分离,并通过地面轨道实现零部件在准备、喷涂、烘干工序间的流转。4)通过对产品分类及喷涂节拍测算,柔性喷涂生产线设计为1条机器人喷涂生产线、1条整车喷涂生产线(预留机器人)、2条大型成套产品喷涂生产线。每条喷涂生产线按生产工艺流程分为3个工艺区域:准备区(除尘、清洁)、喷涂区(喷漆室)和烘干区(烘干室)。整体平面布局示意图如图1所示。图1 整体平面布局示意图5)每个工艺段采用一定的间隔距离,防止有害气体相互串流,实现防爆区与非防爆区安全隔离,同时留出横向和纵向的逃生通道。6)为节约占
13、地,整体与周围建筑协调统一,喷漆室和烘干室的风机及废气处理设备等布置于喷涂区及烘干区室顶空间。整体侧面布局示意图如图2所示。图2 整体侧面布局示意图4 生产线设计方案4.1 准备区准备区主要用于产品喷漆前准备,主要由双小车双梁起重机、移动工作台、地沟、格栅、照明系统、电器控制柜等组成,顶部和侧部安装隔爆型照明灯箱,方便操作施工。同时配备压缩空气供气管路及供水管。双小车双梁起重机将产品吊装至准备区工位,操作人员采用移动工作台对大型复杂装备进行喷涂前处理作业,去除工件表面油污、灰尘等,保证工件表面洁净度,提高漆膜附着力。4.2 喷漆室喷漆室主要用于产品机器人或人工喷涂大型复杂装备,为配备喷涂机器人
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