同步工程中涂装工艺对汽车产品开发的影响

同步工程中涂装工艺对汽车产品开发的影响李国波*，储灿飞，阳克付（奇瑞汽车股份有限公司，安徽芜湖 241009）摘 要：同步工程是对产品开发及其相关过程(如制造和支持等)进行集成、并行的系统化工作模式。

本文将同步工程应用到汽车产品开发中，结合汽车前处理、阴极电泳涂装工艺实践，提出了在汽车车身设计沥液孔、防气泡孔、防锈蜡用孔以及钣金间隙、车身防水和防电磁屏蔽孔等的新思路。

关键词：汽车；涂装；同步工程；涂装工艺孔中图分类号：TQ639.8 文献标志码：A文章编号：1004 – 227X (2010) 12 – 0067 – 05Effect of coating process on development of automobile products with mode of simultaneous engineering // LI Guo-bo*, CHU Can-fei, YANG Ke-fu Abstract: Simultaneous engineering is a systematization work mode for integration and parallelism during product development and related processes such as manufacture and support. In this article, the simultaneous engineering was applied to automobile product development. Combined with the pretreatment and cathodic electrophoretic coating process practice, some new ideas were given, such as the design of drainage hole, bubble-resistant hole, the hole used for anti-rust wax and sheet metal gaps, bodywork water- resistance and anti-electromagenatic shielding hole, on the automotive bodywork.Keywords: automobile; coating; simultaneous engineering; coating process holeFirst-author’s address: C hery Automobile Corporation Limited, Wuhu 241009, China1 前言传统的汽车开发模式通常存在以下问题：(1) 各部门之间信息沟通不足。

在设计阶段，产品相关信息不能及时提供给工艺部门、制造部门、质量控制部门、销售部门及相关供应商，因而难以获得这些部门关于产品相关约束的反馈，使设计人员难以全面考虑制造过程及质量保证等问题。

收稿日期：2010–06–01 修回日期：2010–06–30作者简介：李国波（1973–），男，贵州人，本科，工程师，现任奇瑞汽车涂装二车间副主任兼奇瑞汽车涂装技术学会秘书长，主要从事汽车涂装管理与技术研究。

作者联系方式：(E-mail) liguobo@。

(2) 产品开发周期过长。

由于制造部门、质量控制部门和相关供应商不能早期介入项目，在设计中不能考虑制造可行性及质量控制要求，使产品存在先天缺陷，而这种缺陷往往到了项目后期才暴露出来。

此时，需要重新设计验证，造成大量人力、物力和时间的浪费，甚至造成新产品投产后还存在不同程度的质量缺陷，导致公司及品牌信誉受损。

同步工程简称SE(Simultaneous Engineering)，是对产品开发及其相关过程(如制造和支持等)进行集成、并行的系统化工作模式。

信息技术和计算机辅助造型(CAS)、辅助设计(CAD)、辅助工程分析(CAE)和辅助制造(CAM)等新技术的运用，为同步工程提供了强大的技术支持。

由于顺序工程方法存在产品开发周期长、成本高以及开发质量难以保证等问题，无法适应激烈市场竞争下的汽车企业的需要，因此，同步工程技术得到迅速推广。

同步工程之所以能促使产品开发在速度和质量上取得如此飞速的进步，主要是因为其具有以下特点：(1) 强调开发过程的并行性。

通过成立项目组和在产品造型设计阶段适时发布信息、预分析等，使有关部门和相关供应商能在造型阶段就及早参与项目，并开展市场、工艺、模具和关键零部件等的可行性分析。

通过不同专业过程的并行开展，使占项目开发周期较长的开发过程得以同步进行，从而有效缩短开发周期。

(2) 强调开发过程的系统性。

同步工程要求设计人员在造型阶段就要开始综合考虑产品生命周期的各个方面，包括产品定位、市场需求、成本、产品性能(可靠性、安全性、动力性、经济性和舒适性等)、工艺性、质量控制及报废与回收等。

这就要求各专业人员及时提供各方面的意见，以便系统地考虑设计方案，在产品设计阶段时做出正确的工程决策，把错误和缺陷消除在设计阶段，从而提高设计质量，降低项目后续开发成本、制造成本及售后服务成本。

(3) 强调各相关职能间的工作协同与集成。

在同步工程中，设计、制造、质量控制和销售等不再作为相互独立的过程，而是作为一个系统的有机组成部分。

项目组是该系统的组织模式，项目目标是将上述各过程联系在一起的纽带。

为了共同的目标，各相关职能在开发过程中遇到复杂问题能够及时沟通，以寻求最佳处理方案，有效地提高工作效率和产品质量。

顺序开发与同步工程时间进度和成本比较见图1。

图1 顺序开发与同步工程时间进度和成本比较 Figure 1 Time schedule and cost comparison between sequential development and simultaineous engineering2 汽车涂装工艺对产品开发的影响2. 1 前处理工艺的影响涂装前处理中脱脂工序的要求是：被处理的表面无油污、无锈、无氧化皮、无水分。

如果达不到这些要求，就会严重影响磷化和电泳车身的质量，继而影响车身的防腐能力。

磷化处理是利用磷酸的离解(平衡)反应，在清洗(脱脂)过的金属底材表面析出不溶性磷酸盐的磷化膜技术。

磷化膜的作用是增加附着力和耐蚀性。

增加附着力，一是因所制得的磷化膜结晶微溶入金属表面，结晶的附着力良好；二是基于无数的结晶的表面凹凸，使表面积增大而提高涂膜的附着力。

涂膜随着附着力的提高，防止腐蚀介质侵入的能力增强，从而提高耐蚀性(尤其能抑制漆膜下的扩蚀)。

脱脂、磷化以及不同的处理方式都对电泳膜的厚度及耐蚀性产生一定的影响。

不同前处理及涂装工艺对涂膜防腐性能的影响见图2。

图2 不同前处理及涂装工艺对涂膜防腐性能的影响 Figure 2 Effects of different pretreatment and coating processes on corrosion protection performance of film图2表明，采用脱脂、锌盐磷化(浸式处理)，然后进行阴极电泳涂装，以20 μm 厚的涂膜所具有的防腐性能最好，其耐盐雾时间达到1 000 h 。

2. 2 阴极电泳涂装工艺的影响电泳涂漆法在轿车涂装中获得应用始于上世纪的60年代初，它是在轿车工业中普及和技术更新最快的车身涂底漆方法(尤其是1977年以来)。

由于阴极电泳的优越性，形成了阴极电泳涂装法替代阳极电泳涂装之势，并在轿车市场上形成了未采用阴极电泳就失去竞争力的局面。

阴极电泳涂装工艺经过20多年的不断完善，己成为最成熟的轿车车身、车轮和车架等涂底漆的先进技术之一，对轿车车身而言，至今尚无替代它的更先进的涂底漆的方法。

阴极电泳涂料一般为水溶性涂料，实施过程中应采用电解方式对所有暴露在外的钢板表面和车身底部进行处理。

即将车身的一头接负极，并浸泡在电解槽内进行电解沉积处理。

电泳底漆的主要步骤为：入槽浸泡─UF 溶液(亦称超滤液，采用超滤设备对电泳漆进行过滤而产生的透明液体)冲洗(将夹缝、封闭梁内部清洗干净)─去离子水冲洗─(180 ± 5) °C 烘干。

烘干过程也可使车身焊装时采用的点焊密封胶固化。

电泳过程中需要控制固体分、MEQ 、pH 、电导等13个工艺参数。

2. 3 涂装工艺设备的选择 2.3. 1电泳电压的选择主要考虑涂装电压对电泳涂膜防腐性能的影响。

电泳涂装电压主要取决于涂料的品种，操作时还应该综合考虑极间距、极比、槽液温度等因素，以确定最佳电压范围。

电压对电泳涂膜的质量影响很大。

电泳时间通常是固定的，通过提高或降低电压来调节涂膜厚度。

极间电压升高，电场强度增强，电沉积量随之增加，工件内表面及半封闭面的涂膜厚度增大。

但电压过高，工件入槽瞬间的冲击电流太大，涂膜沉积速度过快，易造成涂膜外观和性能变差。

电压高到超过电泳膜的击穿电压时，沉积涂膜被击穿，电解反应加剧，电极表面产生大量气体，涂膜表面产生大量气泡。

电泳电压过低，涂料泳透力差，沉积速度慢，效率低，涂膜变薄。

一般在保证涂膜外观质量前提下，尽可能采用较高的电压进行阴极电泳涂装。

电压控制在150 ~ 340 V 为宜。

据文献报道，阴极电泳涂装时，供电方式的选择对涂膜的外观影响较大。

线性升高电压既可获得较高的泳透力，又可限制峰值电流，防止涂膜弊病的产生。

2. 3. 2电泳滑橇的选择电泳滑橇导电杆与导电杯之间接触的良好程度会影响到电泳涂膜的防腐质量。

接触不良会导致电泳不良现象。

电泳滑橇的选择应考虑以下几方面因素： 在滑橇选材方面，滑橇锁紧支点材料材质不亚于16MnCr5，以确保支点的强度(特别是RODIP-3运输系统)；滑橇支点的表面硬度≥(48+4) HRC ，硬层深度不小于0.8 mm ；支点抗拉强度>1 100 MPa 。

2. 3. 3涂装前处理、电泳工艺设备的选择涂装工艺设备特别是前处理、电泳设备对轿车车身防腐性能的提升非常重要。

目前流行的前处理、电泳输送方式包括德国DURR 公司设计的RODIP-3输送机系统和EISENMANN 公司设计的VarioShuttle 多功能穿梭式输送机系统等，都是先进的输送机系统。

2. 3. 3. 1输送系统的选择RODIP-3输送机系统及VarioShuttle 多功能穿梭式输送机系统在槽内形式360°自由翻转，能有效地排除轿车车身内腔及车身底部的空气，并能最大程度地排除车身内腔的残液。

RODIP-3运输系统如图3所示。

图3 RODIP-3输运系统Figure 3 RODIP-3 conveying system2. 3. 3. 2 前处理及电泳附属设备的选择在设计涂装车间时，前处理及电泳附属设备的选择至关重要。