质量管理工具在涂装质量改善中的实际应用

肖俊 吴拉

摘 要：汽车涂装生产工艺复杂，质量输出与工艺输入之间的关系错综复杂，无法确定明确的量化关系。文章选取涂装涂层的最外层——清漆层作为研究对象，对其关键的质量指标及其对应相关的工艺参数进行分析，使用相关性分析、控制图分析、工艺能力分析及测量系统分析等质量管理工具和方法，了解目前工艺、质量控制的现状，并采用拉丁方试验设计方案，找出质量结果与影响参数的相关程度，进而找出质量改善的方向。

关键词：汽车涂装工艺;清漆层;涂装车间;质量管理;拉丁方试验

中图分类号：U466  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2019）12-172-04

Abstract： The production process of automobile coating is complex， and the relationship between quality output and process input is intricate， so it is impossible to determine a clear quantitative relationship. This article selects the outermost layers of paint coating - varnish layer as the research object. Analyze the key quality index and corresponding process parameters. Use correlation analysis， control chart analysis， process capability analysis and measurement system analysis and other quality management tools and methods. Understand the current status of process and quality control， and use the Latin square test design scheme to find out the correlation degree of quality results and influence parameters， and then find out the direction of quality improvement.

Keywords： Automobile painting process; Varnish layer; Painting workshop; Quality management; Latin square test

前言

在汽车生产过程中，涂装工艺是至关重要的一个环节。涂装是将液体物质或者粉末状物质平整的在基体表面涂抹。并将涂层表面完整度、光泽度、平滑度、鲜艳度等指标的高低称为涂层质量，这些指标对汽车质量评价有着重要的作用。且由于人们生活质量的不断提高，市场对汽车涂装的要求也越来越高，企业也运用各式各样的方法对涂装质量进行改善，让汽车整体价值得到提高[1]。汽车涂装生产工艺复杂，需要控制的工艺参数繁多，质量输出与工艺输入之间的关系错综复杂，无法确定明确的量化关系。

1 涂层的作用

汽车表面涂层严格意义上有磷化、电泳、中涂、色漆和清漆等5个涂层。其中清漆为最表层，担负着主要的外观质量指标和保护底层及基材的任务。清漆里的抗紫外线添加剂在形成漆膜后，能很大程度的阻挡对电泳漆极具破坏性的紫外线穿透，从而防止电泳漆由于受紫外线作用而粉化失效，导致漆膜间的附着力下降，严重时漆膜分层剥离并脱落，汽车的防腐功能被瓦解。清漆层的物理和化学性能很大程度上与漆膜厚度相关，同时也影响着多项外观质量参数如桔皮，光泽，DOI等。所以漆膜厚度控制是汽车涂装质量控制最重要的指标。

2 膜厚影响因素分析

以BJ涂装车间为例，清漆的外表面喷涂由8台机器人带静电旋杯来完成。8台机器人分为两组，每一组对整个外表面进行一次喷涂，两次喷涂的膜厚分配比例为50%：50%。喷涂过程需要控制的参数有：1、喷涂距离（喷头离车身的距离），2、两次喷涂的重叠率，3、流量（单位时间吐漆量），4、旋杯转速，5、喷涂电压，6、喷涂速度（喷涂的移动速度），7、漆雾扇宽（成型空气）。

（1）喷涂距离一般控制在250cm～300cm之间，喷涂距离过大，漆雾分散，落到车身上的油漆量少，同样用漆量的情况下，膜厚降低;喷涂距离过小，漆雾集中，容易引起油漆过厚流挂，容易出现高电压报警，且不容易实现重叠率，从而影响膜厚均匀性。

（2）两次喷涂的重叠率一般设置为50%，这样两组机器人的轨迹可以共用，只需整體轨迹偏移一个漆雾扇宽的距离，容易实现膜厚均匀性控制。

以上两个因素是在机器人示教（编程）的时候确定并保存为保存为机器人能调用的轨迹程序。在实际生产中，机器人系统通过各种传感器及位移算法调用程序完成喷涂作业，其准确性及可重复性已得到了广泛的验证。

（3）流量的可调范围比较的宽泛，一般来说，其他因素不变的情况下，流量越大，漆膜厚度越大，容易出现流挂;流量越小，漆膜厚度越小，桔皮效果变差。流量是由机器人的计量泵来控制的，存在波动或漂移的可能性，有必要定期采用量杯测量的方式进行校正。

（4）旋杯转速影响着雾化的能力，即油漆离开旋杯是被切割成的颗粒大小，小颗粒比较容易获得好的外观，但颗粒太小容易造成油漆里的溶剂挥发太多，造成流平性不够，外观下降。

（5）喷涂电压是指喷涂时旋杯和工件之间的电势差，这个电势差的存在，使得喷出来的油漆带上电荷，并延着电力线运动，由于静电的作用，可以大大提升油漆的利用率，其弊端是在工件边缘部位，由于电力线包络效应，边缘膜厚会大大提升，严重时造成流挂缺陷。

（3）机器人及其控制系统

车门滚边是通过加力或加压使车门外板发生塑性变形，从而包住内板，所以机器人在选型时，应具有较大的承载能力。考虑到包边的质量要求，机器人的重复精度应控制在±0.3MM左右。

3.2 机器人滚边成形工艺的技术难点分析

（1）成形后外板表面质量缺陷

滚边后的外板上会出现一些凹凸不平现象，这是一个综合性的问题，有可能是由于内板件在滚边结合区域存在凹凸不平、变形，这些缺陷滚边后就会印制在外板表面，需要与冲压联系解决内板变形的问题或在滚边前对内板变形的边子给予手工校正。遇到此类似的问题，需要具体问题具体分析，对有可能产生的原因逐一排查，直到最终找到问题的真正症结，这样才能对症下药，有效的解决问题点。

（2）外板包不住内板

这个问题容易出现在角部，主要原因是由于外板冲压件的翻边高度不足造成，解决途径主要靠修改冲压模具，保证外板有足够的翻边高度。

（3）堆料起皱

这个问题也容易出现在角部，产生的原因也是由于外板翻边高度和翻边角度不恰当造成。

解决办法是修改冲压模具，保证适当的翻边高度和翻边角度。如發动机罩的角部堆料问题，往往需要对冲压模具的进行多次手工修理，才能找到最合理的高度，从而解决角部堆料问题。

（4）出现尖角

这个问题同样容易出现在角部，产生的主要原因一个是由于翻边高度不足，另一个主要原因是滚边程序设计不当造成。解决对策需要具体问题具体分析，重点从上诉两个方面进行调查解决。

（5）直边出现波浪变形

这个问题主要集中在前后门中部的内板加强件滚边处，产生的主要原因是产品结构设计不当造成，通过调整滚边程序，可一定程度内降低其波浪变形缺陷。

4 两种滚边工艺的优缺点比较（表1）

5 结语

综上所述，一台机器人的投资比一台进口液压机的投资

相对少，机器人滚边系统使用的下模成本也比一套上下模的成本低，所以一套机器人滚边系统的投资额远低于液压机包边系统。

在带多套车门生产时，需要更换包边模具，机器人滚边系统只有下模，结构简单，换模相对更容易，容易实现自动化、柔性化生产作业。

机器人滚边速度比液压包边机慢，但可以满足中等规模的生产需要。如果生产规模扩大，可以根据需要在滚边系统里增加多台滚边机器人来提高生产产能。

综上所述，机器人滚边系统以它成形美观、柔性化制造、生产效率高、投入及维护成本低、作业面积小等显著特点正赢得汽车厂商的青睐，它将是今后车门包边成形技术的一个方向和趋势。