摩托车配件涂装车间设计.docx

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摩托车配件涂装车间设计

车间设计说明书

题目：

摩托车配件涂装车间设计

院：

化学化工学院

专业：

应用化学班级：

1001学号：

************

********

导师姓名：

易翔

完成日期：

2013.11.18—2013.12.1

车间设计课程设计任务书

院部：

化学化工专业：

应用化学班级：

应化0902

姓名：

谷志成同组人员姓名：

张涛,李墙

一．课程设计题目：

摩托车配件涂装车间设计

二课程设计内容及设计要求：

1设计年产量为10万辆摩托车的涂装车间，包括油箱、塑料件、车架等配件的涂装处理，确定工艺规范，计算设备尺寸和用量。

2绘制工艺流程图和车间平面布置图。

3绘制工件烘干室设备图和喷漆室示意图。

4编制设计说明书。

三．课程设计时间安排：

　　　　　　11　月　18　日至　12　月　1　日

第一周查阅文献资料，确定设计方案，进行工艺设计与计算。

第二周绘制车间平面布置图和相关设备图，编制设计说明书。

第三周

四主要参考资料：

1《防护工艺设计》，肖鑫编，院内讲义。

2《涂装工艺学》，张学敏，化学工业出版社。

****　　易翔　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　教研室主任：

2012年11月18日

一、前言·································································1

二、工艺设计·························································2

2.1工艺流程·······················································2

2.2摩托车车架等钢件涂装工艺规范································2

2.3塑料件涂装工艺规范············································5

三、工艺设计计算···················································7

3.1生产纲领·······················································7

3.2工作制度和年时基数·········································7

3.3生产节奏····················································7

3.4所需生产线及线速············································7

四、涂装工艺设计·····················································8

4.1工艺流程图····················································8

4.2车间平面布置图···············································10

五、涂装设备的设计和选择·········································10

5.1涂装前处理设备·············································10

5.2阴极电泳设备··············································11

5.3喷漆设备···················································13

5.4烘干室·························································14

5.5电气设计·····················································14

5.6主要工艺设备一览表···································14

六、摩托车的清洁生产············································15

6.1清洁生产的概念··············································15

6.2摩托车涂装的清洁生产····································15

七、总结·······························································17

八、参考文献···························································18

前言

摩托车同汽车一样是现代交通工具之一，外表面80%以上是涂装表面。

涂层外观、鲜艳性、光泽、颜色等的优势是人们对摩托车质量的直观评价，因此它将直接影响摩托车的市场竞争能力。

另外，涂装也是提高摩托车产品的耐蚀性和延长摩托车使用寿命的主要措施之一。

因此摩托车制造行业越来越重视产品的涂装，尤其是摩托车钢件和塑料覆盖件的涂装已成为摩托车制造要求最好的工业过程之一。

摩托车涂装的作用同一般工业涂料一样，摩托车涂料具有保护作用，装饰作用两大功能外，还具有一些特殊作用和标识作用。

摩托车的主要材质有车架及油箱等钢铁件和ABS塑料件，而车架及油箱被塑料覆盖，只要求有防护性，可按汽车车架类似的处理工艺。

在整个的摩托车涂装工艺里主要的涂装部分是摩托车车架和油箱以及塑料件的涂装，其中由于工件形状及防护要求的不同，使得油箱的涂装为其中的最难处理的一部分。

根据设计任务的要求，设计年产量为10万辆摩托车的涂装车间，包括油箱、塑料件、车架等配件的涂装处理，确定工艺规范，计算设备尺寸和用量。

ABS塑料为非导体，不能直接电镀，必须先喷导电漆使其表面能够导电，漆前处理的好坏直接影响涂层质量，所以必须先对其进行除油、静电除尘、去除应力等一系列严格的前处理。

摩托车车架及油箱涂装采用现在热门的底面合一的阴极涂装方法。

底面合一阴极电泳涂料是在原来的底面合一阴极电泳涂料旧的基础上改进过来的，主要从主体树脂的分子架构，分子量分布及生产工艺方面进行了优化，使其漆膜流平性、光泽得到大幅提高，并且其他槽液性能及漆膜性能也得到相应提高。

工艺选定后，根据所采用的工艺及年生产纲领的要求，进行工艺的设计及计算。

工艺的设计包括工艺流程的确定、各工序采用的工艺规范、各工序镀液的维护管理等。

选择和计算各工序所采用的镀槽的尺寸及数量，选择车间所需的主要设备等。

设备选型与计算完毕后，设计车间平面布置图、工艺流程布置图、以及镀槽的设计图，最后对所设计的内容进行评述。

二、工艺设计

2.1工艺流程

2.1.1摩托车车架等钢件涂装工艺流程

抛具丸除锈→上挂→预脱脂（喷）→脱脂（浸）→水洗（喷）→水洗（浸）→表调（浸）→磷化处理（浸）→水洗（喷）→水洗（浸）→纯水洗（浸＋出槽喷）→电泳→一次回收→二次回收→UF水洗→UF水洗→水洗→水洗→水洗→纯水洗→烘干→强冷→下件。

2.1.2ABS塑料涂装工艺流程

涂装前处理（脱脂、表调）→-静电除尘→消应力→喷导电漆→空气或静电喷涂底漆→晾干→烘干→冷却→细打磨及贴花→罩光→晾干→烘干→冷却→打磨抛光→检验及包装

2.1.3油箱涂装工艺流程

脱脂→除锈→表调→磷化→钝化→脱水烘干→表面检查→隐蔽→除尘→涂底漆→晾干→烘干→冷却→打磨→刮腻子→底涂层检查→隐蔽→除尘→手工空气或自动静电喷涂铝粉→补正→晾干→手工空气或静电喷涂透明红→补正→流平→涂抹固化→冷却→检查→贴花→罩光→晾干→烘干→冷却→打磨抛光→检验→成品

2.2摩托车车架等钢件涂装工艺规范

2.2.1抛丸除锈

利用高速旋转的抛丸器的叶轮，将直径为0.2～1.0mm的丸粒，抛到工件表面，依靠高速丸粒对工件表面的冲击和摩擦达到除锈的目的。

对于摩托车车架而言，选用丸粒直径为0.3～0.5mm，抛丸速度为80m/min，经抛丸的车架可施涂防锈底漆再加喷涂面漆，或经磷化处理实施底面合一电泳涂装。

2.2.2预脱脂

车架上有的部件是机加工出来的，有的是油压机压出来的，油污状况不同，存放的时间也不同，有的部件油污已干，有的部件还滴油，因此要采用浸渍式将油污浸泡松软，并脱去一部分油污，脱脂液温度控制在60℃左右，时间5～8min，浓度50～60ｇ／Ｌ（SF-301）。

2.2.3脱脂

预脱脂后大部分油已剥离基体，但仍存有一层薄薄的灰垢，单靠脱脂液是无法清理掉，因此，利用喷淋式脱脂将车架及油箱表面的残油灰垢冲掉，脱脂液的浓度不需要太高，20～30ｇ／Ｌ即可，但喷射压力必须大于0.15MPa，脱脂液温度控制在40℃，时间2min左右。

2.2.4水洗

经过二道浸渍水洗后，表面应光亮、清洁，浸入水中无油花飘出水面。

自来水喷洗，10s左右。

2.2.5表调

表调在常温下30～60s即可完成，良好的表调可以使磷化膜结晶致密，表调不良时，工件表面发花，影响磷化膜的耐蚀性。

表调剂：

pH7.2～7.5；或纯水。

管理水质和杂质颗粒，每周更换两次。

2.2.6锌系磷化

磷化液总酸度（ＴＡ）16～25，游离酸0.4～0.6，促进剂添加量为2.0～3.5，磷化时间3min。

阴极电泳涂装前磷化膜的质量标准：

①外观:

目测应均匀、致密、无锈；

②磷化膜质量；应在2～3g/m2范围内；

③结晶细度：

小于10μm；

④P比:

85%以上（即膜中Zn2Fe（PO4）2·H2O含量高，耐碱性好）；

⑤Ni含量:

20mg/m2以上；

2.2.7水洗

磷化后车车架表面有轻微的挂灰，要先用自来水浸洗，以清洗车架表面、腔体内以及管件内化学反应残留物，最后一道水洗要求用去离子水（电导率＜20us／cm）清洗掉车架上的各种阴离子、阳离子，以达到不污染电泳槽。

车架的滴水电导率＜30us／cm。

电泳涂装，时间大约60s，监测水质，每周更换一次。

2.2.8电泳

电泳涂装是一个系统工程，各单台设备必须相互匹配。

通常由整流器、循环泵、超滤装置、热量交换装置、阳极箱（或阳极棒）、电泳漆槽、袋式过滤机等组成。

2.2.8.1工艺参数

电泳直流电压：

150～300Ｖ；

槽液温度：

26～30℃；

槽液电导：

（1200～1600）us／cm；

槽液固体分：

18％～20％；

pH值：

5.8～6.7

电泳时间:

2～3min。

极距与极比：

极距为150～800mm；S阴:

S阳=4：

1

2.2.8.2工艺管理条件

①电压：

电泳涂装采用的是定电压法，设备相对简单，易于控制。

电压对漆膜的影响很大；电压越高，电泳漆膜越厚，对于难以涂装的部位可相应提高涂装能力，缩短施工时间。

但电压过高，会引起漆膜表面粗糙，烘干后易产生“橘皮”现象。

电压过低，电解反应慢，漆膜薄而均匀，泳透力差。

电压的选择由涂料种类和施工要求等确定。

一般情况下，电压与涂料的固体分及漆温成反比，与两极间距成正比。

因此一般控制在150～300Ｖ。

②槽液温度：

一般阴极电泳的温度控制在26～30℃。

由于电泳涂装时，一部分电能转化为热能，槽液温度总是不断升高，应设置换热系统，将槽液温度控制在±1℃的范围内，防止涂层质量的不稳定。

③电导：

控制在1200～1600us／cm。

刚配好的镀液，电导率可能超过1600us／cm，因此，刚配好的镀液可利用UF排出滤液以降低电导率。

④固体分含量：

固体分以保持在18%～20%为佳。

槽液固体分对槽液的稳定性、泳透力及涂膜厚度和外观质量等都有影响。

当固体分低时，槽液稳定性差，颜料沉积严重，泳透力下降，最终使得涂膜薄而粗糙，并产生针孔，防护性差。

固体分含量过高时涂膜厚度增加，电渗性能下降，涂抹粗糙，出现橘皮，固体份偏高时加纯水补充。

⑤电泳时间：

漆膜厚度随着电泳时间的延长而增加，但当漆膜达到一定厚度时，继续延长时间，也不能增加厚度，反而会加剧副反应；反之，电泳时间过短，涂层过薄。

电泳时间应根据所用的电压，在保证涂层质量的条件下，越短越好。

一般工件电泳时间为1至3分钟，这里采用2～3min。

⑥pH值：

pH值过高，新沉积的涂膜会再溶解，漆膜变薄，电泳后冲洗会脱膜。

PH值过低，工件表面光泽不一致，漆液的稳定性不好，已溶解的树脂会析出，漆膜表面粗糙，附着力降低。

一般要求施工过程中，pH值控制在7.5～8.5之间。

在施工工程中，由于连续进行电泳，阳离子的铵化合物在涂料中积蓄，导致pH值的上升。

可采用补加低pH值的原液，更换阴极罩蒸馏水，用离子交换树脂除去铵离子，采用阳极罩等方法降低pH值。

若pH值过低时，可加入乙醇铵来调节。

⑦极距与极比：

工件与电极之间电泳涂料液的电阻随极距的增加而增大。

由于工件具有一定形状，在极距近时会产生局部大电流，造成涂膜厚薄不均；在极距过远时，电流强度太低，沉积效率差。

电泳涂装极距一般在150～800mm之间。

阴极电泳时，工件与电极的面积比为4：

1。

2.2.9回收

电泳漆的优点之一就是利用率高，因此回收工作非常重要。

第一道回收采用超滤液或去离子水，回收液可用于补充槽液蒸发产生的液位差，需要注意的是回收液不能被外界的其他化学原料污染，否则就会破坏电泳槽的稳定。

经过两道回收后，车架要用清水进行最后喷淋式清洗，使其表面彻底干净。

2.2.10水洗

洁净超滤液洗和洁净去离子水洗流下的液体分别流入循环超滤液槽和循环去离子水槽中继续使用。

超滤水洗冲掉工件表面粘附的电泳漆。

2.2.11脱水烘干

一般情况下，在最低的烘干温度和时间条件下能使工件表面的漆膜完全地发生交联反应，并不影响其耐腐蚀性、机械强度和附着力，该烘干温度和时间即为最合适的烘干条件。

如果烘干温度过低或时间过短，则漆膜交联反应不完全，就会影响烘干后漆膜的性能。

反之，已交联的漆膜就会越发生热分解，严重时漆膜变脆，甚至脱落。

电泳漆膜是水性湿态膜，先进入100～140℃区域脱水3～5min，再进入（180±5）℃的烘干区烘20min，这样漆膜才能发生充分交联反应，达到相应的硬度和附着力。

如果烘干温度低或时间不够，漆膜硬度低甚至夹生，附着力也达不到要求。

如果温度超过200℃，漆膜容易变脆，柔韧性下降，漆膜也会失去原有光泽，影响整体外观效果。

特殊要求:

①在烘干过程中，为防止漆膜水分急剧地挥发而产生针孔和桔皮，要求升温段工件表面的平均温升速度为20℃／min。

②为避免工件表面的漆膜产生色差，要求工件表面上中下温差<2.5oC；

③设置废气燃烧装置，将电泳漆烘干过程中产生的废气（主要是醇类溶剂挥发物醇类裂解物和有机氯化物）直接烧掉。

2.3塑料件涂装工艺规范

2.3.1预脱脂（喷）

控制温度在60℃，处理时间为1min，选用中性或弱碱性脱脂剂，清除工业废渣整平表面，除去部分油脂。

2.3.2脱脂

一般采用含有表面活性剂的水系脱脂剂喷淋清洗，时间2～3min，喷射压力20～30PSI，温度45～55℃。

脱脂配方含有磷酸盐、硅酸盐、表面活性剂、无机矿物质等。

脱脂剂在重复使用时，槽液中的杂质、污物积累，会造成塑料表面污物的再次附着，影响涂层质量，因此应加强槽液的过滤与更新管理。

水系脱脂剂脱脂效果好、质量稳定，但其排放的废水中含有磷，同时它是一种低侵蚀产品，对低碳钢材质的槽体和设备内部必须衬玻璃钢，延长设备的使用寿命。

2.3.3表调

通常以纯水配槽，表面调整剂含有表面活性剂，经脱脂、水洗、纯水洗后的工件再经表面调整剂浸洗或喷淋可以改善塑料件的表面状态，如纯水的表面张力为7.2Pa；使用表面调整剂后表面张力降低为3.1Pa，这样经表调后的塑料件表面不挂水滴，而为湿润薄膜，均匀湿膜，去除污染防止起泡，使工件易于干燥。

2.3.4静电除尘

塑料极易带静电，记忆吸附灰尘，用一般方法不宜奏效，使用离子化风吹除尘，可瞬间中和塑料制品上的静电，使吸附灰尘易吹落，效果好。

2.3.5喷导电漆

静电涂装较空气涂装可节约涂料成本。

为了使非导体被涂物具有导电性，于是采用空气喷涂导电漆。

2.3.6晾干

闪干、流平6min左右

2.3.7细打磨及贴花

贴花是塑料件面涂后罩光之前为增添表面装饰或作产品标识而进行的一道操作工序。

贴花之前先用1000#以上水砂纸对烘干后的面涂表面进行打磨，直到平整光滑，不允许出现砂纸划痕和打磨露底等缺陷，其次用专用划板在塑料件表面指定位置划线，注意线条清晰、准确，不允许划伤漆膜，然后按划线的位置准确粘贴彩条，对易产生气泡的彩条必须用专用刮板刮贴，贴花合格后不应出现折皱、气泡。

2.3.8打磨抛光

主要为消除罩光后漆膜表面的局部表面缺陷，使涂层具有柔和、稳定的光泽，漆面更加平滑，进一步提高外光装饰性。

摩托车覆盖件的抛光一般是在漆膜干透后，再蘸抛光膏在涂层表面上，用电动抛光机进行多次抛光获得平滑光亮的表面为止。

电动抛光机转速一般为2400r/min。

三、工艺设计计算[3,4]

3.1生产纲领

本设计生产纲领为10万台/年（按日产合格配件400套计算）；设备负荷率:

85%；面漆返修率:

10%。

3.2工作制度和年时基数

3.2.1工作制度

工作制度：

本设计采用两班制。

3.2.2年时基数

年时基数：

年时基数以250天计，两班制每班的工作时间为8h，每天工作的时间为2×8=16h，工位年时基数为250×16=4000h。

3.3生产节奏

生产节奏是指平均多长时间涂装一件产品，可用下式计算求得：

式中：

t—生产节奏，分钟·件-1；

M—年生产任务，套·年-1；

n—套产品的涂漆件数；

ρ—合格率，%；

T—年时基数，小时；

e—设备利用系数（或称开工率），涂装设备的利用系数一般为80~85%。

本设计M=100000套/年，n=1，ρ=90%，T=4000h，e=85%，将数据代入式中，得：

t=60×4000×0.85×0.90×/100000×1=1.836分钟/套。

3.4所需生产线及线速

3.4.1生产线

由于摩托车配件分为多种材质，本设计采用三条生产线，分别是车架经过抛丸除锈处理（A0线）、摩托车车架阴极电泳生产线（简称A线）以及塑料件静电喷涂生产线（简称B线）。

考虑到设备投资及生产效率等问题，生产线皆采用步进式。

3.4.2生产线线速

步进式生产线按生产节奏运行。

四、涂装工艺设计[1]

本设计采用两层的平面布置。

包括摩托车车架阴极电泳生产线（简称A线）、塑料件静电喷涂生产线（简称B线）,车架经过抛丸除锈处理（A0线）后,再上A线进行电泳处理。

一层为一般清洁区,包括A线的预处理A0线以及B线的制冷机组、压缩空气处理装置、消防系统的泵站,同时还布置有非清洁区,如喷漆室的循环水除漆区,该区域用隔墙与其他区域完全隔离。

二层为清洁区,是涂装车间的主要作业面,包括A线和B线。

4.1工艺流程图

产品流程:

如图4-1所示：

图4-1产品流程图

生产工艺流程：

A0线生产工艺流程:

如图:

4-2所示：

图4-2A0线生产工艺流程图

A线生产工艺流程:

如图4-3所示：

图4-3A线生产工艺流程图

B线生产工艺流程:

如图4-4所示：

图4-4B线生产工艺流程图

4.2车间平面布置图

涂装车间阴极电泳生产线（A线）和静电喷涂生产线（B线）平面布置如附图

（1）所示。

五、涂装设备的设计和选择[1,3,5]

5.1涂装前处理设备

对于摩托车涂装,前处理是其重要组成部分。

涂装前处理包括预清理、脱脂、表调、磷化、水洗等工序。

为了获得良好的涂装质量,满足涂层抗腐蚀性及外观装饰性的要求,经前处理后的产品,应无油、无锈,磷化膜均匀细致,浮灰及残存游离离子彻底清除。

因而在整个涂装线的设计中,涂装前处理及相关设备的选择及运行参数控制就特别重要。

前处理设备主要由各溶液处理槽、棚体、接水盒、各槽喷射或搅拌管路、槽液温度控制系统、脱脂液油水分离装置、磷化沉淀过滤系统、药液补给装置、排风装置等组成。

5.1.1喷射式前处理

喷射处理方法是涂漆前及电泳涂漆后表面处理的工艺方法,其过程是用水泵将处理槽液喷射到工件表面,借助于机械冲刷,加速化学作用来完成脱脂、除锈、磷化、钝化及电泳涂漆后的冲洗等表面处理工序。

连续通过式喷射处理流水线具有占地面积小、热能损耗小,设备投资低等优点,故本设计选用连续通过式喷射处理流水线。

5.1.2槽液加热装置

前处理工序中如脱脂、表调、磷化等都需要加热到一定的工艺温度。

加热的方式有直接加热和间接加热,直接加热就是把蒸汽直接通入被加热的液槽中,槽液升温快,热效率高,但槽液被加热介质稀释,除了热水槽可采用外,其他液槽不适用。

间接加热就是利用热交换器进行加热。

除磷化工位外,其他工位均采用槽内板式热交换器进行加热。

在磷化处理形成磷化膜的同时,会生成有害的磷化渣。

在影响磷化渣生成的诸多因素中,磷化液的温度是个重要因素,温度越高渣量越多。

当用蒸汽间接加热磷化液时,由于蒸汽温度都在100℃以上,很容易在加热器表面使磷化液瞬间过热,产生大量的磷化沉渣,除造成换热器堵塞外,磷化液老化加剧,影响使用寿命。

因此,磷化工位采用槽外板式热交换器,用温度在70℃左右的热水与磷化液进行槽外热交换。

槽液的温度控制系统由热电阻、温控仪、气动调节阀组成。

温控仪根据热电阻传来的信号来控制气动调节阀的开度,使槽液稳定在设定的温度范围之内。

5.1.3油水分离设备

油水分离设备的作用是将脱脂液中的油和水分开,排掉油分,并将除油后的脱脂液返回脱脂槽,使脱脂槽中的油分控制在工艺允许的范围内,提高脱脂液的除油效果和延长脱脂液的使用寿命,降低脱脂剂的消耗。

油水分离设备按除油方式可分为:

高温热分离、超滤膜分离、填料型分离等几种。

结合三种设备优缺点，本设计采用填料型油水分离器。

5.1.4磷化除渣设备

磷化过程中会产生很多沉淀物,如不及时清除会堵塞喷嘴和管道。

本设计采用斜板沉淀槽，磷化液由水泵从磷化槽送至沉淀槽,从槽的锥斗部分进料,磷化渣经过一段时间沉积在沉淀槽的锥底,澄清后的磷化液溢流回到磷化槽。

在沉渣槽中部有多层排列的斜板,槽液在板间流动,缩短了沉降时间,提高了沉降效率。

由于磷化除渣系统在前处理中所起的重要作用,同时考虑到B线大多时间是在生产塑料件,不需要磷化处理,故本设计A、B线共用一台连续自动除渣机,既满足了生产需要,又节省了投资。

磷化沉渣除渣系统图见附图（3）。

5.2阴极电泳设备

阴极电泳涂装是具有较高的附加值的涂装设备,最先应用于汽车车身的涂装,后随着阴极电泳涂料大量进入我国市场,阴极电泳涂装技术不断革新,并在摩托车行业逐步推广应用。

电泳涂装系统一般由电泳槽（主槽+附槽），备用槽，槽液循环过滤系统，超滤（UF）装置，电极及极液循环系统，调温系统，直流电源及供电系统，涂料补给装置，电泳后清洗装置，电泳涂装防尘室，电控柜等组成，同时与电泳涂装前处理，电泳涂膜烘干炉，悬挂输送系统组成电泳涂装生产线。

5.2.1电泳槽及附槽

本设计中电泳槽体的结构为δ5mm钢板作侧壁板及底板,用型钢作立柱及加强筋。

主槽为矩形,槽体内衬δ6mm环氧树脂玻璃钢衬里