汽車噴涂技術及系統集成

1.填補空白——《汽車噴涂技術及系統集成》是國內首部系統介紹汽車噴涂工藝、設備和系統集成的圖書，填補國內空白。 2.實用性強——《汽車噴涂技術及系統集成》全面詳實地介紹了噴涂的基礎知識以及汽車噴涂系統的匹配、設計、制造、安裝調試等技術要點，也介紹了噴涂新技術、新工藝以及相關系統、設備的原理和使用知識，實用性強。 3.經驗薈萃——《汽車噴涂技術及系統集成》作者從事噴涂專業技術工作30余年，參與了改革開放以來中國汽車工業的發展騰飛歷程，參加過許多汽車噴涂系統和相關生產線建設項目的設計建造，本書深入總結了作者多年的實踐經驗，可為廣大汽車噴涂設備生產企業、噴涂工藝設計人員、噴涂生產線操作人員提供實用參考。 4.多媒呈現——《汽車噴涂技術及系統集成》給出了許多設備操作現場視頻，讀者可掃碼觀看，方便讀者加深理解。

本人在噴涂業內從業多年，見證并參與了中國汽車業從起步到騰飛的歷史過程。汽車制造業是國家工業的基石，和其他領域一樣，從技術引進、消化吸收到自主創新，都走過了漫長而艱辛的探索積蓄之路。如今，我國在汽車制造業特別是新能源車領域取得井噴式發展，甚至站到了世界前端，是國家政策支持和業內同仁奮發圖強的結果。
縱觀我國汽車涂裝技術領域的發展歷程，也具有兩重性：一方面通過消化吸收和局部創新在技術、工藝和制造方面取得了長足進步，在汽車廠建線的速度和成本方面則遙遙領先于歐美，這也是中國汽車制造業突飛猛進的原因之一。另一方面，在概念模式、應用技術、關鍵設備元件等方面依然相當依賴國外技術和產品，自主研發創新和國產化的投入力度、成果尚且不足。從生產線建設方面看，有限資金的投入也未盡科學合理，常有重硬件、追求進口高端配置、互相攀比的傾向，對核心技術、軟件、國產化的重視不足。目前涂裝線總包商已形成機械工業第四設計院、第九設計院和德國杜爾等幾家實力雄厚的大型集團；而二級承建分包商則相對分散，研發創新、技術進步、水平提高顯得緩慢和不足。改變這些要大家共同努力。
本人在北京瑞科公司（噴涂系統集成商）從事技術工作多年，也參加了許多建線項目的設計建造，對噴涂技術和系統集成有較多的參與和體驗，現整理出來，試圖做些分享工作，和同仁們共同交流討論。本書從生產線建設、子系統集成角度，闡述當前國內汽車噴涂系統的結構、原理、設計、建造、安裝調試的流程和技術要點，并著重介紹噴涂技術領域一些新型理念、系統以及機具設備，例如走珠換色、定量注蠟、聚氨酯發泡等應用技術，希望對相關從業人員有所幫助。限于本人水平能力，定有疏漏不足之處，敬請同仁批評指正。
本書榮幸地得到業內資深專家吳濤先生親自過目、指點、正誤并作序，瑞科公司長期、親密的合作伙伴美國GRACO公司亞太區總裁Anthony Gargano先生也熱情地寫了序言，本人及瑞科公司深表感謝。
本書由瑞科公司劉柯制作了流體、系統和設備部分（占全書大部分）的圖紙，參與了技術討論和校審；周雪冬制作了電氣部分的圖紙、人機界面，參與了技術討論和校審；趙凱參與了新技術部分的資料整理、技術討論；梁斌參加了漆膜檢測部分的技術討論和校審；周振發、孫永波等也給予了技術支持；GRACO公司孫國楨先生還提供了自己編寫的技術資料作為參考。在此一并感謝。

臧齊安   
2023年6月  

臧齊安，北京瑞科恒業噴涂技術有限公司總工程師，在汽車噴涂專業從事設計、技術工作30余年，參加過數百個汽車廠噴涂生產線設計建造（包括TESLA、吉利、比亞迪、奇瑞、長城等），開發過涂料流體壓力平衡仿真軟件等，主持開發過國內首個軍事裝備迷彩數碼噴涂系統。

本書全面闡述了汽車涂裝工藝和生產線中噴涂部分的基礎理論知識，系統設計、集成、制造、安裝、使用維護等環節的技術要點、流程工藝、操作維護規范，系統自動控制以及產品質量檢測評價手段；重點介紹了3C1B、B1B2等油漆緊湊工藝以及自動噴涂和打膠技術，新型智能涂料供給系統、各種新型涂料泵和噴具、水性涂料噴涂技術、水電隔離旋杯、定量缸、走珠換色技術、定量注蠟技術、雙組分發泡灌注技術、圖像定位等近年發展應用的新型技術。
為方便讀者理解，本書配有26個噴涂設備工作原理和作業視頻，可通過掃描二維碼觀看。
本書凝結了作者30余年從事汽車噴涂系統設計和生產線建設經驗，具有很強的實用性，可供汽車噴涂專業的系統設計、設備制造、生產線操作人員以及從事汽車涂裝、焊裝、總裝的工程技術人員參考閱讀。

緒論 001

第1章 噴涂技術在汽車制造中的應用 004
1.1 噴涂技術在汽車涂裝線中的應用 004
1.1.1 車身油漆 005
1.1.2 車身涂膠 007
1.1.3 空腔保護 010
1.2 噴涂技術在汽車焊裝線的應用 011
1.3 噴涂技術在汽車總裝線的應用 013

第2章 流體和涂料的基礎知識 016
2.1 流體的基礎知識 016
2.1.1 流體的黏度和剪切 016
2.1.2 牛頓流體和非牛頓流體 018
2.1.3 流體在管道中的流態 019
2.1.4 流體運動的壓力損失和計算 020
2.1.5 液體的壓縮和溫度體積膨脹 023
2.2 噴涂材料的一般知識 025
2.2.1 汽車噴涂材料家族 025
2.2.2 油漆 026
2.2.3 膠 028
2.2.4 蠟和聚氨酯發泡材料 029
2.2.5 溶劑 029
2.2.6 固化劑 030
2.3 涂料的理化特性 030
2.3.1 涂料的黏度和剪切特性 030
2.3.2 涂料的管路流態 031
2.3.3 涂料的流變特性曲線 032
2.4 噴涂材料黏度的測量 033
2.5 噴涂材料的輸送 034

第3章 噴涂的基礎知識 036
3.1 汽車涂裝的工藝流程 036
3.1.1 前處理、電泳 037
3.1.2 車身涂膠 038
3.1.3 車身油漆 038
3.1.4 空腔加注 041
3.2 噴涂的作業方式 042
3.3 噴涂系統的構成和運行模式 044
3.3.1 噴涂系統的構成 044
3.3.2 工位供給和集中供給模式 045
3.3.3 涂料輸送 049
3.3.4 涂料循環系統的運行模式 053
3.4 涂料系統的臨時生產和換色 054
3.4.1 小系統 054
3.4.2 油漆系統的換色 055
3.4.3 走珠式快速換色系統 055

第4章 通用噴涂機具設備 057
4.1 噴具 057
4.1.1 空氣噴槍 058
4.1.2 無氣噴槍 059
4.1.3 混氣噴槍 060
4.1.4 靜電噴槍 061
4.1.5 雙組分噴槍 062
4.1.6 擠膠槍 062
4.1.7 熱熔膠槍 062
4.1.8 專用噴槍 063
4.1.9 旋杯 065
4.2 涂料泵 070
4.2.1 柱塞泵 072
4.2.2 容積泵 093
4.2.3 隔膜泵 095
4.2.4 齒輪泵 097
4.2.5 螺桿泵 098
4.3 流體處理元件 098
4.3.1 攪拌器 098
4.3.2 涂料穩壓器 099
4.3.3 涂料過濾器 099
4.3.4 涂料調壓器 101
4.3.5 涂料背壓器 103
4.3.6 空氣處理元件 105
4.4 流體測量和控制元件 106
4.4.1 溫度傳感器 106
4.4.2 壓力傳感器 108
4.4.3 流量計 108
4.4.4 液位計 110
4.4.5 儀器儀表 111
4.4.6 電氣驅動元件 112
4.4.7 氣控元件 113
4.5 噴涂設備 115
4.5.1 換色器 115
4.5.2 雙組分配比器 116
4.5.3 膠體流量控制器 117
4.5.4 高壓雙組分配比設備 118
4.6 噴涂機器人 120
4.6.1 油漆噴涂機器人 120
4.6.2 膠蠟噴涂機器人 122
4.6.3 噴涂機器人的控制 122
4.7 其他噴涂設備 122

第5章 噴涂系統非標設備的設計與制作 124
5.1 涂料桶 124
5.1.1 油漆桶 124
5.1.2 溶劑、固化劑桶 126
5.1.3 廢溶劑桶 127
5.1.4 中轉膠桶 128
5.1.5 水套桶 129
5.2 攪拌器 129
5.2.1 油漆攪拌器 129
5.2.2 高黏度材料攪拌器 130
5.3 涂料溫控設備 131
5.3.1 管中管式換熱器 131
5.3.2 管中管溫度控制器總成 132
5.3.3 管中管模組 133
5.3.4 媒質供給單元 135
5.4 液壓站 138
5.4.1 液壓油箱 141
5.4.2 液壓主泵 141
5.4.3 控制元件 141
5.4.4 冷卻系統 142
5.4.5 液壓油 142
5.5 其他配套機具 142

第6章 油漆噴涂系統的設計和集成 144
6.1 噴涂系統的設計要求 144
6.1.1 生產綱領和技術要求 144
6.1.2 設計大綱和設計任務書 145
6.1.3 項目設計流程 145
6.1.4 項目設計內容 145
6.2 油漆供給系統的設計 146
6.2.1 油漆供給系統的結構設計 146
6.2.2 油漆供給系統的流量設計 152
6.2.3 油漆輸送管路的設計 156
6.3 油漆供給單元的集成 164
6.3.1 主泵模組 165
6.3.2 油漆桶模組 166
6.3.3 流體處理模組 168
6.3.4 溶劑、固化劑供給單元 170
6.4 涂料輸送管路和槍站 170
6.4.1 油漆輸送管路 170
6.4.2 槍站 172
6.4.3 壓縮空氣供給單元 174
6.5 油漆溫控單元 175
6.6 廢溶劑回收、反沖洗單元 179
6.6.1 洗槍盒 179
6.6.2 反沖洗 179
6.6.3 廢溶劑中轉站 179
6.6.4 廢溶劑回收和反沖洗管道 181
6.6.5 廢溶劑回收 183
6.7 小系統 184
6.8 走珠式換色系統 184
6.8.1 走珠式換色系統的原理 185
6.8.2 走珠式換色系統的結構模式 188
6.8.3 簡易走珠模式 188
6.8.4 主、支管走珠模式 193
6.8.5 單通道矩陣走珠模式 194
6.8.6 多通道矩陣模式 197
6.8.7 支管選色模式 199
6.8.8 供漆單元 200
6.8.9 溶劑供給和廢溶劑回收系統 202
6.8.10 中壓空氣站 202
6.8.11 控制中心 202
6.9 油漆噴涂系統的安全和環境要求 202
6.9.1 調漆間、儲漆間的安全要求 202
6.9.2 調漆間、儲漆間的環境要求 203

第7章 膠、蠟、發泡系統的設計和集成 204
7.1 膠蠟系統的結構和管線設計 204
7.1.1 膠蠟系統與油漆系統的異同 204
7.1.2 單級和雙級供給系統 205
7.1.3 供給系統的循環 208
7.1.4 供膠輸送管路的設計 208
7.1.5 系統工作壓力計算和主泵選取 213
7.1.6 管路溫控設計 214
7.2 供膠系統的集成 216
7.2.1 供膠系統的基本配置 216
7.2.2 各膠種系統配置 219
7.3 注蠟系統的設計與集成 223
7.3.1 供蠟單元 223
7.3.2 定量注蠟 224
7.3.3 定量注蠟槍 224
7.3.4 注蠟槍站 226
7.3.5 車型識別裝置 226
7.3.6 控制單元 227
7.4 聚氨酯發泡空腔灌注系統的設計與集成 227
7.4.1 材料供給單元 227
7.4.2 主機單元 228
7.4.3 發泡主機 229
7.4.4 槍站單元 234
7.4.5 系統的循環狀態 238
7.4.6 干燥空氣模組 239
7.4.7 機器人加注的位置識別 239
7.5 焊裝線和總裝線的涂膠 242
7.5.1 點焊膠涂膠系統 242
7.5.2 熱熔膠涂膠系統 243
7.5.3 窗玻璃膠涂膠系統 243

第8章 電氣控制系統的設計和集成 245
8.1 工業現場的PLC控制系統 245
8.1.1 工業現場總線 245
8.1.2 PLC主控單元硬件結構 246
8.1.3 PLC工控系統的總線網絡結構 249
8.1.4 CPU的工作方式 254
8.1.5 PLC系統的人機界面 255
8.1.6 變量控制 257
8.1.7 系統軟件和用戶程序 258
8.2 油漆噴涂系統的控制單元 259
8.2.1 油漆供給單元的控制 259
8.2.2 油漆溫控單元的控制 262
8.2.3 廢溶劑回收單元的控制 264
8.2.4 走珠式換色系統的控制 266
8.2.5 油漆供給系統的中控界面 267
8.3 打膠系統的控制單元 275
8.3.1 供膠單元的控制 276
8.3.2 供膠系統的溫度控制 276
8.3.3 供膠系統的主控單元 276
8.4 注蠟系統的控制單元 281
8.4.1 供蠟單元的控制 281
8.4.2 定量注蠟的控制 281
8.5 聚氨酯雙組分發泡系統的控制單元 285
8.6 控制單元的制作 290
8.6.1 主站中控柜 290
8.6.2 工位控制箱 292

第9章 噴涂系統的安裝施工、流道處理、系統調試 293
9.1 設備安裝和管路架設 293
9.1.1 設備安裝 293
9.1.2 管路架設 293
9.1.3 管路連接 294
9.1.4 管路加熱 296
9.1.5 管路保溫 297
9.1.6 電氣設備布線 297
9.2 涂料管路的檢漏和耐壓試驗 298
9.2.1 氣體檢漏和保壓試驗 298
9.2.2 液體保壓和耐壓試驗 299
9.3 管路的酸洗鈍化和系統的清洗 300
9.3.1 不銹鋼管路的酸洗鈍化 300
9.3.2 系統的清洗 302
9.4 噴涂系統的調試 304
9.4.1 設備、傳感器、儀表的定標 306
9.4.2 系統初始化 307
9.4.3 系統調試 308
9.4.4 人員培訓 311
9.5 試生產 311
9.6 噴涂系統的停機和再開機 311
9.7 噴涂系統的操作和維護 312
9.7.1 更換濾袋、濾芯 313
9.7.2 穩壓器和儲能器充氣 314
9.7.3 電動機和主泵維護 314

第10章 汽車漆膜及外觀檢測 315
10.1 外觀檢測 316
10.1.1 光澤儀 318
10.1.2 霧影儀 319
10.1.3 橘皮儀 320
10.1.4 云霧儀 323
10.2 顏色檢測 325
10.2.1 顏色系統和檢測原理 326
10.2.2 顏色的測量 330
10.2.3 分光色彩紋理儀 332
10.3 物理測試儀器 333
10.3.1 漆膜測試儀器 333
10.3.2 濕膜及油漆測試儀器 337
10.3.3 涂料參數測試 339
10.3.4 烘烤測試 340
10.4 機器人檢測 342

參考文獻 343

附錄 344
附錄1 常用噴涂術語簡明漢英對照表 344
附錄2 噴涂技術常用物理單位對照表 351