汽车喷涂技术及系统集成

1.填补空白——《汽车喷涂技术及系统集成》是国内首部系统介绍汽车喷涂工艺、设备和系统集成的图书，填补国内空白。 2.实用性强——《汽车喷涂技术及系统集成》全面详实地介绍了喷涂的基础知识以及汽车喷涂系统的匹配、设计、制造、安装调试等技术要点，也介绍了喷涂新技术、新工艺以及相关系统、设备的原理和使用知识，实用性强。 3.经验荟萃——《汽车喷涂技术及系统集成》作者从事喷涂专业技术工作30余年，参与了改革开放以来中国汽车工业的发展腾飞历程，参加过许多汽车喷涂系统和相关生产线建设项目的设计建造，本书深入总结了作者多年的实践经验，可为广大汽车喷涂设备生产企业、喷涂工艺设计人员、喷涂生产线操作人员提供实用参考。 4.多媒呈现——《汽车喷涂技术及系统集成》给出了许多设备操作现场视频，读者可扫码观看，方便读者加深理解。

本人在喷涂业内从业多年，见证并参与了中国汽车业从起步到腾飞的历史过程。汽车制造业是国家工业的基石，和其他领域一样，从技术引进、消化吸收到自主创新，都走过了漫长而艰辛的探索积蓄之路。如今，我国在汽车制造业特别是新能源车领域取得井喷式发展，甚至站到了世界前端，是国家政策支持和业内同仁奋发图强的结果。
纵观我国汽车涂装技术领域的发展历程，也具有两重性：一方面通过消化吸收和局部创新在技术、工艺和制造方面取得了长足进步，在汽车厂建线的速度和成本方面则遥遥领先于欧美，这也是中国汽车制造业突飞猛进的原因之一。另一方面，在概念模式、应用技术、关键设备元件等方面依然相当依赖国外技术和产品，自主研发创新和国产化的投入力度、成果尚且不足。从生产线建设方面看，有限资金的投入也未尽科学合理，常有重硬件、追求进口高端配置、互相攀比的倾向，对核心技术、软件、国产化的重视不足。目前涂装线总包商已形成机械工业第四设计院、第九设计院和德国杜尔等几家实力雄厚的大型集团；而二级承建分包商则相对分散，研发创新、技术进步、水平提高显得缓慢和不足。改变这些要大家共同努力。
本人在北京瑞科公司（喷涂系统集成商）从事技术工作多年，也参加了许多建线项目的设计建造，对喷涂技术和系统集成有较多的参与和体验，现整理出来，试图做些分享工作，和同仁们共同交流讨论。本书从生产线建设、子系统集成角度，阐述当前国内汽车喷涂系统的结构、原理、设计、建造、安装调试的流程和技术要点，并着重介绍喷涂技术领域一些新型理念、系统以及机具设备，例如走珠换色、定量注蜡、聚氨酯发泡等应用技术，希望对相关从业人员有所帮助。限于本人水平能力，定有疏漏不足之处，敬请同仁批评指正。
本书荣幸地得到业内资深专家吴涛先生亲自过目、指点、正误并作序，瑞科公司长期、亲密的合作伙伴美国GRACO公司亚太区总裁Anthony Gargano先生也热情地写了序言，本人及瑞科公司深表感谢。
本书由瑞科公司刘柯制作了流体、系统和设备部分（占全书大部分）的图纸，参与了技术讨论和校审；周雪冬制作了电气部分的图纸、人机界面，参与了技术讨论和校审；赵凯参与了新技术部分的资料整理、技术讨论；梁斌参加了漆膜检测部分的技术讨论和校审；周振发、孙永波等也给予了技术支持；GRACO公司孙国桢先生还提供了自己编写的技术资料作为参考。在此一并感谢。

臧齐安   
2023年6月  

臧齐安，北京瑞科恒业喷涂技术有限公司总工程师，在汽车喷涂专业从事设计、技术工作30余年，参加过数百个汽车厂喷涂生产线设计建造（包括TESLA、吉利、比亚迪、奇瑞、长城等），开发过涂料流体压力平衡仿真软件等，主持开发过国内首个军事装备迷彩数码喷涂系统。

本书全面阐述了汽车涂装工艺和生产线中喷涂部分的基础理论知识，系统设计、集成、制造、安装、使用维护等环节的技术要点、流程工艺、操作维护规范，系统自动控制以及产品质量检测评价手段；重点介绍了3C1B、B1B2等油漆紧凑工艺以及自动喷涂和打胶技术，新型智能涂料供给系统、各种新型涂料泵和喷具、水性涂料喷涂技术、水电隔离旋杯、定量缸、走珠换色技术、定量注蜡技术、双组分发泡灌注技术、图像定位等近年发展应用的新型技术。
为方便读者理解，本书配有26个喷涂设备工作原理和作业视频，可通过扫描二维码观看。
本书凝结了作者30余年从事汽车喷涂系统设计和生产线建设经验，具有很强的实用性，可供汽车喷涂专业的系统设计、设备制造、生产线操作人员以及从事汽车涂装、焊装、总装的工程技术人员参考阅读。

绪论 001

第1章 喷涂技术在汽车制造中的应用 004
1.1 喷涂技术在汽车涂装线中的应用 004
1.1.1 车身油漆 005
1.1.2 车身涂胶 007
1.1.3 空腔保护 010
1.2 喷涂技术在汽车焊装线的应用 011
1.3 喷涂技术在汽车总装线的应用 013

第2章 流体和涂料的基础知识 016
2.1 流体的基础知识 016
2.1.1 流体的黏度和剪切 016
2.1.2 牛顿流体和非牛顿流体 018
2.1.3 流体在管道中的流态 019
2.1.4 流体运动的压力损失和计算 020
2.1.5 液体的压缩和温度体积膨胀 023
2.2 喷涂材料的一般知识 025
2.2.1 汽车喷涂材料家族 025
2.2.2 油漆 026
2.2.3 胶 028
2.2.4 蜡和聚氨酯发泡材料 029
2.2.5 溶剂 029
2.2.6 固化剂 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 涂料的管路流态 031
2.3.3 涂料的流变特性曲线 032
2.4 喷涂材料黏度的测量 033
2.5 喷涂材料的输送 034

第3章 喷涂的基础知识 036
3.1 汽车涂装的工艺流程 036
3.1.1 前处理、电泳 037
3.1.2 车身涂胶 038
3.1.3 车身油漆 038
3.1.4 空腔加注 041
3.2 喷涂的作业方式 042
3.3 喷涂系统的构成和运行模式 044
3.3.1 喷涂系统的构成 044
3.3.2 工位供给和集中供给模式 045
3.3.3 涂料输送 049
3.3.4 涂料循环系统的运行模式 053
3.4 涂料系统的临时生产和换色 054
3.4.1 小系统 054
3.4.2 油漆系统的换色 055
3.4.3 走珠式快速换色系统 055

第4章 通用喷涂机具设备 057
4.1 喷具 057
4.1.1 空气喷枪 058
4.1.2 无气喷枪 059
4.1.3 混气喷枪 060
4.1.4 静电喷枪 061
4.1.5 双组分喷枪 062
4.1.6 挤胶枪 062
4.1.7 热熔胶枪 062
4.1.8 专用喷枪 063
4.1.9 旋杯 065
4.2 涂料泵 070
4.2.1 柱塞泵 072
4.2.2 容积泵 093
4.2.3 隔膜泵 095
4.2.4 齿轮泵 097
4.2.5 螺杆泵 098
4.3 流体处理元件 098
4.3.1 搅拌器 098
4.3.2 涂料稳压器 099
4.3.3 涂料过滤器 099
4.3.4 涂料调压器 101
4.3.5 涂料背压器 103
4.3.6 空气处理元件 105
4.4 流体测量和控制元件 106
4.4.1 温度传感器 106
4.4.2 压力传感器 108
4.4.3 流量计 108
4.4.4 液位计 110
4.4.5 仪器仪表 111
4.4.6 电气驱动元件 112
4.4.7 气控元件 113
4.5 喷涂设备 115
4.5.1 换色器 115
4.5.2 双组分配比器 116
4.5.3 胶体流量控制器 117
4.5.4 高压双组分配比设备 118
4.6 喷涂机器人 120
4.6.1 油漆喷涂机器人 120
4.6.2 胶蜡喷涂机器人 122
4.6.3 喷涂机器人的控制 122
4.7 其他喷涂设备 122

第5章 喷涂系统非标设备的设计与制作 124
5.1 涂料桶 124
5.1.1 油漆桶 124
5.1.2 溶剂、固化剂桶 126
5.1.3 废溶剂桶 127
5.1.4 中转胶桶 128
5.1.5 水套桶 129
5.2 搅拌器 129
5.2.1 油漆搅拌器 129
5.2.2 高黏度材料搅拌器 130
5.3 涂料温控设备 131
5.3.1 管中管式换热器 131
5.3.2 管中管温度控制器总成 132
5.3.3 管中管模组 133
5.3.4 媒质供给单元 135
5.4 液压站 138
5.4.1 液压油箱 141
5.4.2 液压主泵 141
5.4.3 控制元件 141
5.4.4 冷却系统 142
5.4.5 液压油 142
5.5 其他配套机具 142

第6章 油漆喷涂系统的设计和集成 144
6.1 喷涂系统的设计要求 144
6.1.1 生产纲领和技术要求 144
6.1.2 设计大纲和设计任务书 145
6.1.3 项目设计流程 145
6.1.4 项目设计内容 145
6.2 油漆供给系统的设计 146
6.2.1 油漆供给系统的结构设计 146
6.2.2 油漆供给系统的流量设计 152
6.2.3 油漆输送管路的设计 156
6.3 油漆供给单元的集成 164
6.3.1 主泵模组 165
6.3.2 油漆桶模组 166
6.3.3 流体处理模组 168
6.3.4 溶剂、固化剂供给单元 170
6.4 涂料输送管路和枪站 170
6.4.1 油漆输送管路 170
6.4.2 枪站 172
6.4.3 压缩空气供给单元 174
6.5 油漆温控单元 175
6.6 废溶剂回收、反冲洗单元 179
6.6.1 洗枪盒 179
6.6.2 反冲洗 179
6.6.3 废溶剂中转站 179
6.6.4 废溶剂回收和反冲洗管道 181
6.6.5 废溶剂回收 183
6.7 小系统 184
6.8 走珠式换色系统 184
6.8.1 走珠式换色系统的原理 185
6.8.2 走珠式换色系统的结构模式 188
6.8.3 简易走珠模式 188
6.8.4 主、支管走珠模式 193
6.8.5 单通道矩阵走珠模式 194
6.8.6 多通道矩阵模式 197
6.8.7 支管选色模式 199
6.8.8 供漆单元 200
6.8.9 溶剂供给和废溶剂回收系统 202
6.8.10 中压空气站 202
6.8.11 控制中心 202
6.9 油漆喷涂系统的安全和环境要求 202
6.9.1 调漆间、储漆间的安全要求 202
6.9.2 调漆间、储漆间的环境要求 203

第7章 胶、蜡、发泡系统的设计和集成 204
7.1 胶蜡系统的结构和管线设计 204
7.1.1 胶蜡系统与油漆系统的异同 204
7.1.2 单级和双级供给系统 205
7.1.3 供给系统的循环 208
7.1.4 供胶输送管路的设计 208
7.1.5 系统工作压力计算和主泵选取 213
7.1.6 管路温控设计 214
7.2 供胶系统的集成 216
7.2.1 供胶系统的基本配置 216
7.2.2 各胶种系统配置 219
7.3 注蜡系统的设计与集成 223
7.3.1 供蜡单元 223
7.3.2 定量注蜡 224
7.3.3 定量注蜡枪 224
7.3.4 注蜡枪站 226
7.3.5 车型识别装置 226
7.3.6 控制单元 227
7.4 聚氨酯发泡空腔灌注系统的设计与集成 227
7.4.1 材料供给单元 227
7.4.2 主机单元 228
7.4.3 发泡主机 229
7.4.4 枪站单元 234
7.4.5 系统的循环状态 238
7.4.6 干燥空气模组 239
7.4.7 机器人加注的位置识别 239
7.5 焊装线和总装线的涂胶 242
7.5.1 点焊胶涂胶系统 242
7.5.2 热熔胶涂胶系统 243
7.5.3 窗玻璃胶涂胶系统 243

第8章 电气控制系统的设计和集成 245
8.1 工业现场的PLC控制系统 245
8.1.1 工业现场总线 245
8.1.2 PLC主控单元硬件结构 246
8.1.3 PLC工控系统的总线网络结构 249
8.1.4 CPU的工作方式 254
8.1.5 PLC系统的人机界面 255
8.1.6 变量控制 257
8.1.7 系统软件和用户程序 258
8.2 油漆喷涂系统的控制单元 259
8.2.1 油漆供给单元的控制 259
8.2.2 油漆温控单元的控制 262
8.2.3 废溶剂回收单元的控制 264
8.2.4 走珠式换色系统的控制 266
8.2.5 油漆供给系统的中控界面 267
8.3 打胶系统的控制单元 275
8.3.1 供胶单元的控制 276
8.3.2 供胶系统的温度控制 276
8.3.3 供胶系统的主控单元 276
8.4 注蜡系统的控制单元 281
8.4.1 供蜡单元的控制 281
8.4.2 定量注蜡的控制 281
8.5 聚氨酯双组分发泡系统的控制单元 285
8.6 控制单元的制作 290
8.6.1 主站中控柜 290
8.6.2 工位控制箱 292

第9章 喷涂系统的安装施工、流道处理、系统调试 293
9.1 设备安装和管路架设 293
9.1.1 设备安装 293
9.1.2 管路架设 293
9.1.3 管路连接 294
9.1.4 管路加热 296
9.1.5 管路保温 297
9.1.6 电气设备布线 297
9.2 涂料管路的检漏和耐压试验 298
9.2.1 气体检漏和保压试验 298
9.2.2 液体保压和耐压试验 299
9.3 管路的酸洗钝化和系统的清洗 300
9.3.1 不锈钢管路的酸洗钝化 300
9.3.2 系统的清洗 302
9.4 喷涂系统的调试 304
9.4.1 设备、传感器、仪表的定标 306
9.4.2 系统初始化 307
9.4.3 系统调试 308
9.4.4 人员培训 311
9.5 试生产 311
9.6 喷涂系统的停机和再开机 311
9.7 喷涂系统的操作和维护 312
9.7.1 更换滤袋、滤芯 313
9.7.2 稳压器和储能器充气 314
9.7.3 电动机和主泵维护 314

第10章 汽车漆膜及外观检测 315
10.1 外观检测 316
10.1.1 光泽仪 318
10.1.2 雾影仪 319
10.1.3 橘皮仪 320
10.1.4 云雾仪 323
10.2 颜色检测 325
10.2.1 颜色系统和检测原理 326
10.2.2 颜色的测量 330
10.2.3 分光色彩纹理仪 332
10.3 物理测试仪器 333
10.3.1 漆膜测试仪器 333
10.3.2 湿膜及油漆测试仪器 337
10.3.3 涂料参数测试 339
10.3.4 烘烤测试 340
10.4 机器人检测 342

参考文献 343

附录 344
附录1 常用喷涂术语简明汉英对照表 344
附录2 喷涂技术常用物理单位对照表 351