生产线设备在生产工艺的作用

生产线设备在生产工艺的作用 本文关键词：生产工艺，生产线，作用，设备

生产线设备在生产工艺的作用 本文简介：摘要：本文从可靠性的角度出发，就汽车涂装生产线的阴极电泳成套设备进行分析，详细阐述了生产线涉及设计、制造、安装、调试、验收、使用、维护等可靠性全寿命周期过程；阐述了提高设备的可靠性、形成一套行之有效的设备可靠性管理对于提高产品质量、降低成本、增强企业的竞争力至关重要。关键词：生产线；设备；可靠性；系

生产线设备在生产工艺的作用 本文内容：

摘要：本文从可靠性的角度出发，就汽车涂装生产线的阴极电泳成套设备进行分析，详细阐述了生产线涉及设计、制造、安装、调试、验收、使用、维护等可靠性全寿命周期过程；阐述了提高设备的可靠性、形成一套行之有效的设备可靠性管理对于提高产品质量、降低成本、增强企业的竞争力至关重要。

关键词：生产线；设备；可靠性；系统；指标

前言

生产线流水式作业方式是当今规模化生产中普遍采用的生产方式,一般生产线都包含有多种生产工艺，要确保这些工艺能准确地应用在工件上，就要通过生产线的可靠设备加以实现；一条完整的生产线由多种不同类型、不同数量的设备组成，无论哪一台设备出现问题，都有可能令生产线停止运行而导致停产；特别是对于全自动生产线，可靠性的关键在于每个控制程序、每个设备都能准确可靠地实现其功能，才能保证整条生产线可靠性的运行，从而令工艺得到保证，进而保证工件质量。所以，要保证生产线良好运行，使生产线具备更高的综合效率、降低综合成本，设备的可靠性至关重要。

1可靠性的概念

可靠性分为基本可靠性和任务可靠性：它的终极目的是用最合理和最经济的手段达到设备利用率的最大化。

1.1基本可靠性定义

产品、设备在规定的时间、规定的使用条件下，完成规定功能的能力。它反映出设备所需维修备件和维修人员等的信息。

1.2任务可靠性定义

完成任务的概率，它反映设备完成任务的概率，考虑的是致命故障，对于生产线，具体是指虽然有小故障，仍能保持整个生产线工件流顺畅的能力。可靠性是评价生产线性能的重要质量指标，生产工艺越复杂，生产线的难度越大。为了控制生产成本，保证生产的最高性价比、就要不断提高生产线的可靠性要求。

2生产线设备的可靠性管理

设备的可靠性涉及设计、生产、安装、使用和维护等全寿命周期内的所有过程,如何科学地做好设备可靠性管理是提升产品质量的关键。也是提高设备效能的保障，在不同的各个阶段，生产线设备可靠性的重点也有所不同。

2.1设计阶段

要使生产线具有较好的稳定性与合理性，可靠性的设计及研究也是至关重要的。在设计阶段，就要充分考虑设备的使用环境与使用条件，进行各种可靠性分析；即通过可靠性指标论证，确定符合需求和经济可行的可靠设计性指标。1）生产线的总体设计阶段就要充分考虑可靠性问题要使生产线具有较高的可靠性，在设计的初期阶段就要进行可靠性分析与设计，充分考虑到生产线存在的问题，最大可能消除不可靠因素，通过改进设计，达到消除隐患，保证生产线的运行和产品质量，进而提高生产线的可靠性水平。即开展可靠性的预计和分配，将规定在合同中的可靠性指标设计到生产线中去。2）可靠性纠正和跟踪解决生产行进中，如因某个生产流程的设备因故停机，导致已经投产的生产线中断生产，此时需要对生产线进行重构可靠性分析及补充设计；即进行纠正，故障归零。3）生产线对不同产品的可靠性适应能力由于产品型号变更而导致的生产变更，就需要对生产线重新进行可靠性预计与分配，以保证原有可靠性指标不下降，以满足生产要求。

2.2制造、安装、调试与验收阶段

在此过程中，要设计出一个可靠性验收试验方案，进行可靠性验收，以此评估是否达到预定的可靠性指标。2.3使用过程建立标准的维修手册并对维修人员进行充分的技能训练，做到岗前培训，每条生产线都应配备有工艺员、线上操作工和维修工，并积极开展设备预防性维护，有计划地进行设备的点检与定修工作；为做好这一点，在可靠性设计的同时要开展维修设计。

3应用案例

下面通过汽车阴极电泳涂装的案例，诠释如何用可靠性的设备去完成复杂的工艺要求，即阴极电泳设备是如何保证阴极电泳工艺的控制。阴极电泳涂装技术具有强泳透力、高耐腐蚀性、平滑的涂膜层、均匀的膜厚、可实现自动化流水线生产；其采用水性涂料，具有涂料利用率高、环保、绿色公害低等优点，被广泛应用于各个行业，尤其在高端的汽车涂装,几乎全部采用阴极电泳涂装工艺。

3.1阴极电泳涂装生产线的工艺

1）生产线设计模式：生产线通常设计为通过式自动生产线。其中电泳和UF回收工序必须采用浸入方式处理，其余工序根据产品的不同要求，可采用浸入或喷淋作业方式。2）生产线工艺流程预清理→预脱脂→脱脂→脱脂后水洗→表调→磷化→磷化后水洗→钝化→纯水洗1→纯水洗2〖阴极电泳→超滤UF1→超滤UF2〗纯水洗→电泳烘干→泳后烘干强冷→喷漆→烘烤备注：〖〗内为阴极电泳部分工序。

3.2阴极电泳部分的工艺参数要求

1）固体分电泳槽液的固体分需要严格控制在漆液指定参数范围内，随着工件的不断泳涂，固分会不断下降。为保证电泳涂膜质量，需要严格控制固分在规定的生产范围。2）PH值、电导率要求这是电泳槽液两个重要的参数。对稳定槽液、保证涂装质量起着重要作用；保持槽液稳定在一定的酸度，有利于稳定槽液；电导率波动一般控制在100~200us/cm。3）泳涂电压电泳工作电压位于破坏电压与临界电压之间，电压的高低决定了涂装的厚度与泳透力，为取得更好的涂膜外观与更好的泳透力，经常采用软启动与分段电压的模式。4）电泳槽及回收的温度、时间工艺要求从表1可知：要根据电泳漆工艺指定的参数去控制温度、时间；采用液面溢流模式，电泳槽后配置两个清洗回收工序：UF1、UF2，有助于提高电泳涂料的利用率，稳定涂膜质量；为满足复杂的工序要求，设备在设计、配备上必须满足一定的可靠性与专业性。

3.3阴极电泳工序的设备配置

图2是阴极电泳部分工序流程图。从图中可以看到，阴极电泳工序需要配备：电源及直流供电系统、电控系统、电极循环系统、超滤回收系统、循环过滤、温控系统、泳后UF回收系统等七大系统。1）循环过滤系统电泳漆循环系统是电泳生产线最重要的设备系统。针对电泳漆液高达15~20%的固分，配制完成后，需要24h不停机循环过滤，以防止其中的填料发生沉降，所以，电泳漆循环系统要选用质量可靠的带水封的低速不锈钢循环泵，并采用双循环泵设计，一用一备。循环管路可采用不锈钢或塑料材质管件，并安装过滤器，配备压力表以显示滤袋堵塞状况。在供电不稳定的地区还要配备应急发电系统，以保障电泳漆循环和温度控制系统能不间断工作。2）控制系统控制系统是整个生产线的灵魂，它起着控制整流器、冷却或加热系统、各种泵体等装置工作，要求具有高可靠性。3）电源及直流供电系统电泳电源是影响电泳漆质量的重要设备之一。根据工件入槽方式的不同可分别采用阶梯供电和自动升压等模式。不同的电泳漆，对稳压、稳流、软启动和波纹系数等功能有不同的要求。电泳漆种类不同，要求的施工电压也不同，一般在100~400V之间。由于施工电压较高，为了保障安全，需要对直流供电系统进行绝缘处理。4）阳极液电极系统在电泳槽两侧安装膜电极系统。一般采用管式或箱式电极箱，并配置一定数量的裸电极。电极箱由电极膜、不锈钢电极和箱体组成，并配置极液循环系统，自动补水装置、极液电导监测装置等，以保证系统可靠运行。做为电泳设备的关键设备，膜管组件、循环泵采用进口设备，极棒采用316的高耐腐蚀的材料以保证设备的可靠性。5）超滤回收系统作为电泳设备的关键设备，起到排放杂质、控制电导率、回收电泳漆液，稳定固分的作用，从而保证电泳漆膜的质量。为确保设备的可靠性，应选用质量可靠的主件UF膜组件，并配置预滤、反洗、UF液转移、电导监测等系统。该套系统涉及到浓缩液的回收管线与超滤液排放，要求管线设计尽量简洁、弯头、转角越少越好，以防止漆液在死角位的残留，这就要求从可靠性的角度出发，去设计最优的线路。6）温度控制系统电泳漆温度随着循环系统工作和工件的电泳生产的进行，槽内的温度会逐步升温，需要进行恒温控制（南方尤甚）。为保证温控的可靠性，较大型的电泳生产线一般采用间接式换热的方式。配置有冷水系统、冷水槽及循环系统、板式换热器等。通过控制系统控制达到槽液冷却控温的作用7）泳后各次超滤水洗起到回收漆液、稳定漆膜与清洁的作用，同时节约了成本，降低环境污染。

4电泳工序易出现的故障与维护

1）超滤膜的堵塞作为电泳线的关键设备，其膜组件在运行一段时间后，由于杂质的原因，易于造成堵塞导致流量衰减，当流量已经下降到正常值的90%，就需要对整个系统进行反洗：一般常规维护为一月一洗。2）袋式过滤器的滤袋更换汽车电泳漆液一般含有填料微粒，环氧类尤甚；当生产进行到一定时候，袋式过滤器的压力表升高到一定数值，就必须要进行滤袋的更换，以保证循环过滤顺利进行；对于连续生产的汽车生产线，一般3~6天一换。3）主循环泵密封件的更换阴极电泳生产线的循环过滤系统24h不能停机，意味着主循环泵必须要24h连轴转（一般会同时配备一台备用泵以防主循环泵的更换）高强度的运行，除了选用高可靠性的双机械密封泵外，需多备几套密封件，以防泵体的密封件的磨损，导致槽液的泄露。4）电极液系统电极的更换电泳槽液属于弱酸性，316不锈钢电极运行一段时间会产生点状的腐蚀，需要定期更换，一般一年一换。5）冷机的冷冻液的填充电泳槽液对温控要求较高，一般波动范围在±1℃，冷机会频繁启动，运行到一定时候，就要进行冷冻液的填充。

5生产线可靠性问题的研究目的及意义

生产线可靠性研究是一项极具经济价值和社会效益的工作，是非常重要的质量指数，是设备全寿命周期技术管理的重要内容：生产线可靠性设计合理，各设备流程达到各自的指定可靠性目标，那么生产线就可以达到可靠性目标，就可以保证生产过程的稳定，保证生产计划按时完成，也说明了：1）可靠性是评价生产线性能的重要指标。2）保证生产线的可靠性是生产有序进行的关键。3）生产线可靠性的提高使生产线具备最大的性价比并得以控制生产成本。以本文的汽车阴极电泳涂装生产线为例，我们按合同指标进行可靠性、维修性设计，在可靠性设计中，对关键工位我们进行了冗余设计，对关键的模块、元器件我们选用了高可靠的产品，对热载荷大的元器件、模块我们采用了热设计，对生产线运行过程中振动与冲击也进行了充分的考虑以及三防设计等，特别是为了满足生产线的可靠性指标要求，我们按可靠性强化的思路，考虑了30%的设计余量。

6结论

生产线设备全自动控制的可靠性关键在于每个控制程序、每个设备都能准确可靠地实现其功能，这是整条生产线可靠性的基石，这样才能保证整条生产线设备的可靠性，从而使生产工艺得到保证，最终保证工件的质量；从上述对电泳工序的各系统设备设计与配置的描述可知：即使在生产线的某个工序（这里为电泳工序），也包含了从机械、电控、输送、传感等七大系统的众多设备，要保证该工序在生产中的可靠性，就必须在以下各个阶段：设计、制造、安装、调试、使用过程等进行可靠性的控制。生产线设备对于企业，是非常重要的物质组成部分，是企业生产重要的物质与技术基础。设备可靠性作为衡量设备运行状况的重要指标，直接决定了企业的制造水平，进而影响产品的质量和和生产效率，甚至影响企业的品牌和口碑。如何提高设备的可靠性、形成一套行之有效的设备可靠性管理方法，对于提高产品质量、降低成本、增强企业的竞争力有着至关重要的作用，已成为现代企业设备管理的迫切需要。

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作者：康志萍 王树荣 单位：中国电器科学研究院有限公司 苏州苏试试验集团北京创博实验室

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