科创中国

行业领域

高端装备制造产业,节能环保产业

需求背景

近年来，我国多次出现大范围的雾霾天气，以臭氧、细颗粒物（PM）等为特征的区域性大气复合污染问题日益突出。作为臭氧和有机颗粒物的重要前体物，挥发性有机物VOCs在大气化学反应过程中扮演着极其重要角色。同时，大部分的VOCs都具有较强的刺激性和毒性。2010年5月国务院办公厅首次正式从国家层面提出加强VOCs和SO、NO与看来我一起列为改善大气环境质量的优控重点污染物。

在农机制造过程中，涂装车间又是三废排放最多的环节之一， 国家于2006年发布了HJ/T293-2006汽车涂装《清洁生产标准》，从生产源头上开始控制污染物的产生。因此近年来在制造业相关法规的驱动下，减少涂装公害、降低涂装成本、提高涂装质量一直是农机涂装技术发展的主题。

目前汽车行业的覆盖件普遍采用机器人、静电喷涂等智能化、高效率的涂装工艺及设备；而大轮拖底盘类零件由于形状复杂、品种繁多等因素，目前仍采用传统人工空气喷涂溶剂漆等低效率、高污染、高危害的工艺及方法，主要存在以下问题:

1) 传统人工空气喷涂效率低（上漆率30～40%），喷涂质量因人而异；

2) 溶剂漆对环境污染严重（VOCs含量约58%），易燃易爆的安全隐患大，对员工的身心健康不利；

3) 漆膜厚度偏薄（30～40μm），耐腐蚀性较低（96h）；

4) 大轮拖底盘涂装设备简陋，耗能大，自动化程度低，实现不了自动混线柔性生产和智能监控;

5) 随着经济发展模式的转变和环保法规的日益严格，落后的污染环境的涂装技术逐渐被新型环保、智能喷涂技术所替代。

2016年，为适应大轮拖产品的不断升级换代，进一步提高机器人喷涂零件的覆盖率，对所有新增或产品改变的机型进行了30多种程序的优化设计，提高了涂料的利用率，降低污染物的排放。

需解决的主要技术难题

目前汽车行业的驾驶室普遍采用机器人静电喷涂技术，在提高涂装品质和节能降耗等方面发挥了巨大作用；而大轮拖底盘类零件由于形状复杂、品种繁多等因素，采用机器人自动混气喷涂水性漆难度很大，在国内外尚无成功应用的先例。

本项目研究的重点是针对大型拖拉机底盘的形状复杂、尺寸庞大、多品种混线生产的特点，采用环保的环氧改性丙烯酸低温快干底面合一水性漆工艺以及满足水性漆工艺装备；在农机行业首次使用喷涂机器人和高效率的集中供漆混气喷涂系统代替人工空气喷涂；使用大型水泵风机变频、天然气清洁能源比例加热等精确、节能的智能控制技术；通过RFID射频识别接收制造执行MES的生产排产信息，实现机器人自动识别工件进行自动喷涂；提升了涂装线节能、环保、安全、高效、智能生产的水平，实现建立一个绿色、智能、高效的大型拖拉机底盘清洁涂装车间的目标。   

期望实现的主要技术目标

1) 绿色环保：水性漆VOCs含量降低约80%，涂装VOCs污染物指标达到国际清洁生产标准；

2) 智能高效：自动识别工件喷涂，上漆率提高15～20%；

3) 品质提升：涂层均匀、美观、致密；耐盐雾性从96h提高到240h；

4) 柔性好：积放与柔性吊具集成，机器人高精度定位，实现工艺排空及缓存，满足四大系列1000多品种底盘混线柔性涂装；

5) 智能管控：实现工件自动识别与跟踪监控、生产统计分析等精细化管理；

6) 节能显著：使用精确、节能的控制技术，节能30%；小流量预冲洗及逆向补水技术，节水20%；烘干炉无热桥结构，节能10～20%。

需求解析

解析单位：“科创中国”高端装备制造产业科技服务团（中国机械工程学会） 解析时间：2022-11-01

袁俊瑞

中国机械工程学会

高工

综合评价

本项目研制出的绿色环保水性漆涂装工艺方法及装备在农机行业达到国内领先水平，机器人多品种混线生产智能混气喷涂系统在本领域达到国际先进水平。自2011年正式投产运行以来，累计生产大轮拖底盘零件近20万台，产生了显著的经济效益和社会效益，并成功推广应用到河南瑞创、一拖黑龙江东方红工业园等大轮拖底盘涂装线上，其中水性漆混气喷涂技术的成功应用，有力地推动了中国一拖公司二装、黑龙江底盘涂装的应用，减少了对工人的伤害，降低了对环境的污染。

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