专业工艺课程设计题目：卡车车厢电泳涂装车间设计系：化学化工学院专业：应用化学班级：学号：学生姓名：导师姓名：完成日期： 2013年11月8日-2013年12月1日目录一.绪论 (4)1. 1.电泳涂装的发展史 (4)1.2电泳设计原则 (4)1.3 设计前提 (5)二、电泳涂装工艺设计 (5)2.1阴极电泳的原理及特点 (5)2.2阴极电泳的基本流程 (6)三、电泳涂装设备与计算 (9)3.1电泳涂装设备 (9)3.2电泳涂装设备的计算 (11)四、设计小结 (12)五、参考文献 (12)一、绪论1.1电泳涂装的发展史电泳涂装(electro-coating)是利用外加电场使悬浮于电泳液中的颜料和树脂等微粒定向迁移并沉积于电极之一的基底表面的涂装方法。
电泳涂装的原理发明于是20世纪30年代末，但开发这一技术并获得工业应用是在1963年以后，电泳涂装是近30年来发展起来的一种特殊涂膜形成方法，是对水性涂料最具有实际意义的施工工艺。
具有水溶性、无毒、易于自动化控制等特点，迅速在汽车、建材、五金、家电等行业得到广泛的应用。
由于其具有优良的防腐蚀性、高泳透率、高流平性、高装饰性且涂装自动化程度高、涂装污染少等特点，不但应用在汽车行业中，还广泛地应用在其它行业中。
如在建筑材料中，防火门、钢窗等涂装耐候性好的双涂层的环氧树脂阴极电泳涂料，钢制家具和间壁材料使用丙烯酸树脂系阴极电泳涂料。
在五金行业中，电泳锁具、金属眼镜架、自行车部件、文具、皮箱扣、打火机等用品，均取得了令人满意的效果。
目前应用比较广泛的主要是阴极电泳涂装。
阴极电泳涂装最先在美国应用。
早在20世纪60年代中期德国BASF公司和美国PPG公司首先进行了阳离子型树脂的合成（即阴极电泳的研究）。
1971年美国的PPG公司开始应用第一代阴极电泳漆。
先在菲利普公司的电冰箱、洗衣机以及干燥机等耐腐蚀性能要求高的家用电器上作底漆。
1976年6月美国通用汽车公司将汽车部件采用PPG公司第二代阴极电泳漆（CED-3002#）获得成功。
1977年开始正式用阴极电泳漆为底漆来涂装汽车车身。
基于阳极电泳涂装过程产生阳极溶解、阳极电泳涂膜的耐腐蚀性较低，而阴极电泳涂膜的耐腐蚀性能优良、能成倍地提高汽车车身的使用寿命，阴极电泳涂装工艺得到快速普及。
1978年美国通用汽车公司和福特汽车公司基本上把原来使用的65条阳极电泳涂装生产线改用新的阴极电泳涂装生产线。
1977年日本和英国由美国PPG公司引进技术以后，他们的汽车涂装从1978～1979年也向阴极电泳涂装转化。
到1978年底初步统计，世界上约有120调阴极电泳涂装生产线，其中美国有70条以上，日本有20条，欧洲有10条。
至1985年，汽车车身的阴极电泳化率达90%以上，至今全世界大量流水线生产的汽车车身几乎100%都采用阴极电泳涂装打底。
1.2电泳设计原则为使电泳涂装车间设计能充分体现先进、合理、经济、可靠，在设计过程中必须遵循以下设计原则：（1）根据产量的大小、产品特点、上下加工工序之间的关系和运输距离等因素，涂装工作的布点应尽可能集中，以节省投资，方便管理，提高工艺和机械化的水平。
一般涂装车间是易产生大气污染和火灾危险性的场所，因此应尽可能将涂装车间设置在与加工装配车间相隔离的具有防火能力的厂房内或独立的建筑物内。
在多层建筑物内涂装车间应设置在边跨，以保证由车间可直接向外撤离。
（2）工艺设计应掌握先进、合理、经济、可靠的原则，努力推广、采用节能、低污染和无污染型的涂装技术和装备，使新的涂装车间在各项技术、经济指标方面都具有较先进的水平。
工艺水平过低，必然会造成劳动生产率低，劳动强度大，能源和材料消耗大，涂层质量低，有时占地面积大；工艺水平过高，则会造成投资过大，设备的生产能力不能充分发挥。
因此，应权衡利弊，统筹考虑。
1.3 设计前提1.3.1 生产能力、车身尺寸和输送方式被涂物尺寸(长×宽×高)：7.3m×2.2m×2.4m（5吨卡车标准）生产纲领：10万辆/年净生产能力：400辆/d，工作时间：23h/d。
(三班制)每年工作时间：250 d工位年时基数：5750 h维修损失时间：4%涂装标准：YES电泳标准设备年时基数：5520 h生产节奏：t = 60·5520·85%·95%/100000 = 2.65分钟/台。
输送方式：前处理、电泳线采用摆杆输送机；车底喷涂采用反向滑橇；中涂、面漆喷涂线及其他部分采用滑橇输送系统。
2.1.2车身涂层质量要求满足卡车的涂层质量要求。
电泳底漆、中涂漆和面漆的涂膜厚度的要求不一样，电泳漆：外表面≥18μm，内部空腔≥1lμm；中涂：外表面30～40μm，内表而15～20μm；面漆：金属底色漆12～20μm或素色漆20—25μm，清漆35～50μm。
二、电泳涂装工艺设计2.1阴极电泳的原理及特点1.与传统的溶剂型涂料和其它浸涂、喷涂水性烘烤漆相比，阴极电泳涂料具有无可比拟的优越性:涂底漆工序可实现完全自动化，适用于大流水生产;可得到均一的膜厚;泳透性好，提高了工件内腔的防腐蚀性，尤其是阴极电泳涂膜的耐腐蚀性;涂料利用率高;安全性比较高，是低公害涂料;涂膜的外观好，烘干时有较好的展平性。
2.与阳极电泳涂装法相比，它具有如下优点:与被涂物不发生阳极溶解，使涂膜与底材的附着力和防腐蚀性能均有所提高；漆基中含有防止底材腐蚀的基团(如含氮基团)，耐腐蚀性和泳透力均高于阳极电泳涂料，因而使被涂物的内腔和焊缝泳涂得更好。
2.2阴极电泳的基本流程三、电泳涂装设备与计算本设计中的卡车车身底漆涂装均采用阴极电泳涂装工艺。
由于电泳涂装相关设备多，自动化程度高，参数控制复杂，因此，搞好电泳涂装设备的管理和工艺控制，对保证电泳涂装线的正常运行和涂装质量非常重要。
3.1电泳涂装设备电泳涂装各单元设备主要包括以下几个部分（1）槽液循环系统电泳漆是液-液-固三相混合的悬浊液。
原漆固体份含量较高，粘度大，稳定性相对较好，可长期存放（一般为3～6个月）。
配制成槽液（即工作液）后，固含量较低，粘度明显下降，稳定性也变差，要保证槽液处于长期稳定均一状态，就需外加机械力循环搅拌槽液。
一般循环搅拌方式可分为槽内循环和槽外循环两种。
由于安装位置等因素的限制，目前均采用槽外循环方式，或以槽外循环为主、辅以局部槽内循环。
槽外循环采用槽体外设置循环管路，由循环管路上配置的循环泵提供机械能，使槽液由槽内底部的循环喷嘴喷出，槽液在槽体底部处于湍动状态，整体处于流动状态。
（2）槽液热交换系统槽液的循环搅拌需要外加机械能，最终将转化为热量；电泳涂装过程是一个放热过程，放热量较大。
当这些热量大于槽液的散热量时，槽液温度将不断升高；反之，则槽液温度不断下降。
采用在循环管路中设置换热器，一般选用板式或列管式。
冷却介质选用7-10℃的冷水，加热介质选用40-45℃的温水。
如厂房内环境温度能保证在10℃以上，可不考虑加热。
由于夏季很难保证冷却水的温度，常采用冷冻机组或冷却塔来提供冷量。
换热系统的目的是控制槽液温度，通过换热介质与槽液交换热量来实现。
换热量的大小与换热器的工艺参数有关，也与换热介质的进口温度和流量、槽液的流量有关。
（3）阳极系统其作用是将阳极与槽液隔离，防止因金属阳极的溶解而污染槽液；排除多余的酸，避免在槽液中积累。
目前均采用阳极隔膜工艺，一般由极板、极罩、极液循环管路、泵、贮槽、去离子水供给管路、参数控制系统等组成。
阳极系统在电泳槽中采用阳极隔膜将阳极板、阳极液与槽液分隔开，形成单独的系统；由于阳极隔膜是一种半透膜，具有选择透过性，因此阳极液与槽液之间并不是完全隔离的，槽液中部分组份可以渗透到阳极液中（4）超滤系统超滤系统的作用是产出超滤液，为后冲洗提供清洗液；回收电泳漆；控制槽液组份。
超滤装置的核心是超滤膜，超滤膜目前有卷式、管式、板式、中空纤维式等，其中卷式超滤膜组件具有体积小、膜面积大的优点，已开始普及。
槽液通过超滤器被浓缩后回到主槽，同时分离出清液（即超滤液），该清液用于清洗湿漆膜表面的浮漆后返回主槽中。
这个过程即保证了槽液容积不变，又达到了清洗和回收的目的。
（5）直流供电系统直流供电系统目的是为电泳施工提供直流电。
目前均采用恒定电压的方式，通过直流稳压电源将交流电变为直流电，在电泳施工过程中选定某一电压值进行涂装。
直流供电系统是由直流电源、阴极汇流排、挂具和工件、电泳槽液、阳极膜、阳极液、阳极管、阳极汇流排等元件组成的串联电路，而每个挂具之间、每个阳极管之间则是并联的。
（6）后冲洗系统后冲洗系统目的是冲洗沾附在湿漆膜表面的浮漆、气泡、颗粒等，保证烘干后的漆膜外观质量；回收浮漆，提高漆的利用率。
该系统有喷淋和浸洗两种方式，一般电泳线常采用喷浸结合的工艺。
冲洗液采用超滤液和去离子水，其中超滤液冲洗起到了回收浮漆、减少排放量的作用。
（7）烘干系统其目的是使湿漆膜交联固化，形成最终漆膜。
它是通过外加热源，将热量传递到工件表面，使湿漆膜温度上升，达到交联固化温度。
按热源种类，可分为电加热、燃料加热等；按加热方式可分为直接式、间接式；按热传导方式可分为辐射加热、对流加热等。
湿漆膜的固化是一个化学反应过程，也是一个吸热过程，需要吸收能量，从而改变分子结构。
固化的结果是使小分子形成大分子，使漆膜各项性能得到保证。
需要吸收的能量由固化温度和固化时间来衡量，固化温度和固化时间有具体的控制范围，固化温度一般为170-180℃，固化时间一般为20-30min。
（8）加漆系统加漆系统的作用是向槽内补加新漆，使槽液固含量保持平衡。
通常采用带搅拌的不锈钢釜，搅拌熟化后经加料泵打入电泳槽中。
电泳漆在制造过程中要加入低沸点溶剂，同时对于双组份电泳漆色浆和乳液需要混均，单组份电泳漆需要分散调配，这就是熟化的目的。
在这个过程中熟化时间就是控制点。
（9）辅助系统辅助系统的管理包括挂具的清理维护、输送链接油盘的清理维护、输送链链速的控制及备用槽及倒槽检修清理。
3.2电泳涂装设备的计算电泳涂装设备的计算主要包括槽体尺寸、喷漆室大小的计算。
3.2.1槽体尺寸的计算（1）主槽长度的计算根据涂件尺寸及产量，10万台/年卡车车身的电泳涂装槽体应选用固定式。
固定式电泳涂装设备的主槽长度按下式计算：L = l + 2 （l1 + l2 + δ + l3）式中，L为主槽长度；l为挂件最大长度；l1为挂件至电极间的距离，以挂件安全出入槽为准；l2为电极至槽内壁间的距离，一般为0～80mm；δ为槽壁夹套厚度，一般为150mm～300mm；l3为槽外壁至支撑型钢外沿的距离。
根据客车车身电泳条件，令l=7.3m l1=0.3m l2=0.3m δ=0.2m l3=0.1m L = 7.3+2（0.3+0.3+0.2+0.1）=9.1m（2）主槽宽度的计算电泳涂装设备的主槽宽度按下式计算：B = b + 2（b1 + b2 + b3 + δ）式中，B为主槽宽度；b为挂件最大宽度；b1为挂件之电极间的距离，以挂件安全出入槽为准；b2为电极至槽内壁的距离，一般为0～80mm；δ为槽壁夹套厚度，一般为150mm～300mm；b3为槽外壁至支撑型钢外沿的距离。
