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汽车新颜色施工可行性验证方法研究

发表时间：2021/6/10 来源：《中国科技信息》2021年7月作者：赵秋丽

[导读] 在汽车新颜色设计开发阶段，由油漆供应商与车厂共同确认颜色基调，完成实验室验证阶段，进入生产线验证施工过程的可行性，施工过程的可行性验证是汽车颜色开发最终成败与否最关键的过程。文章通过奔驰汽车外饰塑料件颜色开发过程中，基于PDCA循环的过程跟踪和结果分析，在开发过程最大化识别潜在失效风险，最大限度的规避了颜色量产后的质量风险。

北京北汽模塑科技有限公司赵秋丽 102606

摘要：在汽车新颜色设计开发阶段，由油漆供应商与车厂共同确认颜色基调，完成实验室验证阶段，进入生产线验证施工过程的可行性，施工过程的可行性验证是汽车颜色开发最终成败与否最关键的过程。文章通过奔驰汽车外饰塑料件颜色开发过程中，基于PDCA循环的过程跟踪和结果分析，在开发过程最大化识别潜在失效风险，最大限度的规避了颜色量产后的质量风险。
关键词：汽车新颜色；外饰件；涂装；施工窗口
        0前言
        在全球汽车市场上，随着汽车成为成熟商品，其色彩也开始丰富多彩，车身颜色也越来越得到企业和消费者重视。汽车车身颜色，不论对使用者还是对外界，或对车辆的视觉感，都非常重要。且买车人对于色彩的选择也越来越挑剔。现在，企业在推出多种车身颜色，各种颜色各有特色，使用者可根据需要进行选择。在个性化需求营销主导市场的时代，色彩在品牌营销竞争中有着不可低估的市场拉动作用。色彩作为产品最重要的外部特征之一，往往决定着产品在消费者脑海中的去留命运。因此,配合主机厂开发新颜色成为适应市场的新需求。
        新颜色开发分为四个阶段，分为别市场调研，颜色定义，实验室验证，生产现场验证。一般情况下，第三到第四阶段中金属车身漆和塑料零部件油漆同步进行。本文对第四阶段塑料零部件生产现场油漆施工的可行性过程做出详细描述，确保颜色开发在施工过程稳定前提下，得到准确验证结果，为后续保险杠，后视镜，门把手等车身色塑料零部件开发提供参考标准，有效的调整方案，从而达到缩短零件开发周期，指导后续量产试制失效分析及方案选择方向。
        1验证策划
        经过与主机厂客户与油漆供应商会议确认新颜色验证计划及方案。计划制定应考虑该颜色开发验证每环节最长耗时，确认颜色开发周期关键路径，同时评估与该颜色所应用车型的开发计划是否匹配。验证方案制定应选择成熟稳定生产线和程序参数，最大限度减少过程设备与测量系统引入的验证结果偏差。
        1.1生产线选择
        硬件部分选用成熟的ENSENMANN整体喷涂过程集成设备，喷涂机器人本体采用国际ABB公司的机器人，该机器人具有6轴伺服系统，可完成所有结构产品的全方位喷涂。选用Lactec公司的内部集成水电隔离器加Picobell的旋杯雾化器作为机器人内部水性漆关键喷涂组成部分，将水溶性油漆的供漆系统和喷出的油漆进行隔离，从而达到水溶性油漆注入机器人加电，高压可达90kv，从而上漆率达70%~80%，减少涂层上漆率偏差。
        在软件部分，选用目前技术成熟的ASIS公司作为连接ABB机器人本体和Lactec水电隔离器的控制系统，并且将ENSENMANN的链条信号传递到机器人，机器人对信号的分解和执行完成全自动喷涂过程，减少人为失误导致的过程失效。
        1.2程序参数选择
        使用成熟的程序调整该油漆颜色，以一个具备可比性的颜色油漆配方的工艺参数,在设备过程准备满足要求的前提下，试制样品作为首次新颜色施工过程验证基础。
        1.3测量系统选择
        选择BYK MAC公司生产的色差仪和NIKON公司生产的显微镜作为验证过程使用的测量设备，且应保证整个验证过程不更换测量设备。
        测量位置与客户协商确定，一般测量产品边缘，测量面较为平缓区域，测量方向与车行驶方向一致。

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        1.4系统稳定性检查
        对于选择的设备与程序参数，新颜色首次验证或可行性验证过程中生产线停线，均应重新完成验证系统稳定性检查，检查内容包含以下几方面：
        A）喷涂环境：温度，湿度，风速检查，烘烤温度
        B）喷涂设备：扇形校准，流量校准，压力校准
        C）喷涂程序：不同喷涂位置距离检查，喷涂路径重复性检查，支具校准
        D）测量系统：设备校准，不确定度，测量人员
        1.5稳定性优化
        根据检查清单结果，对偏差点优化，例如程序的镜像总会有一些偏差引入的AB侧机械手程序不一致，上支架机器人到达路径点和下支架机器人到达相同路径点的姿势不一样，会导致上支架和下支架颜色结果产生偏差。
        2.验证过程与结果评估
        2.1涂层厚度优化
        按油漆供应商经实验室验证阶段输出的指标优化新颜色的涂层厚度，优化过程可以通过调整工艺参数或油漆粘度等方式来优化涂层厚度。每次选择喷涂一个滑撬的选定的量产产品，使用经过验证稳定的过程参数，并对该次喷涂产品试验进行评价和记录，测量试验计划所确定点位的涂层厚度；以上工序需重复连续进行，直到达到所要求的涂层厚度为止。
        2.2颜色调整
        依据最后一次合格涂层厚度所使用的程序参数，对颜色进行（多次的）微调，直至色差测量结果在与客户协定的容差范围之内（容差参考目标由颜色的色度学公差及视觉评判结果定义）。
        2.3再现性验证
        量产涂装环境的变化等引入的系统变差影响零件颜色变化，故而在颜色开发有必要进行生产的再现性试验。依据2.2中的锁定的工艺参数，使用同批次油漆进行该新颜色的3 次喷涂验证。首次喷一个滑撬，次日喷一个滑撬，在次周喷一个滑撬，需要注意的是三次喷涂应在两次不同零件生产批次。
        比较三次测量结果，与客户协定的合格容差范围偏差值的小于20%，视为此颜色再现性满足客户要求。
        2.4施工窗口确认
        通过不同的工序阶段验证过程稳定性，确认新颜色在生产过程中可能存在的质量缺陷，从而确认该颜色施工窗口的大小，是否能应用于批量生产。过程窗口验证应考虑干喷、湿喷，油漆本身基料、色浆、金属粉和助剂添加量及比例，喷涂参数设定的增减，每个过程窗口喷涂一个滑橇，且应在同批次连续喷涂时间内完成。施工窗口验证方案可采用实验设计的方法,与客户、供应商专家小组，输出最优且尽量少参数（最优应为质量缺陷刚好为质量标准范围边界）。
        3.新颜色验证结果分析
        新颜色验证完成，收集评估结果进行分析，在不同喷涂参数和油漆配比条件下，零件呈现的外观效果不同。
        色差测量数据所示，喷涂过程中，喷枪扇形参数在本文2.3描述的参数基础上，增大或缩小20%扇形角度，颜色呈现结果不同，扇形增大，小角度亮度和蓝度增加，大角度无明显变化。喷枪流量增加，小角度暗度和黄度增加，大角度暗度增加。
        4.结论与展望
        各阶段均与客户和供应商实验室结果相符合，证明该颜色施工过程可行。由客户发起，正式锁定新颜色配方，发布新颜色系统放行报告。内部与量产运营部门数据共享，为进一步量产提供理论数据支撑。
        通过本次可行性验证，不难发现一个汽车新颜色开发至上市,必需经过一系列验证分析。从此颜色量产过程来看，这个过程不是一个成本浪费的过程，长远来说，这是一个增值过程，希望新颜色的施工可行性过程可以延伸到国内各个自主品牌，减少后续批量生产过程浪费。
参考文献
[1]蒋朝福,秦小强,魏正玺,肖宇,徐中琼,刘作梁.浅谈汽车涂装颜色设计[J].现代涂料与涂装,2016,19(12):32-34+42.
[2]冯丽.汽车零部件涂装管理[J].电镀与涂饰,2010,29(05):68-70.
[3]葛菲,李金.浅谈车身新颜色开发流程[J].汽车实用技术,2017(11):93-94.
[4]刘骁,张思明,毕晓妹,黄建.浅谈新颜色油漆施工工艺开发与应用[J].现代涂料与涂装,2020,23(01):46-48.