2024年2月14日发(作者：象雨文)

浅谈汽车自动化喷字工艺

靳玉涛;冉浩

【摘 要】介绍了汽车自动喷墨字工艺的系统组成、功能描述、工作流程及涂膜性能并与以往传统喷字工艺进行了对比.结果表明:使用自动喷墨设备实现喷墨自动化,代替了传统人工喷字工艺,提高了喷字效率,节约了人工成本.

【期刊名称】《涂料工业》

【年(卷),期】2015(045)004

【总页数】4页(P79-82)

【关键词】喷墨字;自动化;成本;效率

【作 者】靳玉涛;冉浩

【作者单位】长城汽车股份有限公司技术中心,河北省汽车工程技术研究中心,河北保定071000;长城汽车股份有限公司技术中心,河北省汽车工程技术研究中心,河北保定071000

【正文语种】中 文

【中图分类】TQ639.2

根据工信部联产业［2011］632号文件要求，所有货车均应在驾驶室两侧喷涂总质量参数标识，半挂牵引车喷涂最大允许牵引质量参数标识，栏板货车和自卸货车还应喷涂栏板高度参数标识，罐式汽车和挂车还应在罐体上喷涂罐体容积及允许装运物品的种类标识，字体高度≥80 mm。这对于车辆涂装来说，无疑又增加了一道工序，要求省时、省力、高效、低成本地完成这一任务。

1969年，世界首部商业用墨水喷码机在美国伟迪捷公司诞生，经过半个多世纪的发展，喷码技术已经广泛应用于饮料、啤酒、矿泉水等行业，并向电线电缆、副食品、香烟、电池等行业发展。喷码的功能除了可以标注生产日期外，还可以进行潜在问题的跟踪，防止假冒等，凭借其高效率、高可靠性、低运行成本、安装操作简便和条码印制精密的特点日益赢得广阔的市场［1］。

2014年，长城汽车股份有限公司利用大字符喷码机技术，研发了一种全自动（根据车型自动选择喷印颜色和喷印内容并喷印在相应的位置上）、自适应（喷印的车型、位置、角度随时变化）、非接触（为避免损失漆面，喷印头不得接触被喷印物表面）、高可靠性喷印技术的汽车喷墨字自动控制系统，实现了车身喷墨字的自动化，达到了提高效率和节省人工成本的目的。

传统喷字工艺基本上都是成品车下线后，用字模进行遮蔽，待人工手喷聚氨酯低温涂料（见图1）后取下遮蔽，实现喷字效果。

1.1 粘性字模工艺

将粘性字模贴在门板相应位置，将转移膜撕下，喷涂聚氨酯低温涂料后，撕掉字模。由于字模并不是连接在一起，字体内部需要逐块揭下，胶粘性大，字体边缘易被撕起；撕起过程中连接部位易撕断，即使操作熟练的工人，撕掉字模至少也需要3

min，严重影响了生产线的生产节拍。另外，此种字模为一次性字模，不能重复利用。

1.2 磁性字模工艺

磁性字模可以直接贴在门板相应位置，喷涂聚氨酯低温涂料后，直接将字模取下，下辆车体继续使用。磁性字模整体连接在一起，取下较为方便。但磁性字模较软，喷涂3～5辆车后字体连接处即断裂。

1.3 ABS树脂板字模工艺

将ABS树脂板固定在车门外板后，喷涂聚氨酯低温涂料，将字模拿下。此种字模

卸除和遮蔽较为方便，且字体连接在一起，连接处较为坚固，可重复使用50～60

次，字迹无任何质量问题［2－3］。

2.1 汽车喷墨字自动控制系统原理

汽车成品下线后，利用大字符喷码机，由电脑控制在车身指定位置进行自动喷墨，点状墨水连接成字体，30 s内快速闪干，无需烘烤。

2.2 汽车喷墨字自动控制系统组成

汽车喷墨字自动控制系统由4大部分组成：

（1）大字符喷码机系统：SX32控制器＋供墨系统＋32个喷嘴喷头，共4套；能喷黑墨、白墨，拥有各自独立的喷头和墨路。

（2）电气控制系统：有急停和复位功能；以可编程逻辑控制器（PLC）为核心，配合运动控制传感器工作。

（3）计算机控制系统：以工业计算机为控制核心，配以专用控制软件，通过RS232或485串口通讯。

（4）机械执行机构：主体机构3轴6向运动，能模拟车门开合角度；另外还有1路顶升机构和2路阻挡机构。

设计方案见图2。

2.3 汽车喷墨字自动控制系统功能介绍

（1）车辆自动阻挡功能。有效避免喷印过程因喷印车辆的滑撬被撞击而产生影响喷印效果的风险。

（2）手动/自动操作功能。切换对喷墨控制系统可手动/自动操作，以满足现场实际的生产情况。

（3）喷印内容自动选择功能。根据不同的车型和颜色要求，系统能够自动将要喷印的内容发送到相应的喷码设备中进行喷印。

（4）数据库维护功能。系统具备数据库管理功能，以便能根据车型的增减，自行

维护管理喷印内容。

（5）喷头颜色自动选择功能。根据待喷车型，自动选择相应的颜色（白、黑）进行喷印。

（6）自动顶升。为避免在喷印的过程中因输送带振动和车辆的俯仰影响喷印效果，系统提供自动顶升功能。

（7）五轴定位功能。因不同的车型尺寸、滑撬尺寸以及偏摆等原因，系统需根据软件设定的内容和要求自动定位，并在车门相应的位置上进行喷印。

（8）自动预喷功能。喷印设备的油墨是高附着力的溶剂型速干油墨，为了确保较好的喷印效果，每次在喷印前，系统都会进行预喷。

（9）故障报警功能。喷印设备在喷印过程中因故障或在一个节拍周期内没有完成喷印，系统会通过警灯发出警报。

（10）自动放行功能。系统喷印完成后，根据生产线的情况决定锁定还是放行。

（11）防撞检测功能。在喷涂线上，车厢和车头间没有进行固定连接，两者摆放时会有一定的偏差。当偏差较大时，车厢或车头会撞上喷印中的喷头，因此系统增加了防撞检测功能，当发现大的偏差时，系统会自动停止喷印并发出警报以提示现场人员纠正。

（12）手动操控功能。正常情况下，车辆的顶升、定位、喷印和放行等功能是全自动的，不需人工参与。但为了系统的安全和可靠性，增加了手动操作功能。当全自动控制部分出现了故障，系统可迅速切换到手动模式，利用另一备份电源（自动模式下不用）进行手动操控。

（13）急停功能。喷印时，当生产线或车辆出现不正常情况时，可按急停按钮，停止本次喷印。

（14）自动复位功能。使新增车型或调试检修时更方便。

（15）墨水搅拌功能。为保证喷印质量的稳定性，系统增加了墨水循环搅拌功能，

目的是使墨水更均匀，使喷印性能更稳定。

2.4 汽车喷墨字自动控制系统工作流程

（1）汽车随滑撬运动，滑撬前端通过来车检测光电开关；

（2）系统检测到有来车，阻挡机构抬起，车辆被停止在滑撬上不再前进；

（3）顶升装置气缸将车辆顶离滑撬；

（4）Z向（竖直方向）伺服电机带动喷头装置向上运动；

（5）高度检测光电开关检测到车底边缘，伺服电机停转，喷头停止在喷印高度；

（6）Y向（垂直于车门方向）气缸运作，使喷头向车门方向靠近到距离大约为15

mm停止；

（7）X向（平行于车门方向）步进电机转动，推动喷头沿车门方向移动；

（8）门缝检测光电开关检测到门缝，喷码机启动喷码，在车门上喷出预设的文字；

（9）喷印完毕，步进电机反转，喷头沿车门方向回到初始位置，喷涂效果见图3和图4；

（10）Y轴气缸复位，喷头缩回；

（11）X向伺服电机反转，喷头随之下移回到预喷装置内；

（12）顶升装置复位，车辆重新放回滑撬；（13）阻挡机构复位，放行车辆；

（14）系统复位，等待下一辆车的到来。

由图3和图4喷墨字效果图可见，点状墨水连接成的字体非常清晰，在30 s内完成喷涂并立刻速干，完成了平时5 min才能完成的工作量，且喷涂效果完全满足国家关于汽车喷字字体、大小、清晰度的要求。

2.5 汽车喷墨字性能验证

涂膜性能验证结果见表1。

由表1可见：喷墨涂层的附着力、硬度、耐酸碱性、耐水性都与以往的低温聚氨酯涂料性能一致，但在耐酒精等溶剂擦拭试验不合格。与传统手工喷涂油漆工艺相

比，喷墨涂层虽然在耐溶剂性方面不合格，但根据国家法规对喷字的要求和其他行业（如：饮料、啤酒、矿泉水包装）多年的应用经验，耐溶剂性能差并不会影响喷墨字的使用，且由于喷墨涂层具备用擦拭溶剂可轻易擦拭的特点，故在喷涂返工方面更具优势。喷墨涂层若出现问题也可通过4S店安装的简易喷墨字自动设备得以解决。

汽车喷墨字自动控制系统与传统工艺成本对比见表2。

从表2可以看出，汽车自动化喷墨字工艺与传统喷涂工艺相比，操作时间大大减少，每班次至少节约了2个人的人工成本，除一次性设备投资外，单台油漆成本也降低60%以上，具有较好的应用前景。

汽车喷墨字自动控制系统的出现，解决了汽车行业手工喷墨字效率低下的问题，实现了车身喷墨字自动化，提高了约10倍的工作效率，涂层性能基本与传统低温聚氨酯涂料性能相一致。从长远的经济效益和技术发展来看，汽车喷墨字自动化必将是喷字工艺的趋势所在。

【相关文献】

［1］段军义.喷码机的应用与发展［J］.农产品加工，2006（1）：46－47.

［2］田军，李青龙.载重货车文字喷涂工艺设计选择［J］.现代涂料与涂装，2013，16（3）：40－42.

［3］王鹤坤，闫润娟.涂装喷字工艺改进［J］.现代涂料与涂装，2013，16（8）：51－52.

2024年2月14日发(作者：象雨文)

浅谈汽车自动化喷字工艺

靳玉涛;冉浩

【摘 要】介绍了汽车自动喷墨字工艺的系统组成、功能描述、工作流程及涂膜性能并与以往传统喷字工艺进行了对比.结果表明:使用自动喷墨设备实现喷墨自动化,代替了传统人工喷字工艺,提高了喷字效率,节约了人工成本.

【期刊名称】《涂料工业》

【年(卷),期】2015(045)004

【总页数】4页(P79-82)

【关键词】喷墨字;自动化;成本;效率

【作 者】靳玉涛;冉浩

【作者单位】长城汽车股份有限公司技术中心,河北省汽车工程技术研究中心,河北保定071000;长城汽车股份有限公司技术中心,河北省汽车工程技术研究中心,河北保定071000

【正文语种】中 文

【中图分类】TQ639.2

根据工信部联产业［2011］632号文件要求，所有货车均应在驾驶室两侧喷涂总质量参数标识，半挂牵引车喷涂最大允许牵引质量参数标识，栏板货车和自卸货车还应喷涂栏板高度参数标识，罐式汽车和挂车还应在罐体上喷涂罐体容积及允许装运物品的种类标识，字体高度≥80 mm。这对于车辆涂装来说，无疑又增加了一道工序，要求省时、省力、高效、低成本地完成这一任务。

1969年，世界首部商业用墨水喷码机在美国伟迪捷公司诞生，经过半个多世纪的发展，喷码技术已经广泛应用于饮料、啤酒、矿泉水等行业，并向电线电缆、副食品、香烟、电池等行业发展。喷码的功能除了可以标注生产日期外，还可以进行潜在问题的跟踪，防止假冒等，凭借其高效率、高可靠性、低运行成本、安装操作简便和条码印制精密的特点日益赢得广阔的市场［1］。

2014年，长城汽车股份有限公司利用大字符喷码机技术，研发了一种全自动（根据车型自动选择喷印颜色和喷印内容并喷印在相应的位置上）、自适应（喷印的车型、位置、角度随时变化）、非接触（为避免损失漆面，喷印头不得接触被喷印物表面）、高可靠性喷印技术的汽车喷墨字自动控制系统，实现了车身喷墨字的自动化，达到了提高效率和节省人工成本的目的。

传统喷字工艺基本上都是成品车下线后，用字模进行遮蔽，待人工手喷聚氨酯低温涂料（见图1）后取下遮蔽，实现喷字效果。

1.1 粘性字模工艺

将粘性字模贴在门板相应位置，将转移膜撕下，喷涂聚氨酯低温涂料后，撕掉字模。由于字模并不是连接在一起，字体内部需要逐块揭下，胶粘性大，字体边缘易被撕起；撕起过程中连接部位易撕断，即使操作熟练的工人，撕掉字模至少也需要3

min，严重影响了生产线的生产节拍。另外，此种字模为一次性字模，不能重复利用。

1.2 磁性字模工艺

磁性字模可以直接贴在门板相应位置，喷涂聚氨酯低温涂料后，直接将字模取下，下辆车体继续使用。磁性字模整体连接在一起，取下较为方便。但磁性字模较软，喷涂3～5辆车后字体连接处即断裂。

1.3 ABS树脂板字模工艺

将ABS树脂板固定在车门外板后，喷涂聚氨酯低温涂料，将字模拿下。此种字模

卸除和遮蔽较为方便，且字体连接在一起，连接处较为坚固，可重复使用50～60

次，字迹无任何质量问题［2－3］。

2.1 汽车喷墨字自动控制系统原理

汽车成品下线后，利用大字符喷码机，由电脑控制在车身指定位置进行自动喷墨，点状墨水连接成字体，30 s内快速闪干，无需烘烤。

2.2 汽车喷墨字自动控制系统组成

汽车喷墨字自动控制系统由4大部分组成：

（1）大字符喷码机系统：SX32控制器＋供墨系统＋32个喷嘴喷头，共4套；能喷黑墨、白墨，拥有各自独立的喷头和墨路。

（2）电气控制系统：有急停和复位功能；以可编程逻辑控制器（PLC）为核心，配合运动控制传感器工作。

（3）计算机控制系统：以工业计算机为控制核心，配以专用控制软件，通过RS232或485串口通讯。

（4）机械执行机构：主体机构3轴6向运动，能模拟车门开合角度；另外还有1路顶升机构和2路阻挡机构。

设计方案见图2。

2.3 汽车喷墨字自动控制系统功能介绍

（1）车辆自动阻挡功能。有效避免喷印过程因喷印车辆的滑撬被撞击而产生影响喷印效果的风险。

（2）手动/自动操作功能。切换对喷墨控制系统可手动/自动操作，以满足现场实际的生产情况。

（3）喷印内容自动选择功能。根据不同的车型和颜色要求，系统能够自动将要喷印的内容发送到相应的喷码设备中进行喷印。

（4）数据库维护功能。系统具备数据库管理功能，以便能根据车型的增减，自行

维护管理喷印内容。

（5）喷头颜色自动选择功能。根据待喷车型，自动选择相应的颜色（白、黑）进行喷印。

（6）自动顶升。为避免在喷印的过程中因输送带振动和车辆的俯仰影响喷印效果，系统提供自动顶升功能。

（7）五轴定位功能。因不同的车型尺寸、滑撬尺寸以及偏摆等原因，系统需根据软件设定的内容和要求自动定位，并在车门相应的位置上进行喷印。

（8）自动预喷功能。喷印设备的油墨是高附着力的溶剂型速干油墨，为了确保较好的喷印效果，每次在喷印前，系统都会进行预喷。

（9）故障报警功能。喷印设备在喷印过程中因故障或在一个节拍周期内没有完成喷印，系统会通过警灯发出警报。

（10）自动放行功能。系统喷印完成后，根据生产线的情况决定锁定还是放行。

（11）防撞检测功能。在喷涂线上，车厢和车头间没有进行固定连接，两者摆放时会有一定的偏差。当偏差较大时，车厢或车头会撞上喷印中的喷头，因此系统增加了防撞检测功能，当发现大的偏差时，系统会自动停止喷印并发出警报以提示现场人员纠正。

（12）手动操控功能。正常情况下，车辆的顶升、定位、喷印和放行等功能是全自动的，不需人工参与。但为了系统的安全和可靠性，增加了手动操作功能。当全自动控制部分出现了故障，系统可迅速切换到手动模式，利用另一备份电源（自动模式下不用）进行手动操控。

（13）急停功能。喷印时，当生产线或车辆出现不正常情况时，可按急停按钮，停止本次喷印。

（14）自动复位功能。使新增车型或调试检修时更方便。

（15）墨水搅拌功能。为保证喷印质量的稳定性，系统增加了墨水循环搅拌功能，

目的是使墨水更均匀，使喷印性能更稳定。

2.4 汽车喷墨字自动控制系统工作流程

（1）汽车随滑撬运动，滑撬前端通过来车检测光电开关；

（2）系统检测到有来车，阻挡机构抬起，车辆被停止在滑撬上不再前进；

（3）顶升装置气缸将车辆顶离滑撬；

（4）Z向（竖直方向）伺服电机带动喷头装置向上运动；

（5）高度检测光电开关检测到车底边缘，伺服电机停转，喷头停止在喷印高度；

（6）Y向（垂直于车门方向）气缸运作，使喷头向车门方向靠近到距离大约为15

mm停止；

（7）X向（平行于车门方向）步进电机转动，推动喷头沿车门方向移动；

（8）门缝检测光电开关检测到门缝，喷码机启动喷码，在车门上喷出预设的文字；

（9）喷印完毕，步进电机反转，喷头沿车门方向回到初始位置，喷涂效果见图3和图4；

（10）Y轴气缸复位，喷头缩回；

（11）X向伺服电机反转，喷头随之下移回到预喷装置内；

（12）顶升装置复位，车辆重新放回滑撬；（13）阻挡机构复位，放行车辆；

（14）系统复位，等待下一辆车的到来。

由图3和图4喷墨字效果图可见，点状墨水连接成的字体非常清晰，在30 s内完成喷涂并立刻速干，完成了平时5 min才能完成的工作量，且喷涂效果完全满足国家关于汽车喷字字体、大小、清晰度的要求。

2.5 汽车喷墨字性能验证

涂膜性能验证结果见表1。

由表1可见：喷墨涂层的附着力、硬度、耐酸碱性、耐水性都与以往的低温聚氨酯涂料性能一致，但在耐酒精等溶剂擦拭试验不合格。与传统手工喷涂油漆工艺相

比，喷墨涂层虽然在耐溶剂性方面不合格，但根据国家法规对喷字的要求和其他行业（如：饮料、啤酒、矿泉水包装）多年的应用经验，耐溶剂性能差并不会影响喷墨字的使用，且由于喷墨涂层具备用擦拭溶剂可轻易擦拭的特点，故在喷涂返工方面更具优势。喷墨涂层若出现问题也可通过4S店安装的简易喷墨字自动设备得以解决。

汽车喷墨字自动控制系统与传统工艺成本对比见表2。

从表2可以看出，汽车自动化喷墨字工艺与传统喷涂工艺相比，操作时间大大减少，每班次至少节约了2个人的人工成本，除一次性设备投资外，单台油漆成本也降低60%以上，具有较好的应用前景。

汽车喷墨字自动控制系统的出现，解决了汽车行业手工喷墨字效率低下的问题，实现了车身喷墨字自动化，提高了约10倍的工作效率，涂层性能基本与传统低温聚氨酯涂料性能相一致。从长远的经济效益和技术发展来看，汽车喷墨字自动化必将是喷字工艺的趋势所在。

【相关文献】

［1］段军义.喷码机的应用与发展［J］.农产品加工，2006（1）：46－47.

［2］田军，李青龙.载重货车文字喷涂工艺设计选择［J］.现代涂料与涂装，2013，16（3）：40－42.

［3］王鹤坤，闫润娟.涂装喷字工艺改进［J］.现代涂料与涂装，2013，16（8）：51－52.