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2.开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式(可从教务处网址上下载)打印,禁止打印在其它纸上后剪贴,完成后应及时交给指导教师签署意见。
3.学生查阅资料的参考文献理工类不得少于10篇,其它不少于12篇(不包括辞典、手册)。
4.“本课题的目的及意义,国内外研究现状分析”至少2000字,其余内容至少1000字。
1.本课题的目的及意义,国内外研究现状分析
1.1本课题的目的和意义
通过对轻卡汽车车身涂装车间的模拟设计巩固所学的基础理论知识以及拓展其它知识面。
使理论知识落实到实际样品实际问题中,加以运用,可以起到加深记忆的作用,在运用过程中,能对知识有更深层次的剖析和理解。
避免死记硬背,生搬硬套,做到真正的理解应用,把书本上的东西真正转化自己的东西。
书本所学毕竟有限,通过这次模拟设计,在网上查阅资料,翻阅书本,可以了解学习到新的知识,拓展自己的知识面。
学生学习的理论知识最终都要运用到实际生产中去,通过本次的模拟设计,认真思考分析轻卡涂装工艺和流程,对车间设备情况进行模拟,找出问题,提出解决方案,让所学到的理论知识更加接近实际应用。
1.2国内外研究现状
1.2.1世界汽车涂装的发展简史及发展趋势
从汽车诞生至今已有100多年历史,以汽车车身涂装为例来研究其历史,世界汽车涂装的发展过程可划分为五个阶段。
阶段一:
1930年前(原始阶段),涂装前处理方法:
手工擦洗,涂装方法:
手工刷漆刮腻子,干燥方法:
自然干燥,人工劳动工时/台:
80~20min。
阶段二:
1930~1946(手工喷涂阶段),涂装前处理方法:
碱液清洗,涂装方法:
手工喷涂,干燥方法:
自然或烘干,人工劳动工时/台:
20~5min。
阶段三:
1946~1963(提高汽车涂层质量阶段),涂装前处理方法:
磷化处理喷射式,涂装方法:
拖式或转动浸涂底漆、手工喷涂、静电喷涂,干燥方法:
烘干、湿碰湿烘干工艺,人工劳动工时/台:
5~3min。
阶段四:
1963~1974(电泳涂装和自动喷涂阶段),涂装前处理方法:
磷化处理薄膜化,几乎100%进行磷化处理,涂装方法:
阳极电泳涂装、自动静电喷涂,干燥方法:
烘干底漆采用辐射与对流结合方式,干燥方法:
,人工劳动工时/台:
3min。
阶段五:
1975年以来(净化工程阶段),涂装前处理方法:
浸、喷结合式磷化处理、前处理废水回收利用,涂装方法:
阴极电泳涂装、机械手自动喷涂、高转速杯式自动静电喷涂,干燥方法:
烘干室废气燃烧净化热能综合利用,干燥方法:
3min以下。
[3]
1.2.2磷化工艺反应机理及应用现状
磷化是目前汽车车身前处理采用的最主要工艺。
磷化技术已经有100多年的历史,最初仅仅用于短时防锈,现在作为涂装底层可以提高涂膜的附着力及涂装后的耐蚀性。
磷化处理是使金属表面与含有磷酸和磷酸二氢盐的酸性溶液接触,通过化学反应在金属表面生成稳定的、不溶性的无机化合物膜层(磷化膜)的一种表面化学处理方法,磷化过程包括化学反应与电化学反应,生成的磷酸盐沉淀与水分子一起形成磷化膜晶核,晶核继续长大成为磷化膜晶粒,无数个晶粒紧密堆集形成磷化膜。
为了适合电泳底涂,研制出了锌/镍/锰三元体系的磷化液和低渣磷化液等;
适应环保要求,研制出了常温磷化液、低温磷化液、无镍磷化液和无亚硝酸钠促进剂的磷化液等。
虽然通过很多技术创新,已经降低了磷化液对环境的危害,但却不能彻底消除磷化液中含有的重金属和磷元素对环境的影响。
因此,很多新型前处理技术应运而生。
[8]
1.2新型汽车车身前处理技术
1.2.1金属表面硅烷处理技术
金属表面硅烷处理是近几年发展起来的一种有望代替铬酸钝化和磷化的环保型汽车车身前处理技术,该技术通过硅烷分子(通式为X-R-Si(OR)n)水解后产生的硅羟基与金属和金属氧化物反应,以及硅烷分子自身的缩合反应形成无机/有机膜层,以浸泡方式或电化学辅助沉积方式在金属表面制备这种具有疏水性能的膜层,该膜层能对金属基体提供保护作用,而且能够提高金属和涂层之间的附着力。
a.
在使用过程中,水解后的OXSilane分子中的SiOH基团与基体金属表面的MeOH基团形成氢键,快速吸附于基体金属表面。
b.在干燥过程中,SiOH基团和MeOH基团进一步凝聚,在界面上生成Si-O-Me共价键。
c.
剩余的OXSilane分子则通过SiOH基团之间的凝聚反应在金属表面上形成具有Si-O-Si三维网状结构的有机膜。
关于硅烷与金属表面的反应机理,目前研究者们认为是硅醇与金属表面的氧化物或水化物层发生了反应试验证明,不带有特征官能团的硅烷无论在固相或液相中都不具有电化学活性,既不能被氧化,也不能被还原。
经过硅烷化处理的电极浸泡在电解质溶液中时,硅烷膜能起到阻挡层的作用,阻止电解质、水和氧分子向金属界面区域渗透。
尽管金属表面硅烷处理技术已经比较成熟,但硅烷膜的性能与磷化膜相比还有一些差距,现在国内外各大金属表面处理剂生产公司都在全力进行有关的研究开发工作,相信硅烷处理技术将会像磷化技术一样带给汽车车身涂装一次革命性的创新。
1.2.2氧化锆转化膜技术
氧化锆转化膜技术也是前处理行业的最新发展方向之一,具有环保、节能、操作简便和成本低等磷化技术无可比拟的优点。
目前,新型氧化锆转化膜技术已经在试验室取得成功,全面的生产试验正在进行当中。
金属表面的氧化锆转化膜厚度一般为30~
35
nm,该种由无定形氧化锆组成的纳米陶瓷涂层与金属表面和随后的油漆涂层之间有良好的附着力,耐腐蚀性能优良。
氧化锆转化膜主要形成在金属表面,一般采用溶胶-凝胶法对金属表面进行处理。
溶胶离子通常是溶剂化的,胶粒相互交联在一起形成三维网络结构,可以把大量溶剂机械地包裹在聚集体内部,使之不再流动,变成半固体状态,这就是凝胶;
如果胶体溶液中溶胶粒子的密度比溶液密度大,在重力作用下,溶胶粒子就有下沉的趋势;
如果改变溶液中的某些参数,使胶粒沉积速率大于扩散速率,胶粒就会从溶液中沉淀出来,在金属表面凝聚、沉积成一种纳米氧化锆陶瓷膜涂层,主要反应如下。
H2ZrF6+Me+2H2O=ZrO2+Me2++4H++6F-+H2↑
Me代表铁、锌、铝或镁等基体。
此反应形成一种“ZrO2-Me-ZrO2”结构的溶胶粒子,溶胶粒子具有很强的凝聚功能。
根据溶胶-凝胶原理,随着反应的进行,该“ZrO2-Me-ZrO2”溶胶结构交联密度增大,继续凝聚、沉积,直至产生ZrO2纳米陶瓷转化膜。
新型氧化锆转化膜的性能非常接近现行锌盐磷化膜质量标准的要求,因此,在相同的技术规范条件下,氧化锆处理和锌盐磷化处理两种工艺可以认为是等同的。
在未来的几年内,新型氧化锆转化膜技术将会在汽车涂装生产线上得到广泛应用。
1.3.3电泳底漆的发展
电泳底漆是在浸用水性底漆的基础上开发的,仅适用于电泳涂装法的专用涂料。
按树脂的离子特性可分为阴离子型电泳涂料(阳极电泳涂料,和阳离子型电泳涂料(阴极电泳涂料)两大类。
1.3.4阴极电泳涂料的发展过程
由于阴极电泳涂料的各项性能明显优于阳极电泳涂料,尤其在耐腐蚀性能上要提高几倍,所以近20年来随着汽车工业的发展,阴极电泳涂料的发展速度较快,现已发展到第五代(以美国体系阴极电泳涂料PPG为例)。
1.3.5.阴极电泳涂料的发展趋势
1)耐候性好的丙烯酸阴极电泳涂料的开发。
这种涂料适用于需耐候、耐腐蚀的底面合一涂层的电泳涂装。
2)低溶剂含量、无重金属含量的阴极电泳涂料的开发。
主要从环保角.度出发,有机溶剂含量越低越好,无重金属Pb。
有人称,阴极电泳涂料的最终发展是向四个零方向发展,即:
有机溶剂含量等于零,颜料分等于零,重金属(Pb)含量等于零,超滤液排放等于零。
参考文献
[1]王锡春.涂装车间设计手册(第二版)[M]北京:
化学工业出版社,2013.3.
[2]赵光麟.涂装设备简明设计手册[M].北京:
化学工业出版社,2012.4.
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机械工业出版社,1998.3
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机械工业出版社,1998.5.
[5]冯立明,牛正超,张殿平,等.涂装工艺与设备[M].北京:
化学工业出版社,2004.8
[6]HansJoachim,KarlFriedrich.AutomotivePaintsandCoatings[M].Wiley-VchVerlagGmbh&
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[7]杨华,杨晓欢,刘明军.涂装过程质量控制与检验[M].北京:
中国标准出版社,2006.
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[9]高海军,华云.浅谈汽车涂装前处理和电泳设备的改善[J].汽车工艺与材料,2009(6):
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[10]张天林,杨小龙.某轻卡车涂装生产线通过性及产能提升研究[J].现代涂装,2013,16(8):
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[11]张德义.新建卡车驾驶室涂装线机械化输送设备研究[J].河南科技,2013,(4):
77.
2.本课题的任务、重点内容、实现途径
2.1本课题的任务
1)对轻卡汽车车身涂装工艺及车间发展进行综述;
2)对轻卡汽车车身进行涂装工艺设计;
3)对设计基础数据进行计算;
4)对轻卡汽车车身前处理设备选型及设计;
5)对车间主体设备进行计算;
6)进行车间动力消耗计算;
7)撰写设计说明书1本,内容、格式等符合学校要求;
8)绘制车间平面布置图1张(1#图纸)、工艺管路图1张(1#图纸),要求绘图符合规范。
2.2本课题的重点内容
1)轻卡汽车车身涂装工艺设计;
2)轻卡汽车车身前处理设备选型及设计;
3)前处理车间主体设备的计算;
4)编写设计说明书
5)绘制车间平面布置图和工艺管路图。
2.3实现途径
通过以下途径完成:
步骤一:
在导师的指导下,在网上、图书馆收集资料、查阅相关书籍及相关国家标准,充分应用大学课程所学专业知识。
步骤二:
利用实习的便利,参考现有的车间设计方案,观摩涂装车间的构成,以及其工艺流程。
步骤三:
对轻卡汽车车身进行涂装工艺设计,基础数据的计算。
步骤四:
对轻卡汽车车身前处理设备选型及设计,对车间主体设备进行计算。
步骤五:
进行车间动力消耗计算。
步骤六:
编写设计说明书,绘制车间平面布置图和工艺管路图。
步骤七:
进行论文的汇总及修改
2.3.1轻卡汽车车身进行涂装工艺及设计基础数据
设计前处理(除油、除锈、磷化)工艺流程,以及工艺的参数,工艺的参数主要有:
酸洗、碱洗、水洗时间,烘烤温度、时间等。
除油、除锈的形式(可选用浸渍式或喷淋式);
车身中涂、刮腻子、面漆,罩光漆喷涂的工艺流程;
车身喷涂缺陷的处理(找麻点,打磨,抛光)。
2.3.2轻卡车身前处理设备选型及设计,车间主体设备的计算
槽体尺寸的计算(水洗槽、酸洗槽、碱洗槽、磷化槽,电泳槽),加热器的形式,自动化式生产承载车身的方式,超滤系统的选用,纯水制备系统的选用,喷淋系统的选用,烘干设备的选用,喷涂设备的选用(可选用空气喷涂或静电喷涂),喷枪的计算,喷涂的形式(人工操作或机器手操作)。
2.3.3车间动力消耗计算
主要指五气动力:
压缩空气、电气、水、热水、水蒸气,涂装车间中,喷涂、烘烤、冷却、照明、清洗等,会对其造成大量的消耗,如何合理分配动力的消耗,尽量做到节能环保。
2.3.4设计说明书,车间平面布置图和工艺管路图
用word文档编写设计说明书,内容包括上述收集及计算的所有数据和资料,用cad绘图软件绘制车间平面布置图和工艺管路图,要求工艺流程要合理有一定的可操作性,设备选型尽量简单,能达到设计要求
3.完成本课题所需工作条件(如工具书、计算机、实验、调研等)及解决办法
3.1完成本课题所需工作条件:
1.
工具书
轻卡或汽车涂装相关的书籍
轻卡或汽车涂装相关的文献资料
2.计算机
一台(需具有实验所需的cad绘图软件和word文档软件)
3.手工绘图工具
丁字尺,三角尺,圆规,铅笔,橡皮,绘图纸
4.车间设计相关参数
设备型号、大小,时间、温度相关参数,使用油漆种类
3.2解决办法:
1.工具书可自行购买或到图书馆借阅,文献可到网上下载
2.计算机自备一台
3.手工绘图工具自行购买
4.相关参数可利用离校实习机会从工厂获得
指导教师意见:
(对本课题的深度、广度及工作量的意见、对设计结果的预测,并明确是否可以开题)
该开题报告对“间歇式轻卡汽车车身涂装工艺及车间设计”这一设计工作的目的和意义进行了简要说明。
参考了11篇文献,从汽车涂装的发展、磷化工艺应用、新型汽车车身前处理技术等方面对国内外汽车涂装技术的发展现状进行了适当归纳总结。
对设计工作的目标、任务和要求以及设计的主要内容有比较清楚的认识,所提出的设计内容与实现途径基本合理,符合实际情况,对所需的工作条件进行了梳理,并提出了解决方案。
总之,该设计工作目标比较明确,任务清楚,内容充实,方案基本可行,工作量饱满,符合学校要求,设计条件具备,可以开题。
指导教师(签字)
年月日
系审查意见:
同意开题。
系主任(签字)
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- 特殊限制:
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- 关 键 词:
- 开题 报告