SIT電鍍車間設(shè)計

1、一、 概論1. 目的某電鍍加工廠要新建一幢電鍍車間，以滿足被加工對象的外觀和內(nèi)在質(zhì)量等多方面的要求：經(jīng)設(shè)計后建成的電鍍車間滿足工藝成熟穩(wěn)定、設(shè)備運(yùn)行合理，資源利用率高、對環(huán)境污染小、投產(chǎn)費(fèi)用低。2. 設(shè)計的依據(jù)每年需要電鍍加工下水45度連接管數(shù)量：135萬/年，三班制生產(chǎn)。鍍件由黃銅管制作，在電鍍加工之前已經(jīng)過320號打磨和拋光處理，表面和管內(nèi)存在拋光膏和輕微氧化物。設(shè)計要求：要求設(shè)計一條直線式電鍍生產(chǎn)線，為其安排一相應(yīng)的車間和配備必須的輔助場地。電鍍要求：（1） 要求電鍍防護(hù)裝飾性鍍層，表面近白色、平滑光亮，有一定的耐磨性，表面（2）（3）3. 車間概況經(jīng)設(shè)計該廠車間坐北朝南，車間內(nèi)通道為東

2、西走向，兩側(cè)設(shè)大門，倉庫設(shè)有與外界相通的大門，以方便產(chǎn)品的進(jìn)出。車間總長為48m ，寬18m ，產(chǎn)房凈高度7m ，車間除生產(chǎn)區(qū)外還設(shè)有輔助辦公區(qū)等場地，生產(chǎn)區(qū)面積大約300m 2，輔助等辦公場地430m 2。車間北側(cè)分布有倉庫、原料庫、實驗室、凈化水、電源室、機(jī)修室、更衣室、辦公室。南側(cè)為前后處理室和工藝車間。被加工零件從倉庫門進(jìn)入存放，然后進(jìn)入電鍍線，鍍完后進(jìn)入檢驗室，完成檢驗后放入成品庫，最后由成品庫大門直接運(yùn)送出廠。人員來往，原料輸送等主要以東西兩側(cè)大門出入，見設(shè)備平面圖。4. 工作生產(chǎn)組織（1） 生產(chǎn)班制根據(jù)每年生產(chǎn)135萬的產(chǎn)量要求以及產(chǎn)品尺寸要求，本車間是三班制生產(chǎn)。（2） 生產(chǎn)年

3、時基數(shù)工作日：一周5天，全年52周，10天國定假期，一年為251個工作日，時間損失為11%。 三班制生產(chǎn)設(shè)備的年時基數(shù)為5140小時。（3） 人員配備（見表1） 不能有明顯的劃痕和毛刺。 表面鍍層有較好的抗變色能力。 鍍層通過24小時酸性鹽霧試驗（ASS ），無腐蝕點(diǎn)出現(xiàn)。（全部表面鍍層）總?cè)藬?shù) 99 管理人員占 30 %技術(shù)人員占 24 % 女工占 6 %5. 車間生產(chǎn)能力經(jīng)設(shè)計后生產(chǎn)運(yùn)行周期為5.3分鐘，一次出24個零件。實際生產(chǎn)量為： p =T m 60T 周=514024605.3=139.65萬只/年 增產(chǎn)量為： 139.65-135135=3.45%<5%返工率為：2%二、

4、車間工藝1. 前言本鍍件由黃銅管制作，在電鍍加工之前已經(jīng)過320號打磨和拋光處理，表面和管內(nèi)存在拋光膏和輕微氧化物?；诖丝梢灾苯釉谏a(chǎn)線上完成前處理和電鍍處理。根據(jù)要求電鍍防護(hù)裝飾性鍍層，表面近白色、平滑光亮，有一定的耐磨性，表面不能有明顯的劃痕和毛刺。表面鍍層有較好的抗變色能力。我選擇了光亮鎳+鉻鍍層，可以達(dá)到該要求。直接進(jìn)行光亮鍍鎳結(jié)合力不好，這里我們采用先預(yù)鍍鎳或鍍半光亮鎳的方法。2. 鍍層結(jié)構(gòu)（1） 鍍層厚度根據(jù)要求，基體為黃銅，鍍層通過24小時酸性鹽霧試驗（ASS ），無腐蝕點(diǎn)出現(xiàn)。查閱相關(guān)書籍，我們選用了Cu/Ni 20 b Cr r 鍍層。鎳層厚20微米，鉻層厚0.3微米。 （

5、2） 鍍層種類鎳鍍層為20微米，經(jīng)考慮我們選用半光亮鎳+光亮鎳的雙層鎳結(jié)構(gòu)。半光亮鎳12微米，光亮鎳8微米。最上層為普通鉻。3. 主要工藝及工藝流程（1） 主要工藝前處理：由于直接在自動線上完成前處理，我們采用化學(xué)除油，超聲除油，酸洗，電化學(xué)除油，酸洗的前處理工藝。 堿性化學(xué)除油工藝氫氧化鈉 (g/L 10-15碳酸鈉 (g/L 20-30磷酸三鈉 (g/L 50-70硅酸鈉 (g/L 10-15溫度 ( 80-90操作時間(min ±15 酸洗鹽酸 1:1溫度 ( 室溫操作時間（min ） ±5 電化學(xué)除油氫氧化鈉 (g/L 10-15碳酸鈉 (g/L 20-30磷酸三鈉

6、 (g/L 50-70硅酸鈉 (g/L 10-15溫度 ( 70-80電流密度 (A/dm2 3-8陰極(min 5-8陽極(min 0.3-0.5電鍍：電鍍鎳，鉻工藝現(xiàn)在都較為成熟，我們知曉的一些工藝都較為古老，應(yīng)用性不好，我們這里選用現(xiàn)今常用的加添加劑的鍍液，這種鍍液性能好，得到的鍍層結(jié)晶細(xì)致，光亮，溶液電流效率高等許多優(yōu)點(diǎn)。 鍍半光亮鎳硫酸鎳 (g/L 300-350氯化鈉 (g/L 18-22硼酸 (g/L 40-45SN-無硫半光亮劑 1.0-1.4、PH 4.0-4.8陰極電流密度(A/dm2 2-6電流效率 95%溫度 ( 52-58攪拌方式 陰極移動電鍍時間 (min 15.3

7、6注：SN-92上海永生助劑廠研制，供應(yīng)。 鍍光亮鎳硫酸鎳 (g/L 250-300氧化鎳 (g/L 50-60硼酸 (g/L 40-50LY -923(M開缸劑 (g/L 20-25LY -923(R補(bǔ)充劑 (g/L 0.8-1.2LY920潤濕劑 1.0-4.0PH 3.8-4.4溫度( 55-65陰極電流密度(A/dm2 3-4電流效率 95%注：添加劑由天津市中盛化工新技術(shù)開發(fā)公司研制生產(chǎn) 鍍鉻鉻酐 (g/L 160-200硫酸 (g/L 0.6-0.8三價鉻(g/L <2鉻酐：硫酸 100:0.3-0.4RL-3C 添加劑(g/L 4.5-5.5電流密度(A/dm2 6-12陽

8、極 Pb-Sn (>5%S陽：S 陰 1:2-3電流效率 18-22%注：添加劑由湖南稀土金屬材料研究所研制。電度計算時間： 計算公式：t =60100h c D k k式中：t 電鍍時間（min ）h 電鍍層厚度（微米）電鍍層金屬比重（g/cm）c 電化學(xué)當(dāng)量（g/Ah）D k 陰極電流密度 (A/dm2k 陰極電流效率（%）結(jié)果： 鍍半光亮鎳：t =60100h c D k kh c D k k 3=15.36min 鍍光亮鎳：t =60100=10.24min鍍鉻: t =60100h c D k k =1.97min（2） 工藝流程上架堿性除油熱水洗清洗超聲波除油熱水洗清洗酸洗清

9、洗清洗電化學(xué)除油熱水洗清洗酸洗清洗清洗鍍半光亮鎳回收鍍光亮鎳回收回收回收清洗活化熱純水洗裝飾鍍鉻回收回收回收清洗熱水洗干燥下架（3） 各工序的工藝規(guī)范，見附表一，生產(chǎn)工藝卡（4） 各工序?qū)υO(shè)備的要求見附表二，參數(shù)配置表4. 工藝加工方式本工藝采用直線式自動線掛鍍的形式組織生產(chǎn)。三、 掛具和槽體1. 掛具掛具是工件電鍍的載體，它主要傳送電流和支撐鍍件的重量，掛具對零件電鍍的質(zhì)有著直接的影響。設(shè)計時既要考慮材料的導(dǎo)電性和機(jī)械強(qiáng)度，又要考慮制作的成本。根據(jù)工藝，采取銅質(zhì)材料。主桿和支桿可適當(dāng)降低要求，采用導(dǎo)電性相對低些的鋼鐵材料，從而降低制作的成本。不銹鋼絲具有較好的機(jī)械強(qiáng)度所以將它作為掛具的掛鉤。

10、根據(jù)鍍件及掛具的重量，將掛具定為一排掛裝4個工件，一個掛具設(shè)計2排支桿，共吊掛鍍件8個。（1） 掛具尺寸a. 工件之間的間距為60mm ，工件邊緣與主桿相距40mm 。掛具寬度=2×40+3×60+4×120=740mmb. 工件最高點(diǎn)距液面50mm ，液面距槽口150mm ，槽口距極棒100mm ，工件長240mm ，工件上下距50mm 。掛具高度：2×240+50+100+150+50=830mm（2） 掛具示意圖 2. 固定槽固定槽是電鍍車間的主要設(shè)備。槽子尺寸的確定直接影響到車間的生產(chǎn)能力及技術(shù)經(jīng)濟(jì)標(biāo)準(zhǔn)，其長、寬、高均應(yīng)滿足電鍍加工設(shè)備，鍍層質(zhì)量

11、的要求。采用的材料對工藝無影響，且有一定的強(qiáng)度、耐用、來源廣、成本低。 （1） 制作槽子的材料本設(shè)計中槽體采用聚丙烯塑料板：U 型鋼作加強(qiáng)筋內(nèi)筋，外包聚丙烯塑料防腐。槽壁厚度15加強(qiáng)筋的尺寸：6#U型鋼63×40:；聚丙烯塑料厚度5 （2） 工藝槽中得極棒數(shù)主要參數(shù)：年時基數(shù)5140h/年；年產(chǎn)量135+135×5%=141.75萬只/年；返工率2% 每根極棒吊掛掛具3個，總工件數(shù)24個。 理論周期：T =T m 60P=514024600.981417500=5.12以鍍半光亮鎳為例： 陰極棒數(shù) n =電鍍時間理論周期=3根因此，為滿足電鍍時間需采用3根陰極棒。 各處理槽

12、的極棒數(shù)如下： 化學(xué)除油槽 3 超聲比除油槽 1 酸洗槽電化學(xué)除油槽 半光亮鎳鍍槽 光亮鍍鎳槽1 1 3 2 鍍鉻槽 1 清洗槽 1 回收槽 1 活化槽 1 熱水槽 1 干燥箱 3（3） 各類槽子的內(nèi)徑尺寸 A. 槽體內(nèi)徑的計算方法 以鍍半光亮鎳為例： 槽長L=l1+2l2+lx =3×740+50×2+2×100+100=2620mm2600mml 1極棒上掛具邊緣之間的距離(mm l 2掛具到邊緣的距離(mm l x 陰極移動(mm 槽寬B=nb1+2nl3+(n+1b2+2l4+yb3+yl5=3×40+3×2×200+4

13、15;50+2×50+2×50+2×50=1820mm1800mmb 1鍍件的厚度(mm l 3鍍件邊緣與陽極的距離(mm b 2陽極壁厚（mm ）l 4陽極與加熱管的距離(mm b 3加熱管外徑(mm l 5加熱管與槽壁的距離(50mm n 極棒數(shù) y 加熱管數(shù) 槽高H=h1+h2+h3+h4 =530+150+50+250=9801000mmh 1掛具中鍍件的有效高度(mm h 2液面到槽沿的高度(mmh 3鍍件最高點(diǎn)與液面的距離(mm h 4鍍件下端距槽底的高度(mmB. 電鍍線各類槽體的內(nèi)徑見下表2： （4） 槽子外徑尺寸在設(shè)計中，為了盡可能縮小自動線的長

14、度尺寸，常常將某些輔助槽設(shè)計成聯(lián)體槽的形式，因此自動線上的槽子尺寸并不是簡單的槽子內(nèi)經(jīng)加上壁厚和將強(qiáng)筋。 A. 設(shè)計計算方法a. 單槽：以半光亮鎳鍍槽為例槽長：2600+15×2+63×2+5×2=2766 槽寬：1800+15×2+63×2+5×2=1966槽高：1000+15=1015半光亮鎳鍍槽外徑尺寸為：2766×1966×1015 b. 雙聯(lián)槽：以熱水洗清洗雙聯(lián)槽為例： 槽長：2600+15×2+63×2+5×2=2766 槽寬：450×2+15×3+63

15、×2+5×2=1081 槽高：1000+15=1015c. 三聯(lián)槽：以回收、回收、回收三聯(lián)槽為例 槽長：2600+15×2+63×2+5×2=2766 槽寬：450×3+15×4+63×2+5×2=1546 槽高：1000+15=1015B 各類槽體的外徑尺寸化學(xué)除油槽 2766×1366×1015 超聲比除油槽 2766×616×1015 熱水洗，清洗雙聯(lián)槽 2700×1081×1015 電化學(xué)除油槽 2766×1066×1

16、015 半光亮鎳鍍槽 2766×1966×1015 光亮鍍鎳槽 2766×1566×1015鍍鉻槽 2766×1066×1015 回收、回收、回收三聯(lián)槽 清洗、活化雙聯(lián)槽 酸洗槽 干燥箱2766×1546×1015 2766×1081×1015 2766×616×1015 2766×800×1615（5） 自動線槽體設(shè)備明細(xì)表見附表二四、 自動線參數(shù)自動線尺寸 (1長度自動線長度是生產(chǎn)線長度方向上各種尺寸的和。 A. 槽體寬度總和為：22553B. 陰極移

17、動裝置兩套：2×400=800C. 槽邊排風(fēng)：化學(xué)除油、電化學(xué)除油、鍍鉻采用雙側(cè)排風(fēng)，酸洗采用單側(cè)排風(fēng)，合計：250×8=2000D. 槽體排列中槽體間隙：10×18=180 總長：25533(2寬度自動線寬度由單槽的長度和兩側(cè)安裝管道等空間、操作平臺的寬度等組成。A 單槽長度：2766B 安裝管道所需空間：300×2 C 操作平臺的寬度：700 總寬：4066(3高度高度是指槽體部分和基座之和。A. 槽體高：1000 B. 基座高：300 總高度：1300五、主要輔助設(shè)備1. 陰極移動裝置采用攪拌能提高工藝的電流密度從而加快電鍍速度提高生產(chǎn)效率，同時采

18、用攪拌能防止鍍層產(chǎn)生條紋，增加鍍層的光亮度。因此，電鍍中一般都采用攪拌。本次鍍鎳工藝中，我采用了陰極移動方式攪拌。 參數(shù)：移動距離100 移動頻率20次/分 設(shè)備數(shù)量：2套2. 過濾機(jī)電鍍過程中由于不均勻溶解和鍍件在溶液中溶解積累機(jī)械類雜質(zhì)，而過濾鍍液能減少機(jī)械類雜質(zhì)在鍍液中的積累。防止鍍層出現(xiàn)粗糙、毛刺等故障。 半光亮鍍鎳槽：2-3次/h 型號：CR400-30 16t/h 光亮鍍鎳槽：2-3/h 型號：CR400-20 10t/h 鍍鉻槽：1-2/h 型號：CR400-10 6t/h 注：上海大張過濾設(shè)備有限公司六、行車設(shè)計 1. 行車設(shè)計A. 次數(shù)升降33 次B. 升降高度：1000-2

19、50+100+250=1100mm C. 車速度：水平：13m/min 升降：14m/min 2. 行車運(yùn)行周期設(shè)計 A. 行車運(yùn)行總時間各類槽延時：第二次酸洗：30-60s 活化：30-60s 鍍鉻：2min 行車運(yùn)行中動作轉(zhuǎn)換延時：2l 1V 12nl 2V 2333160=1.65T 總=+t 3+t 4=25.5214+1.133213+4+1.65=14.9minB. 車臺數(shù)T 總T 理=2.9 取3臺C. 每臺行車的工作周期第一臺和第二臺行車在第13步清洗槽內(nèi)交換，第二臺和第三臺行車在第25步熱純水洗槽內(nèi)交換。 A 車：a. 槽體寬度總長：11.3mT A =2l 1V 1+2nl

20、 2V 2+t 3+t 4=11.3214+2131.113+0.65=4.2minB 車： 總長8.8m 升降次數(shù)12T B =2l 1V 1+2nl 2V 2+t 3+t 4=8.8214+2121.113+0.6+1=4.9minC 車： 總長：6.1m 升降次數(shù)：7T C =2l 1V 1+2nl 2V 2+t 3+t 4=6.1214+271.113+0.35+2=4.4m inD. 實際生產(chǎn)周期 三車均小于理論周期 E. 實際產(chǎn)量p =T m 60T 理=514024605.12=144.56萬去除不合格品數(shù)144.56-（1-3%）=140.22140.22-135135=3.9

21、%所以設(shè)計符合要求。七、槽電源生產(chǎn)線上所用的電源，根據(jù)確定的工藝均采用三相橋式可控硅整流，一臺電源給一個槽子供電。電源布置在相對應(yīng)的工藝槽邊，減少銅排長度，減低能耗。 （1） 半光亮鎳單個鍍件的面積為S=6dm2：一根陰極棒上有工件24個，有三根陰極棒，電流密度上限6A 。銅排布線長度6m ；槽電壓6V S 總=24×6×3=432 dm2IH d k ×Imax=1×6×432=2592A VHd Vmax+V線=6.6VS 2l I H d10%V m ax=645mm2結(jié)果：整流器選擇：三相橋式3000A/12V 導(dǎo)電排：100×

22、;8銅導(dǎo)電排一片。 （2） 光亮鎳同理，選擇整流器：三相橋式2000A/12V 導(dǎo)電排：80×6銅導(dǎo)電排一片。 （3） 鍍鉻槽選擇整流器為：三相橋式2000A/12V導(dǎo)電排：80×6銅導(dǎo)電排一片。 （4） 電化學(xué)除油槽選擇整流器為三相橋式3000A/12V 導(dǎo)電排為100×8銅導(dǎo)電排。八、排風(fēng)設(shè)計電鍍生產(chǎn)過程中，工藝槽中會散發(fā)出有害氣體。為了防止有害氣體污染環(huán)境，影響工藝和生產(chǎn)設(shè)備，必須結(jié)合工藝設(shè)置排風(fēng)。1. 排風(fēng)裝置參數(shù)在本次的工藝中，化學(xué)除油槽，電化學(xué)除油槽，酸洗槽，鍍鉻槽需要排風(fēng)?，F(xiàn)經(jīng)過設(shè)計得到的參數(shù)如下表4： 2. 排風(fēng)設(shè)計計算為例 化學(xué)除油槽為例：（1）

23、 排風(fēng)形式B=1200>600 采用雙側(cè)高截面排風(fēng)罩。 查的初風(fēng)速0.3m/s高截面排風(fēng)罩尺寸：自動線上 250×250 （2） 排風(fēng)量B L =3600C V x A B A 0.2=3404m3/h 取3400 m3/h（3） 排風(fēng)罩參數(shù)采用6只排風(fēng)罩組合。每只排風(fēng)罩的排風(fēng)量為： L=3400/6=566.7 m3/h a確定條縫形式 V 1取10 m3/hf =f F 1L 1/63600V 1=566.7360010=0.0157m2=0.25<0.3 所以可采用等高條縫B 、條縫尺寸h 0=0.013m條縫高度：13mm九、管道設(shè)計電鍍車間的生產(chǎn)過程中得鍍前處理

24、、電鍍、鍍后處理。干燥過程中均需要一定的溫度，通常采用加熱的方法來滿足。電鍍企業(yè)采用蒸汽加熱，用管道輸送至設(shè)備進(jìn)行加溫是較為經(jīng)濟(jì)的方式。本自動線采用壓力為0.3MPa 。1、 加熱設(shè)備的參數(shù)根據(jù)指定的工藝，需要加熱的槽體有：化學(xué)除油槽，電化學(xué)除油槽，熱水槽，半光亮鎳鍍槽，光亮鎳鍍槽，鍍鉻槽。參數(shù)如下表5： 2、 蒸汽加熱計算示例化學(xué)除油槽：V=2600×1200×（1000-150）=2652L 蒸汽量 G =Q R =Vrc (t 2-t 初） R=175 kg/h 輸送管管徑 先設(shè)流速20m/s d =0.038m查手冊，取管徑D N 32 加熱管管徑一般加熱管管徑比輸

25、送管小一個尺寸，取D N 25。十、給排水設(shè)計1. 給水（1）設(shè)備供水參數(shù)電鍍車間需要用水的設(shè)備比較多，不同的工藝對水質(zhì)的要求不同，根據(jù)本電鍍線的工藝，生產(chǎn)線上使用二種水：自來水和純水。各設(shè)備參數(shù)見表6 （2）用水設(shè)備參數(shù)確定舉例 以熱水槽為例水槽體積：V=2600×450×（1000-150）=995L 取1m 3 水槽維持用水量：Q=V×n=1×0.3=0.3 m3/h水槽最大用水量：Qmax=（n+1）×V=（0.3+1）×1=1.3 m/h 水槽平均用水量：Q 平均=Q m ax +(t -1 Qt=1.3+(23-1 0.323=0.34m /h33 支管管徑：d =0.0196m查手冊，管徑為D N 20 （3）槽邊水龍頭查手冊，槽邊水龍頭按每年每班150m 3（4）車間最大用水量Q max 總=0.