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1、目 錄 一、電鍍概述.........................................................................................4 1.1電鍍定義 .........................................................................................4 1.2電鍍分類.......................................................................................

2、..4 1.3電鍍液 ..............................................................................................5 1.4電鍍的作用...........................................................................................5 二、電鍍鉻 ..................................................................................

3、...........6 2.1 鍍鉻工藝的特點(diǎn)............................................................................6 2.2 鍍鉻原理...........................................................................................7 三、課程設(shè)計(jì)任務(wù)..............................................................................8 3.1

4、設(shè)計(jì)題目...............................................................................................8 3.2設(shè)計(jì)要求...............................................................................................9 四、生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì) ............................................................................10 4.1搭

5、板零件的基本信息.......................................................................10 4.2鍍鉻工藝流程設(shè)計(jì)............................................................................10 4.2.1鍍前處理 ...................................................................................10 4.2.2鍍鉻 ..............

6、.......................................................................12 4.2.3鍍后處理 ......................................................................................12 4.2.4不合格鍍層的退鍍........................................................................13 4.3鍍鉻工藝卡片 .........................

7、..............................................................13 4.4常見故障及糾正方法 ........................................................................16 五、生產(chǎn)任務(wù)分析...............................................................................17 5.1電鍍時(shí)間分析.............................................

8、.........................................17 5.2生產(chǎn)產(chǎn)量分析......................................................................................17 六、生產(chǎn)設(shè)備設(shè)計(jì)..................................................................................19 6.1掛具 ...............................................

9、.....................................19 6.1.1形式和結(jié)構(gòu) ................................................................................19 6.1.2外形尺寸 .....................................................................................20 6.1.3掛具組成 ................................................

10、...................................21 6.1.4掛具的防護(hù) ...................................................................................23 6.2鍍槽 .....................................................................................23 6.2.1外形尺寸 .............................................

11、......................................23 6.2.2鍍槽選材 ...................................................................................25 6.2.3鍍槽的注意事項(xiàng)..............................................................................25 七、產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)和環(huán)保要求設(shè)計(jì).........................................26 7.1鍍

12、層質(zhì)量檢測(cè) ...................................................................................26 7.1.1鍍層外觀檢測(cè)...................................................................................26 7.1.2鍍層結(jié)合力測(cè)試..............................................................................26 7.1.3鍍層厚度測(cè)試..

13、.................................................................................27 7.1.4鍍層耐蝕性、顯微硬度檢測(cè) ......................................................27 7.2環(huán)保措施 ......................................................................................28 八、車間設(shè)計(jì) ..........................

14、..........................................................30 8.1車間工藝設(shè)計(jì) ........................................................................................30 8.2車間組成及平面布局...........................................................................30 8.3車間注意事項(xiàng) ..............................

15、.............................................32 心得體會(huì) ......................................................................................33 參考文獻(xiàn) ......................................................................................34 一、電鍍概述 1.1

16、電鍍定義 電鍍是利用電解的方式使金屬或合金沉積在工件表面，以形成均勻、致密、結(jié)合力良好的金屬層的過程。 圖1-1 電鍍裝置示意圖 1.2電鍍分類 1.按電鍍鍍層用途分類為： （1） 防護(hù)性鍍層：利用鍍層對(duì)基體進(jìn)行防護(hù)，耐磨、防腐是其主要目的。 （2） 防護(hù)-裝飾性鍍層：鍍層的作用不僅是對(duì)基體的防護(hù)，而且還要求有一定的裝飾性。 （3） 功能性鍍層：鍍層具有特定功能和特定意義，如耐磨、減摩、導(dǎo)電等功能性鍍層。 2.按鍍層的電化學(xué)性質(zhì)分類 （1）陽(yáng)極性鍍層。當(dāng)鍍層與基體金屬形成腐蝕電池時(shí)，鍍層首先腐蝕，當(dāng)腐蝕達(dá)到基體材料時(shí)，鍍層與基體會(huì)形成原電池，鍍層

17、作為陽(yáng)極，先發(fā)生腐蝕起到電化學(xué)保護(hù)作用。 （2）陰極性鍍層。鍍層只能在鍍層完整時(shí)具有保護(hù)作用，當(dāng)鍍層遭到破壞時(shí)會(huì)加速基體腐蝕。 3.按所鍍金屬分類：鍍鎳、鍍鉻、鍍鋅、鍍銅、鍍合金、復(fù)合鍍等 1.3電鍍液 （1）主鹽：是指鍍液中能在陰極上沉積出所要求鍍層金屬的鹽，用于提供金屬離子。主鹽濃度應(yīng)在一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶?，同一條件下濃度升高，電流效率增高，沉積速度加快，鍍層晶粒較粗，溶液分散能力下降。 （2）導(dǎo)電鹽：是指提高溶液的電導(dǎo)率，對(duì)放電金屬離子不起絡(luò)合作用的堿金屬或堿土金屬的鹽類。還會(huì)提高陰極極化，使鍍層致密。 （3）絡(luò)合劑：能絡(luò)合主鹽中的金屬離子形成絡(luò)合物的物質(zhì)。

18、 （4）緩沖劑：，一般由弱酸弱堿的酸式鹽組成。用來穩(wěn)定溶液酸堿度的物質(zhì)。 （5）添加劑：為了改善鍍層性能的物質(zhì)。可包括光亮劑、整平劑、潤(rùn)濕劑和抑霧劑。 1.4電鍍的作用 （1）提高金屬零件在使用環(huán)境中的抗蝕性能； （2）裝飾零件的外表，使其光亮美觀； （3）提高零件的工作性能，如硬度、耐磨性、導(dǎo)電性及耐熱性等。 二、電鍍鉻 鉻是微帶藍(lán)色的銀白色金屬，在大氣中很穩(wěn)定，能長(zhǎng)期保持其光澤，在堿、硝酸、硫化物、碳酸鹽的溶液中及有機(jī)酸中非常穩(wěn)定，但溶于鹽酸等氫鹵酸和熱的濃硫酸中。 鍍鉻層硬度高、耐磨性好、反光能力強(qiáng)、有較好的耐熱性（480-500℃時(shí)開始氧化變色）。

19、 電鍍鉻層包括：防護(hù)裝飾性鍍鉻、鍍硬鉻、乳白鉻、松孔鍍鉻、鍍黑鉻。 2.1 鍍鉻工藝的特點(diǎn) 從常用的鉻酸電解液中電鍍鉻，其工藝特點(diǎn)如下： （1） 鍍鉻電解液的主要成分不是金屬鉻鹽，而是鉻酸。 （2） 鍍鉻電解液中必須加入少量具有催化作用的陰離子，如硫酸根、氟硅酸根等，才能使電鍍過程正常進(jìn)行。 （3） 電解液的分散能力很低，不易得到均勻的鍍層。 （4） 鍍鉻使用的電流密度和電壓較高，而電流效率低。 （5） 陽(yáng)極采用鉛、鉛-銻合金或鉛-錫合金等不溶性陽(yáng)極。 鍍鉻工藝的存在問題： （1） 鉻酸有較高的毒性，對(duì)人體的危害性大，其廢氣與廢水必須經(jīng)過專業(yè)處理。 （2） 由于電

20、流密度與電壓高、電流效率低，因而電能消耗大。 （3） 由于采用不溶性陽(yáng)極，電解液須經(jīng)常補(bǔ)充鉻酸。 （4） 由于陰極大量析氫，鍍層和基體金屬產(chǎn)生氫脆。 2.2 鍍鉻原理 目前工業(yè)上廣泛使用鉻酐（CrO3）和少量局外陰離子（SO42-或F-）組成的電解液，因此電鍍鉻的電極過程主要是鉻酸電解液的電鍍鉻電極過程。 電極反應(yīng)： CrO3+H2O→Cr+H2↑+2O2↑ (2-1) 電鍍過程中鉻的存在形式一般為鉻酸和重鉻酸： 2CrO3+H2O→H2Cr2O7 CrO3+H2O→H2CrO4 鉻酸在水溶液中分二步電離： H2CrO4?HCrO

21、4—+H+ （2-2） HCrO4—?CrO24—+H+ (2-3) 陰極過程: 2H++2e→H2 (2-4) HCrO4—+3H++6e→Cr+4OH— (2-5) Cr2O72-+14H++6e→2Cr3++7H2O (2-6) 陽(yáng)極過程： 2H2O-4e→4H++O2↑ (2-7) 2Cr3++7H2O-6e→CrO24—+14H+ (2-8) 三、課程設(shè)計(jì)任務(wù) 3.1設(shè)計(jì)題目

22、 本課程設(shè)計(jì)的題目為《年產(chǎn)20萬件的搭板表面鍍鉻生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)》，其搭板零件圖如圖3-1所示： 圖3-1 搭板零件圖 對(duì)給定尺寸和生產(chǎn)任務(wù)的零件進(jìn)行表面電鍍處理，得到厚度約為8um的電鍍層，并且依據(jù)產(chǎn)量的要求和相關(guān)的生產(chǎn)技術(shù)資料計(jì)算出電鍍生產(chǎn)所用的相關(guān)設(shè)備尺寸，制定合理的生產(chǎn)工藝流程。在以上工作的基礎(chǔ)上繪制出鍍槽和掛具零件圖，以及簡(jiǎn)易的車間平面布置圖，完成課程設(shè)計(jì)的說明書。 3.2設(shè)計(jì)要求 （1）根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容制定出相應(yīng)的生產(chǎn)工藝流程，要求每個(gè)環(huán)節(jié)中所用的電鍍生產(chǎn)原料和設(shè)備類型必須確定，完成生產(chǎn)工藝卡片。 （2）根據(jù)產(chǎn)品的尺寸和生產(chǎn)綱領(lǐng)，計(jì)算出所需的電鍍?cè)O(shè)備的尺寸規(guī)格

23、，并畫出鍍槽的零件圖。 （3）設(shè)計(jì)掛具的形狀并計(jì)算尺寸，畫出掛具的零件圖。 （4）在以上工作的基礎(chǔ)上，參閱車間設(shè)計(jì)的相關(guān)要求完成車間平面簡(jiǎn)圖的繪制，其中，設(shè)備的順序、間距、環(huán)保設(shè)施等必須通過計(jì)算制定。 （5）完成設(shè)計(jì)說明書，其中包括相關(guān)的計(jì)算和分析過程。 四、生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì) 4.1搭板零件的基本信息 搭板的有效電鍍面積S: S=2×(3×120×40+2×120×10×2/2-2×3.14×102)+2×2×120+6×2&#

24、215;40+4×2×10×2/2+2×2×2×3.14×10=3.6dm2 搭板的體積V: V=3×2×120×40-2×2×3.14×102+2×2×120×10×2/2=34.33cm3 搭板的質(zhì)量m: r=7.85g/cm3 m=ρV=7.85×34.33=269.49g=0.27kg 4.2鍍鉻工藝流程設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求：在20鋼為基材的搭板上鍍8um鍍鉻層。由于一般性鍍鉻厚度為

25、3-5um，超過5um鍍層易產(chǎn)生裂紋而影響鍍層的防護(hù)功能和穩(wěn)定性。故采用單層微裂紋鉻，利用含30%錫的鉛錫合金作為不溶性陽(yáng)極。其流程為：掛裝—化學(xué)拋光—水洗—化學(xué)除油—熱水洗—冷水洗—陽(yáng)極電解除油—熱水洗—冷水洗—浸酸—水洗—氰化物鍍銅—水洗—鍍光亮鎳—水洗—鍍鉻—水洗—烘干除氫—卸裝—包裝 4.2.1鍍前處理 拋光：化學(xué)拋光 電鍍之前為了使表面較為光滑，以便鍍后外觀較光亮，并且去除零件加工過程中產(chǎn)生的毛刺和卷邊，一般利用拋光是電鍍表面能達(dá)到要求。拋光可以采用機(jī)械拋光、化學(xué)拋光和電拋光。對(duì)于搭板而言，零件外形簡(jiǎn)單并且沒有尖銳的棱角，故為了充分利用機(jī)械自動(dòng)化流水過程而采用化學(xué)拋光，零件一旦

26、掛裝后即可進(jìn)行流水生產(chǎn)。化學(xué)拋光除了能賦予表面光滑和光澤外，還可以消除表面的冷作硬化層、減少顯微毛糙、改善摩擦和減少磨損量等。但對(duì)表面有一定的溶解并可能消除型面上的棱角，故零件加工時(shí)須考慮尺寸和形狀裕量并且拋光時(shí)間不能過長(zhǎng)。 除油：化學(xué)除油和陽(yáng)極電解除油 為了確保鍍層的均勻和與基體的完全結(jié)合。鍍前一般 采用除油處理，以產(chǎn)生十分清潔的表面，能使電鍍?nèi)芤和暾臐?rùn)濕被鍍表面，而不致使鍍層架在薄油膜上或被局部絕緣。零件表面在加工和保存過程中一定會(huì)被油污沾染，故先采用化學(xué)除油將零件表面的絕大部分油污清除。為了徹底清除表面的油污，化學(xué)除油后須采用電解除油，因電解除油過程會(huì)產(chǎn)生氣泡，利用彌散的氣泡攪動(dòng)表

27、面的油污，當(dāng)氣泡破裂時(shí)產(chǎn)生 的力撕裂油膜達(dá)到除油的效果。 除銹活化：酸浸蝕 在機(jī)械加工和除油過程易在表面產(chǎn)生薄氧化層或鈍化層，為了使基體金屬的新鮮表面完全暴露以便電鍍的電沉積和傳質(zhì)的進(jìn)行，采用酸浸蝕，因酸蝕后表面較為敏感故不宜在空氣中久留。 4.2.2電鍍 預(yù)鍍銅底層：氰化物鍍銅 由于鍍層厚度達(dá)到8um，厚度較大鍍鉻層與基體的結(jié)合力不足以支撐如此厚的鍍層，故采用預(yù)鍍以增強(qiáng)鍍層與基體的結(jié)合力。銅與鋼鐵材料的基體的結(jié)合力較一般的鍍層結(jié)合力大，氰化物電解液的優(yōu)點(diǎn)是分散能力和覆蓋能力好，結(jié)晶細(xì)致，與基體結(jié)合力好，鍍液呈堿性有一定的去污能力，鋼鐵件進(jìn)行電鍍，電解液成分簡(jiǎn)單，易維護(hù)。但缺點(diǎn)

28、是電解液的氰化物劇毒，電鍍產(chǎn)生的廢水、廢氣對(duì)環(huán)境和操作人員身體都帶來不利影響，污染環(huán)境；電解液的穩(wěn)定性差，氰化物能分解成碳酸鹽在鍍液中沉積，有一定的副作用。 鍍裝飾性光亮鎳 為了增加鍍件的光澤度，使其外觀光亮，在鍍鉻前鍍上一層光亮鎳可以使零件裝飾性增加，還可以提高鍍層的硬度，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。但鍍光亮鎳層中含硫，內(nèi)應(yīng)力和脆性較大，耐蝕性較差。 鍍單層微裂紋鉻 由于鍍層厚度達(dá)到8um，而鍍鉻層超過5um時(shí)會(huì)產(chǎn)生網(wǎng)狀裂紋，大大降低了防護(hù)-裝飾性鉻的抗蝕性能。采用鍍微裂紋鉻可以在達(dá)到8um厚度的同時(shí)大大減少裂紋的出現(xiàn)。 4.2.3鍍后處理 鍍鉻層的耐蝕性較好，在室溫的大氣環(huán)境中的不

29、易產(chǎn)生腐蝕，故不須采用鈍化處理，但鍍鉻零件易產(chǎn)生氫脆現(xiàn)象，因而必須采取除氫處理。采用烘烤箱處理不僅可以加快零件的烘干速度，還可以在一定的溫度下除去零件中的氫。一般工作溫度達(dá)到250℃的電熱鼓風(fēng)干燥箱可以干燥和進(jìn)行除氫處理。 4.2.4不合格鍍層的退鍍 電鍍過程中不可避免出現(xiàn)殘次品，因而必須對(duì)不合格鍍件進(jìn)行退鍍處理，使零件可以回收使用。一般采用化學(xué)退鍍的方法。其配方如表4-1所示： 表4-1 化學(xué)退鍍配方 鹽酸：水 1:1 溫度： 室溫 時(shí)間： 退凈為止 4.3鍍鉻工藝卡片 根據(jù)設(shè)計(jì)要求及生產(chǎn)要求選擇合適的配方指定如表4

30、-2所示的工藝卡片 表4-2一般防護(hù)-裝飾性鍍鉻工藝卡片 序號(hào) 工序名稱 配方及其他(溫度、時(shí)間、配方) 1 化學(xué)拋光 組分 g/l 30%H2O2 35-40 苯甲酸 0.5-1.0 NH4HF2 10 CO(NH2)2 20 6501洗凈劑 0.2-0.4 pH 2.1 溫度 15-30℃ 時(shí)間 1-2.5min 2 冷水洗 H2O 溫度 室溫 時(shí)間 0.3min 3 化學(xué)除油 組分 g/l

31、NaOH 20-30 Na3PO4.12H2O 30-40 Na2CO3 30-40 OP-乳化劑 2-4 溫度 80-90℃ 時(shí)間 10min 4 熱水洗 H2O 溫度 70-90℃ 時(shí)間 0.5min 5 冷水洗 H2O 溫度 室溫 時(shí)間 0.3min 6 陽(yáng)極電解除油 組分 g/l NaOH 40-60 Na3PO4.12H2O 15-30 Na2CO3 50 Na2SiO3 3-

32、5 溫度 70-80℃ 電流密度2-5A/dm2 時(shí)間 5-10min 7 熱水洗 H2O 溫度 70-90℃ 時(shí)間 0.5min 8 冷水洗 H2O 溫度 室溫 時(shí)間 0.3min 9 浸酸 組分 ml/l 98%H2SO4 230 37%HCl 270磺化煤焦油 10g/l 溫度 50-60℃ 時(shí)間 1min 10 冷水洗 H2O 溫度 室溫 時(shí)間 0.5min 11 氰化物鍍銅 組分 g/l 氰化亞

33、銅 8-35 氫氧化鈉 2-10 氰化鈉 12-54 溫度：18-50℃ 電流密度 ：0.2-2A/dm2 電流效率 80%-90% 時(shí)間 4.5min 12 冷水洗 H2O 溫度 室溫 時(shí)間 0.5min 13 鍍光亮鎳 組分 g/l 硫酸鎳 260-300 氯化鎳 35-45 硼酸 40-45ml/l BNS-2Mu 10ml/l BNS-2 0.5-1.0ml/l BNS-P3 0.3-0.6

34、ml/l pH：3.8-4.3 溫度：52-58 ℃ 電流密度：2-8A/dm2 電流效率 20%-30% 時(shí)間 2min 14 冷水洗 H2O 溫度 室溫 時(shí)間 0.5min 15 鍍鉻 組分 g/l 鉻酐（CrO2） 250 H2SO4 （r=1.84g/cm3） 1.5 氟硅酸（H2SiF8） 0.75 硒酸鈉（NaSeO4） 0.015 溫度 45-48℃ 電流密度 15-20A/dm2

35、 電流效率 10-18% 時(shí)間 29min 16 冷水洗 H2O 溫度 室溫 時(shí)間 0.5min 4.4常見故障及糾正方法 對(duì)于電鍍過程中出現(xiàn)的問題及解決方法如表4-3所示： 表4-3常見故障及糾正方法 故障現(xiàn)象 產(chǎn)生原因及糾正方法 鍍層的光亮度不足 （1） 溶液溫度低或陰極電流密度高 （2） 溶液中硫酸根含量低 （3） 鐵雜質(zhì)的含量高，用離子交換樹脂處理 深鍍能力差 （1） 溶液溫度高或陰極電流密度低 （2） 硫酸根含量高，分析后，用碳酸鋇沉淀，在進(jìn)行過濾，或?qū)⑷芤合♂專偬砑鱼t酐。 （3） 鐵雜質(zhì)

36、的含量高 鍍鉻和鍍鎳層一起起皮 （1） 前處理不徹底 （2） 鍍鎳層有內(nèi)應(yīng)力，調(diào)節(jié)鎳溶液 局部無鍍層 （1） 除油不徹底 （2） 掛裝不當(dāng) 五、生產(chǎn)任務(wù)分析 5.1電鍍時(shí)間分析 根據(jù)電鍍的鍍液計(jì)算電鍍的時(shí)間，其計(jì)算公式如下： K=MzF (4-1) t=60ρd100KηkDk (4-2) 式中:d—鍍層厚度,μm; Dk一陰極電流密度(A/dm2)；一般鍍鉻電流密度為10-30 A/dm2 ηk—電流效率,%；一般鍍鉻電流密度為10%-18% K—析出金屬的電化當(dāng)量（g／

37、(A·h)）； M―析出金屬的摩爾質(zhì)量； z—得失電子數(shù)； F—法拉第常數(shù)， 根據(jù)電鍍配方的要求，鍍鉻過程中：Dk=16 A/dm2，ηk=14% 根據(jù)公式（4-1）與（4-2），可知： 鍍鉻時(shí)間t=28.6min 5.2生產(chǎn)產(chǎn)量分析 根據(jù)生產(chǎn)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)生產(chǎn)批次和班次以及生產(chǎn)線數(shù)目。 每批次的時(shí)間：由于鍍件較小，則零件的裝卸較簡(jiǎn)單，一般為2-5min,而鍍液的更換每班次更換一次，期間對(duì)鍍液進(jìn)行藥品添加，其時(shí)間為3-5min。 t=t鍍鉻+t裝卸+t鍍液更換=28.6+2+3=35min 每天產(chǎn)量：根據(jù)國(guó)家規(guī)定，正常上班與加班時(shí)間可達(dá)306天。 N=

38、200000/306=654（個(gè)） 每天生產(chǎn)批次：按照兩班制，每班8小時(shí),每班交接設(shè)備檢修10min n=(16×60-20)/35=27（個(gè)） 生產(chǎn)線數(shù)目:根據(jù)掛具設(shè)計(jì)中每批次電鍍8個(gè)零件 n=27/8=3（條） 六、生產(chǎn)設(shè)備設(shè)計(jì) 電鍍?cè)O(shè)備是電鍍過程的必需條件，其結(jié)構(gòu)和性能與電鍍生產(chǎn)的產(chǎn)量、質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益有直接的關(guān)系。因此選用合適的電鍍?cè)O(shè)備是電鍍生產(chǎn)中必備的條件。電鍍?cè)O(shè)備包括各種鍍槽及其輔助設(shè)備（加熱、冷卻、導(dǎo)電裝置）、電源設(shè)備和其他輔助設(shè)備（通風(fēng)、過濾設(shè)備）、掛具、電鍍自動(dòng)生產(chǎn)線等。 6.1掛具

39、掛具的作用是將零件懸掛到電鍍液中，并和電極相連接，使電流較均勻地傳遞到零件表面上而進(jìn)行電鍍。一般的設(shè)計(jì)掛具時(shí)應(yīng)該具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和良好的導(dǎo)電性能，并且要求重量輕，面積小，堅(jiān)固耐用，裝卸零件方便，裝載量適當(dāng)。 6.1.1形式和結(jié)構(gòu) 電鍍掛具的形式是根據(jù)零件的形狀、鍍層技術(shù)要求、電鍍工藝和設(shè)備大小來決定的。掛具的形式應(yīng)具有懸掛穩(wěn)定、較堅(jiān)固、不易變形、使用與手工和機(jī)械操作。掛具的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，由吊鉤、主桿、支桿、提桿、掛鉤五個(gè)部分組成。其形式如圖6-1所示: 圖6-1 掛具形式和結(jié)構(gòu) 6.1.2外形尺寸 掛具的外形尺寸應(yīng)根據(jù)零件和電鍍工藝要求確定，合理的掛具尺寸有利于提高

40、生產(chǎn)效率及保證電鍍質(zhì)量。掛具的材料根據(jù)鍍層性質(zhì)選擇，一般鍍鉻工藝中選用紫銅作為主桿和支桿的材料。 一批次零件個(gè)數(shù)n：n=8 一批次零件總質(zhì)量M：M=8×m=2.16kg 掛具主桿的橫截面積 A=S×n×DkK×m （4-1） A=πD24 (4-2) A—掛具主桿的橫截面積，mm2 S—零件的有效電鍍米面積， dm2 Dk—電流密度，A/dm2，Dk=16A/dm2 m—主桿數(shù)目,m=1 n—零件數(shù)目,n=8 K—常數(shù)，一般紫銅為6 D—主桿的直徑 根據(jù)公式可知，掛具主

41、桿的直徑： D=10mm 由于紫銅的允許電流與其截面尺寸有關(guān)，則必須考慮紫銅的尺寸與導(dǎo)電能力的關(guān)系,其如表6-1所示。 表6-1 紫銅的電流容量 圓材截面積（mm2） 1 2 4 最大許用電流(A) 24 60 130 鍍鉻的電流值 I=SDk （4-3） Dk—電流密度，A/dm2 ； I—電流； S—截面積 則I=16×3.6=57.6A，可知D=10mm在許用范圍內(nèi)。 掛具外形尺寸設(shè)計(jì)參考數(shù)據(jù)如表6-2所示: 表6-2 掛具外形尺寸設(shè)計(jì)參考數(shù)據(jù) 參考條件 參考數(shù)據(jù)（mm） 掛具

42、底部離槽底 150 溶液面距離槽口部 100 溶液面距電鍍零件 50 掛具兩面間距 40 掛具和槽壁的距離 60 掛具裝載重量 1-3kg 零件間距離 50 6.1.3掛具組成 掛具的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，由吊鉤、主桿、支桿、提桿、掛鉤五個(gè)部分組成。 吊鉤：吊鉤和極棒連接，充當(dāng)承重和導(dǎo)電的作用，因此必須采用與主桿一致的材質(zhì)（紫銅）和直徑（Φ10mm），才能保證電流的正常供應(yīng)。吊鉤與主桿做成一體以便擁有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，能承受掛具的自重和零件的重量。其形式如圖6-2所示： 圖6-2 吊鉤的形式和尺寸 主桿：主桿支撐整個(gè)掛具和所掛零件的重量，并通過主桿傳遞電流到各支

43、桿和零件上。其選材為紫銅,其尺寸如以上計(jì)算可知：Φ10mm。 提桿：位于主桿上部并與主桿垂直，用焊接的方法與主桿相連，主要應(yīng)用以人工操作時(shí)提取掛具，其材質(zhì)為一般通用鋼材20鋼，并且進(jìn)行絕緣處理增加防滑處理其外部裹覆5mm聚氯乙烯。其位置為電鍍時(shí)距液面120mm，尺寸為Φ10mm×290mm 支桿：通常用焊接的方法固定在主桿上，工作時(shí)支桿承受懸掛零件的重量，故選用Φ10mm×300mm的紫銅 掛鉤：掛鉤焊接在支桿上，用于懸掛零件，其材質(zhì)為磷青銅絲，足以承受零件的重量。其尺寸（Φ5mm）和形式如圖6-3所示： 圖6-3 掛鉤的形式和尺寸 6.1.4掛具的防護(hù)

44、 電鍍掛具除了需要與零件接觸、有導(dǎo)電要求的部位外，其他部位都用非金屬材料包扎或涂覆，使其成非導(dǎo)體，便于使電流通過掛具集中在零件上，加快沉積速度，提高生產(chǎn)效率，同時(shí)節(jié)約電能。此外，在掛具退鍍和酸洗時(shí)，還可以減少掛具的腐蝕，延長(zhǎng)掛具的使用壽命。 絕緣材料必須具有化學(xué)穩(wěn)定性好，耐各種電解液的腐蝕，耐熱性好，耐酸蝕性好，并且與掛具金屬有良好的結(jié)合力經(jīng)得起操作過程中的碰撞和摩擦。故采用過氯乙烯清漆涂覆。 6.2鍍槽 電鍍槽是電鍍的基本設(shè)備。 根據(jù)被鍍件的形狀和電鍍工藝的要求不同，所用的溶液、溫度不同，鍍槽槽體的結(jié)構(gòu)和制造材料不一樣，設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)工藝和使用要求，槽體尺寸與處理零件的外形尺

45、寸和要求、產(chǎn)量有關(guān)。鍍槽的主要部件包括槽體、襯里、加熱裝置、冷卻裝置、導(dǎo)電裝置和攪拌裝置等。 6.2.1外形尺寸 鍍槽尺寸的選用，主要考慮槽內(nèi)零件吊掛的情況、槽類零件之間、零件與槽壁、液面和陽(yáng)極等的距離。根據(jù)掛具的尺寸確定鍍槽尺寸。鍍槽設(shè)計(jì)參考數(shù)據(jù)如表6-3所示： 表6-3 鍍槽設(shè)計(jì)參考數(shù)據(jù) 參考條件 參考數(shù)據(jù)（mm） 掛具距槽壁 60 掛具距液面 50 掛具距槽底 150 液面距槽口 100 槽體厚度 4 則鍍槽的長(zhǎng)度： L=310（鍍液中掛具長(zhǎng)度）+2×60=430mm 鍍槽的寬度： W=90（鍍液中掛具寬度）+2×

46、;60=210mm 鍍槽的高度： H=150+250（鍍液中掛具高度）+50+100=550mm 鍍槽的厚度： D=4mm 根據(jù)常用鍍槽的尺寸標(biāo)準(zhǔn)選用： L：600×W：500×H：600 其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖6-4所示： 圖6-4 鍍鉻槽的形式和結(jié)構(gòu) 6.2.2鍍槽選材 鍍槽的選材根據(jù)電鍍的工藝要求合理選擇，一般選用較為簡(jiǎn)單廉價(jià)的材料，針對(duì)電鍍過程的特殊處理再在鍍槽上進(jìn)行相應(yīng)的處理。鍍鉻槽因工藝獨(dú)特，故選用鋼槽，在結(jié)構(gòu)上增加外部加熱裝置對(duì)鍍液進(jìn)行加熱，其內(nèi)部襯4mm鉛層防止鍍液對(duì)槽體的腐蝕。 6.2.3鍍槽的注意事項(xiàng) （1）電鍍槽的導(dǎo)電

47、裝置應(yīng)保持接觸良好，定期清除其表面氧化物。 （2）鋼制鍍槽與地面接觸絕緣，一般用絕緣耐酸瓷座作為鍍槽的墊腳。 （3）對(duì)于鍍槽的加熱裝置必須增加外部裝置隔絕與人員直接接觸的機(jī)會(huì)。 七、產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)和環(huán)保要求設(shè)計(jì) 7.1鍍層質(zhì)量檢測(cè) 根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，對(duì)鍍層的外觀、厚度、結(jié)合力、耐蝕性、顯微應(yīng)力進(jìn)行抽樣檢測(cè)以便保證鍍層的質(zhì)量。 7.1.1鍍層外觀檢測(cè) 鍍層的外觀檢測(cè)是最基本、最常用的檢驗(yàn)方法。外觀不合格的鍍件就無需進(jìn)行其他項(xiàng)目的測(cè)試。 鍍層的外觀不允許有針孔、麻點(diǎn)、起瘤、起皮、起泡、脫落、陰陽(yáng)面、斑點(diǎn)、燒焦、暗影、樹枝狀和海綿狀沉積層以及應(yīng)當(dāng)鍍覆面沒有鍍覆等。當(dāng)部分瑕疵不

48、影響鍍層的使用性能和外觀形貌時(shí)，允許通過。 7.1.2鍍層結(jié)合力測(cè)試 鍍層的結(jié)合力是指把單位面積的鍍層從基體或中間金屬鍍層分離時(shí)所需的力。鍍層的結(jié)合力不好的來源多是鍍前處理不合格的緣故或由于基體金屬與鍍層的熱膨脹系數(shù)不同造成的。 鍍層的結(jié)合力的測(cè)試主要有： （1） 彎曲試驗(yàn)：將試樣沿一直徑等于鍍層厚度的軸反復(fù)彎曲180°，然后用放大鏡觀察鍍層，鍍層不允許出現(xiàn)起皮脫落。 （2） 劃格試驗(yàn)：用一把刃口為30°銳角的硬質(zhì)鋼劃刀在鍍層表面的一定面積內(nèi)上劃相距為2mm的劃線，觀察在規(guī)定面積內(nèi)的脫落情況。 7.1.3鍍層厚度測(cè)試 電鍍層的厚度是衡量鍍層的質(zhì)量的

49、重要指標(biāo)之一，鍍層的厚度直接影響工件的耐蝕性和導(dǎo)電性等，并且在很大程度上影響產(chǎn)品的可靠性和使用壽命。 常用方法： （1）計(jì)時(shí)液流測(cè)厚法:該法屬于有損測(cè)厚法，是指在一定的速度的液流作用下，使試樣的局部鍍層溶解直到鍍層完全溶解可以觀察到基體金屬的特征顏色。根據(jù)溶解時(shí)間來計(jì)算厚度。鍍層厚度按下式計(jì)算： H=Kt (7-1) 式中：H：鍍層厚度 K：經(jīng)驗(yàn)值 t:溶解時(shí)間 （2）磁性法：該法屬于無損測(cè)試方法，當(dāng)鍍層和基體中有一種磁性金屬時(shí)，可以利用磁性測(cè)厚儀進(jìn)行測(cè)試。 7.1.4鍍層耐蝕性、顯微硬度檢測(cè) 一般采用鹽霧腐蝕試驗(yàn)進(jìn)行測(cè)試，可以在相當(dāng)短的時(shí)間內(nèi)測(cè)試出鍍層的耐蝕性

50、 由于鍍層的厚度小，故利用顯微硬度計(jì)測(cè)試鍍層的硬度。鍍層的硬度決定于鍍層的金屬的結(jié)晶組織，而鍍層的結(jié)晶取決于電鍍工藝條件。其硬度按下式計(jì)算： HV1854×Pd2 (7-2) 式中：HV：硬度值 P：負(fù)荷，g d:壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度，um 7.2環(huán)保措施 電鍍過程由于大量使用化學(xué)藥劑，因而會(huì)產(chǎn)生大量廢水。由此帶來的環(huán)境污染是不容忽視的。電鍍廢水中含有氰化物、酸、堿以及六價(jià)鉻、銅、鋅等重金屬污染物，毒性大危害嚴(yán)重。而且電鍍液會(huì)揮發(fā)一些有毒氣體。因此電鍍中最主要的環(huán)保措施是電鍍廢水和廢氣處理。 本鍍鉻工藝中產(chǎn)生的

51、廢水中含有氰化物、六價(jià)鉻、銅、鎳等有毒物質(zhì)，廢水的主要來源是鍍件清洗水和廢鍍液。鍍鉻溶液產(chǎn)生的廢氣主要有氯化氫、二氧化硫、二氧化氮、氰化氫、氟化氫等。其對(duì)人體和土壤都具有嚴(yán)重的危害性。針對(duì)不同性質(zhì)的廢水有不同的處理方案。 1、對(duì)于含鉻的廢水采用化學(xué)方法，成本低操作簡(jiǎn)單。主要有： （1） 硫酸亞鐵-石灰法 6FeSO4+H2Cr2O7+6H2SO4→3Fe2(SO4)3+Cr2(SO4)3+7H2O (7-1) Fe2(SO4)3+Cr2(SO4)3+6Ca(OH)2→2Cr(OH)3↓+2Fe(OH)3↓+6CaSO4↓ (7-2) (2)鋇鹽法

52、BaCO3+H2CrO4→BaCrO4↓+CO2↑+H2O （7-3） BaCl2.2H2O+ H2CrO4 →BaCrO4↓+2HCl+ 2H2O (7-4) 2、 對(duì)于含氰化物廢水的處理，氰化物廢水中還含有銅的金屬離子呈現(xiàn)堿性。一般采用堿性氯化法。其主要利用氰化物與氧化劑的作用。 第一階段：局部氧化階 CN-+HClO→CNCl+OH- （7-5） CNCl+2OH-→CNO-+Cl-+H2O

53、 （7-6） 第二階段：完全氧化階段 2CNO-+3ClO-+H2O→2CO2↑+N2↑+3Cl-+2OH- (7-7) 3、酸、堿廢水的處理 對(duì)于酸堿廢水常采用中和作用，工序簡(jiǎn)單。 4、廢氣處理 電鍍的廢氣一般產(chǎn)量較低，故不須專業(yè)處理，只需設(shè)定良好的排氣通風(fēng)系統(tǒng)，可以大大降低廢氣產(chǎn)生的危害。 由于電鍍廢棄物中還含有很多有用資源，現(xiàn)今可以利用先進(jìn)的科技對(duì)廢棄物進(jìn)行回收再利用。從廢水中回收部分物質(zhì)后、水可以循環(huán)利用大大節(jié)約水的使用。回收的化學(xué)物質(zhì)進(jìn)過一系列的化學(xué)反應(yīng)可以

54、再利用。 八、車間設(shè)計(jì) 車間設(shè)計(jì)是根據(jù)對(duì)車間的任務(wù)要求和現(xiàn)有的技術(shù)水平，確定建設(shè)規(guī)模和車間功能區(qū)域的安排。車間設(shè)計(jì)包括車間廠房功能區(qū)設(shè)計(jì)和配套公用設(shè)施的設(shè)計(jì)（通風(fēng)、動(dòng)力、電源、工業(yè)三廢的處理）。 8.1車間工藝設(shè)計(jì) 車間工藝設(shè)計(jì)體現(xiàn)車間工作要求，反應(yīng)車間的工藝水平及其配套設(shè)施的選用是否合理。 根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)的要求設(shè)計(jì)電鍍鉻生產(chǎn)工藝安排： 表8-1 生產(chǎn)綱領(lǐng) 產(chǎn)品名稱 材料 重量(kg) 表面積（dm2） 年產(chǎn)量 時(shí)間（min） 搭板 20鋼 0.27 3.6 200,000 28.6 表8-2 工作制度 年

55、工作日 工時(shí)（h） 班制 生產(chǎn)線 每天產(chǎn)量 306 8 2 3 654 8.2車間組成及平面布局 電鍍車間按工作性質(zhì)和設(shè)備布置分為生產(chǎn)部分和輔助部分。生產(chǎn)部分包括：酸洗除油間、電鍍車間。其輔助部分包括：電源室、化學(xué)藥品庫(kù)、掛具間、生活間、檢驗(yàn)室等。 車間平面布置的一般原則; （1） 車間布置合理，充分利用車間的空間 （2） 由于電鍍的廢水須專業(yè)處理，須增加排水槽和廢水處理車間。 （3） 電鍍會(huì)產(chǎn)生一定的有毒氣體，通風(fēng)設(shè)備需安排合理，保持整個(gè)車間的空氣流通。 （4） 車間的電源設(shè)施必須嚴(yán)格隔離，因?yàn)殡婂儺a(chǎn)生的水霧均具有腐蝕性，為防止漏電事故，電源設(shè)備必

56、須嚴(yán)格防護(hù)。 為了有效利用空間，而不影響車間的功能，采用以下參考數(shù)據(jù)： 表8-3 車間平面設(shè)計(jì)參考數(shù)據(jù) 參考項(xiàng)目 參考數(shù)據(jù)（mm） 槽間距 100 生產(chǎn)線間距 2,000 生產(chǎn)線與墻間距 4,000 酸洗除油間 12,000×12,000 電鍍間 15,000×12,000 生活間 3,000×6,000 半成品倉(cāng) 15,000×6,000 掛具間 15,000×6,000 成品倉(cāng) 6,000×6,000 藥品室 3,000×6,000 品質(zhì)部 3,000×6

57、,000 辦公室 3,000×6,000 墻體 300(主墻體)，100（隔間墻體） 車間布局如圖8-1所示： 圖8-1 車間平面 車間的排水系統(tǒng)位于鍍槽的底部便于收集電鍍廢水，回收的廢水集中經(jīng)過專業(yè)處理可循環(huán)利用，由于單獨(dú)車間設(shè)置廢水處理成本昂貴，效益低。故對(duì)于電鍍廢水采取同一工業(yè)園統(tǒng)一處理，對(duì)于某一車間不設(shè)廢水處理車間。 車間的通氣系統(tǒng)采用大型吸氣扇對(duì)車間的空氣進(jìn)行更換，，對(duì)于本車間采用6扇風(fēng)扇平均分布在車間的長(zhǎng)度方向。并在車間頂部采用合適的通氣設(shè)備以確保車間的空氣流通。 8.3車間注意事項(xiàng) （1）車間的通道必須保持暢通，不允許在通道堆積物品。

58、 （2）電鍍廢棄液、藥品等不能隨意丟棄，必須回收處理。 （3）車間通風(fēng)設(shè)施必須保持運(yùn)轉(zhuǎn)，確保人身安全。 （4）車間嚴(yán)禁煙火，電鍍藥品易燃有毒。 心得體會(huì) 本次課程設(shè)計(jì)不僅檢驗(yàn)了我所學(xué)習(xí)的知識(shí)，也培養(yǎng)了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在設(shè)計(jì)過程中，與同學(xué)分工設(shè)計(jì)，和同學(xué)們相互探討，相互學(xué)習(xí)，相互監(jiān)督。學(xué)會(huì)了合作，學(xué)會(huì)了運(yùn)籌帷幄，學(xué)會(huì)了寬容，學(xué)會(huì)了理解，也學(xué)會(huì)了做人與處世。 通過這次電鍍工藝設(shè)計(jì)，本人在多方面都有所提高。通過這次電鍍工藝設(shè)計(jì)，綜合運(yùn)用本專業(yè)所學(xué)課程的理論和生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)進(jìn)行一次電鍍?cè)O(shè)計(jì)工作的實(shí)際訓(xùn)練從而培養(yǎng)和提高學(xué)生獨(dú)立工作能力，鞏固與

59、擴(kuò)充了電鍍工藝設(shè)計(jì)等課程所學(xué)的內(nèi)容，掌握電鍍工藝設(shè)計(jì)的方法和步驟，掌握電鍍工藝設(shè)計(jì)的基本技能懂得了怎樣分析零件的工藝性，怎樣確定工藝方案，同時(shí)各科相關(guān)的課程都有了全面的復(fù)習(xí)，獨(dú)立思考的能力也有了提高。 在此感謝我們的指導(dǎo)老師.，老師嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣；老師循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪；這次設(shè)計(jì)的每個(gè)實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)和每個(gè)數(shù)據(jù)，都離不開老師您的細(xì)心指導(dǎo)。 由于本人的設(shè)計(jì)能力有限，在設(shè)計(jì)過程中難免出現(xiàn)錯(cuò)誤，懇請(qǐng)老師們多多指教,我十分樂意接受你們的批評(píng)與指正，本人將萬分感謝。 參考文獻(xiàn) [1]《電鍍手冊(cè)》編寫組，電鍍手冊(cè)[M],北京：國(guó)防工業(yè)

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