SIT电镀车间设计

1、一、 概论1. 目的某电镀加工厂要新建一幢电镀车间，以满足被加工对象的外观和内在质量等多方面的要求：经设计后建成的电镀车间满足工艺成熟稳定、设备运行合理，资源利用率高、对环境污染小、投产费用低。2. 设计的依据每年需要电镀加工下水45度连接管数量：135万/年，三班制生产。镀件由黄铜管制作，在电镀加工之前已经过320号打磨和抛光处理，表面和管内存在抛光膏和轻微氧化物。设计要求：要求设计一条直线式电镀生产线，为其安排一相应的车间和配备必须的辅助场地。电镀要求：（1） 要求电镀防护装饰性镀层，表面近白色、平滑光亮，有一定的耐磨性，表面（2）（3）3. 车间概况经设计该厂车间坐北朝南，车间内通道为东

2、西走向，两侧设大门，仓库设有与外界相通的大门，以方便产品的进出。车间总长为48m ，宽18m ，产房净高度7m ，车间除生产区外还设有辅助办公区等场地，生产区面积大约300m 2，辅助等办公场地430m 2。车间北侧分布有仓库、原料库、实验室、净化水、电源室、机修室、更衣室、办公室。南侧为前后处理室和工艺车间。被加工零件从仓库门进入存放，然后进入电镀线，镀完后进入检验室，完成检验后放入成品库，最后由成品库大门直接运送出厂。人员来往，原料输送等主要以东西两侧大门出入，见设备平面图。4. 工作生产组织（1） 生产班制根据每年生产135万的产量要求以及产品尺寸要求，本车间是三班制生产。（2） 生产年

3、时基数工作日：一周5天，全年52周，10天国定假期，一年为251个工作日，时间损失为11%。 三班制生产设备的年时基数为5140小时。（3） 人员配备（见表1） 不能有明显的划痕和毛刺。 表面镀层有较好的抗变色能力。 镀层通过24小时酸性盐雾试验（ASS ），无腐蚀点出现。（全部表面镀层）总人数 99 管理人员占 30 %技术人员占 24 % 女工占 6 %5. 车间生产能力经设计后生产运行周期为5.3分钟，一次出24个零件。实际生产量为： p =T m 60T 周=514024605.3=139.65万只/年 增产量为： 139.65-135135=3.45%<5%返工率为：2%二、

4、车间工艺1. 前言本镀件由黄铜管制作，在电镀加工之前已经过320号打磨和抛光处理，表面和管内存在抛光膏和轻微氧化物。基于此可以直接在生产线上完成前处理和电镀处理。根据要求电镀防护装饰性镀层，表面近白色、平滑光亮，有一定的耐磨性，表面不能有明显的划痕和毛刺。表面镀层有较好的抗变色能力。我选择了光亮镍+铬镀层，可以达到该要求。直接进行光亮镀镍结合力不好，这里我们采用先预镀镍或镀半光亮镍的方法。2. 镀层结构（1） 镀层厚度根据要求，基体为黄铜，镀层通过24小时酸性盐雾试验（ASS ），无腐蚀点出现。查阅相关书籍，我们选用了Cu/Ni 20 b Cr r 镀层。镍层厚20微米，铬层厚0.3微米。 （

5、2） 镀层种类镍镀层为20微米，经考虑我们选用半光亮镍+光亮镍的双层镍结构。半光亮镍12微米，光亮镍8微米。最上层为普通铬。3. 主要工艺及工艺流程（1） 主要工艺前处理：由于直接在自动线上完成前处理，我们采用化学除油，超声除油，酸洗，电化学除油，酸洗的前处理工艺。 碱性化学除油工艺氢氧化钠 (g/L 10-15碳酸钠 (g/L 20-30磷酸三钠 (g/L 50-70硅酸钠 (g/L 10-15温度 ( 80-90操作时间(min ±15 酸洗盐酸 1:1温度 ( 室温操作时间（min ） ±5 电化学除油氢氧化钠 (g/L 10-15碳酸钠 (g/L 20-30磷酸三钠

6、 (g/L 50-70硅酸钠 (g/L 10-15温度 ( 70-80电流密度 (A/dm2 3-8阴极(min 5-8阳极(min 0.3-0.5电镀：电镀镍，铬工艺现在都较为成熟，我们知晓的一些工艺都较为古老，应用性不好，我们这里选用现今常用的加添加剂的镀液，这种镀液性能好，得到的镀层结晶细致，光亮，溶液电流效率高等许多优点。 镀半光亮镍硫酸镍 (g/L 300-350氯化钠 (g/L 18-22硼酸 (g/L 40-45SN-无硫半光亮剂 1.0-1.4、PH 4.0-4.8阴极电流密度(A/dm2 2-6电流效率 95%温度 ( 52-58搅拌方式 阴极移动电镀时间 (min 15.3

7、6注：SN-92上海永生助剂厂研制，供应。 镀光亮镍硫酸镍 (g/L 250-300氧化镍 (g/L 50-60硼酸 (g/L 40-50LY -923(M开缸剂 (g/L 20-25LY -923(R补充剂 (g/L 0.8-1.2LY920润湿剂 1.0-4.0PH 3.8-4.4温度( 55-65阴极电流密度(A/dm2 3-4电流效率 95%注：添加剂由天津市中盛化工新技术开发公司研制生产 镀铬铬酐 (g/L 160-200硫酸 (g/L 0.6-0.8三价铬(g/L <2铬酐：硫酸 100:0.3-0.4RL-3C 添加剂(g/L 4.5-5.5电流密度(A/dm2 6-12阳

8、极 Pb-Sn (>5%S阳：S 阴 1:2-3电流效率 18-22%注：添加剂由湖南稀土金属材料研究所研制。电度计算时间： 计算公式：t =60100h c D k k式中：t 电镀时间（min ）h 电镀层厚度（微米）电镀层金属比重（g/cm）c 电化学当量（g/Ah）D k 阴极电流密度 (A/dm2k 阴极电流效率（%）结果： 镀半光亮镍：t =60100h c D k kh c D k k 3=15.36min 镀光亮镍：t =60100=10.24min镀铬: t =60100h c D k k =1.97min（2） 工艺流程上架碱性除油热水洗清洗超声波除油热水洗清洗酸洗清

9、洗清洗电化学除油热水洗清洗酸洗清洗清洗镀半光亮镍回收镀光亮镍回收回收回收清洗活化热纯水洗装饰镀铬回收回收回收清洗热水洗干燥下架（3） 各工序的工艺规范，见附表一，生产工艺卡（4） 各工序对设备的要求见附表二，参数配置表4. 工艺加工方式本工艺采用直线式自动线挂镀的形式组织生产。三、 挂具和槽体1. 挂具挂具是工件电镀的载体，它主要传送电流和支撑镀件的重量，挂具对零件电镀的质有着直接的影响。设计时既要考虑材料的导电性和机械强度，又要考虑制作的成本。根据工艺，采取铜质材料。主杆和支杆可适当降低要求，采用导电性相对低些的钢铁材料，从而降低制作的成本。不锈钢丝具有较好的机械强度所以将它作为挂具的挂钩。

10、根据镀件及挂具的重量，将挂具定为一排挂装4个工件，一个挂具设计2排支杆，共吊挂镀件8个。（1） 挂具尺寸a. 工件之间的间距为60mm ，工件边缘与主杆相距40mm 。挂具宽度=2×40+3×60+4×120=740mmb. 工件最高点距液面50mm ，液面距槽口150mm ，槽口距极棒100mm ，工件长240mm ，工件上下距50mm 。挂具高度：2×240+50+100+150+50=830mm（2） 挂具示意图 2. 固定槽固定槽是电镀车间的主要设备。槽子尺寸的确定直接影响到车间的生产能力及技术经济标准，其长、宽、高均应满足电镀加工设备，镀层质量

11、的要求。采用的材料对工艺无影响，且有一定的强度、耐用、来源广、成本低。 （1） 制作槽子的材料本设计中槽体采用聚丙烯塑料板：U 型钢作加强筋内筋，外包聚丙烯塑料防腐。槽壁厚度15加强筋的尺寸：6#U型钢63×40:；聚丙烯塑料厚度5 （2） 工艺槽中得极棒数主要参数：年时基数5140h/年；年产量135+135×5%=141.75万只/年；返工率2% 每根极棒吊挂挂具3个，总工件数24个。 理论周期：T =T m 60P=514024600.981417500=5.12以镀半光亮镍为例： 阴极棒数 n =电镀时间理论周期=3根因此，为满足电镀时间需采用3根阴极棒。 各处理槽

12、的极棒数如下： 化学除油槽 3 超声比除油槽 1 酸洗槽电化学除油槽 半光亮镍镀槽 光亮镀镍槽1 1 3 2 镀铬槽 1 清洗槽 1 回收槽 1 活化槽 1 热水槽 1 干燥箱 3（3） 各类槽子的内径尺寸 A. 槽体内径的计算方法 以镀半光亮镍为例： 槽长L=l1+2l2+lx =3×740+50×2+2×100+100=2620mm2600mml 1极棒上挂具边缘之间的距离(mm l 2挂具到边缘的距离(mm l x 阴极移动(mm 槽宽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镀件的厚度(mm l 3镀件边缘与阳极的距离(mm b 2阳极壁厚（mm ）l 4阳极与加热管的距离(mm b 3加热管外径(mm l 5加热管与槽壁的距离(50mm n 极棒数 y 加热管数 槽高H=h1+h2+h3+h4 =530+150+50+250=9801000mmh 1挂具中镀件的有效高度(mm h 2液面到槽沿的高度(mmh 3镀件最高点与液面的距离(mm h 4镀件下端距槽底的高度(mmB. 电镀线各类槽体的内径见下表2： （4） 槽子外径尺寸在设计中，为了尽可能缩小自动线的长

14、度尺寸，常常将某些辅助槽设计成联体槽的形式，因此自动线上的槽子尺寸并不是简单的槽子内经加上壁厚和将强筋。 A. 设计计算方法a. 单槽：以半光亮镍镀槽为例槽长：2600+15×2+63×2+5×2=2766 槽宽：1800+15×2+63×2+5×2=1966槽高：1000+15=1015半光亮镍镀槽外径尺寸为：2766×1966×1015 b. 双联槽：以热水洗清洗双联槽为例： 槽长：2600+15×2+63×2+5×2=2766 槽宽：450×2+15×3+63

15、×2+5×2=1081 槽高：1000+15=1015c. 三联槽：以回收、回收、回收三联槽为例 槽长：2600+15×2+63×2+5×2=2766 槽宽：450×3+15×4+63×2+5×2=1546 槽高：1000+15=1015B 各类槽体的外径尺寸化学除油槽 2766×1366×1015 超声比除油槽 2766×616×1015 热水洗，清洗双联槽 2700×1081×1015 电化学除油槽 2766×1066×1

16、015 半光亮镍镀槽 2766×1966×1015 光亮镀镍槽 2766×1566×1015镀铬槽 2766×1066×1015 回收、回收、回收三联槽 清洗、活化双联槽 酸洗槽 干燥箱2766×1546×1015 2766×1081×1015 2766×616×1015 2766×800×1615（5） 自动线槽体设备明细表见附表二四、 自动线参数自动线尺寸 (1长度自动线长度是生产线长度方向上各种尺寸的和。 A. 槽体宽度总和为：22553B. 阴极移

17、动装置两套：2×400=800C. 槽边排风：化学除油、电化学除油、镀铬采用双侧排风，酸洗采用单侧排风，合计：250×8=2000D. 槽体排列中槽体间隙：10×18=180 总长：25533(2宽度自动线宽度由单槽的长度和两侧安装管道等空间、操作平台的宽度等组成。A 单槽长度：2766B 安装管道所需空间：300×2 C 操作平台的宽度：700 总宽：4066(3高度高度是指槽体部分和基座之和。A. 槽体高：1000 B. 基座高：300 总高度：1300五、主要辅助设备1. 阴极移动装置采用搅拌能提高工艺的电流密度从而加快电镀速度提高生产效率，同时采

18、用搅拌能防止镀层产生条纹，增加镀层的光亮度。因此，电镀中一般都采用搅拌。本次镀镍工艺中，我采用了阴极移动方式搅拌。 参数：移动距离100 移动频率20次/分 设备数量：2套2. 过滤机电镀过程中由于不均匀溶解和镀件在溶液中溶解积累机械类杂质，而过滤镀液能减少机械类杂质在镀液中的积累。防止镀层出现粗糙、毛刺等故障。 半光亮镀镍槽：2-3次/h 型号：CR400-30 16t/h 光亮镀镍槽：2-3/h 型号：CR400-20 10t/h 镀铬槽：1-2/h 型号：CR400-10 6t/h 注：上海大张过滤设备有限公司六、行车设计 1. 行车设计A. 次数升降33 次B. 升降高度：1000-2

19、50+100+250=1100mm C. 车速度：水平：13m/min 升降：14m/min 2. 行车运行周期设计 A. 行车运行总时间各类槽延时：第二次酸洗：30-60s 活化：30-60s 镀铬：2min 行车运行中动作转换延时：2l 1V 12nl 2V 2333160=1.65T 总=+t 3+t 4=25.5214+1.133213+4+1.65=14.9minB. 车台数T 总T 理=2.9 取3台C. 每台行车的工作周期第一台和第二台行车在第13步清洗槽内交换，第二台和第三台行车在第25步热纯水洗槽内交换。 A 车：a. 槽体宽度总长：11.3mT A =2l 1V 1+2nl

20、 2V 2+t 3+t 4=11.3214+2131.113+0.65=4.2minB 车： 总长8.8m 升降次数12T B =2l 1V 1+2nl 2V 2+t 3+t 4=8.8214+2121.113+0.6+1=4.9minC 车： 总长：6.1m 升降次数：7T C =2l 1V 1+2nl 2V 2+t 3+t 4=6.1214+271.113+0.35+2=4.4m inD. 实际生产周期 三车均小于理论周期 E. 实际产量p =T m 60T 理=514024605.12=144.56万去除不合格品数144.56-（1-3%）=140.22140.22-135135=3.9

21、%所以设计符合要求。七、槽电源生产线上所用的电源，根据确定的工艺均采用三相桥式可控硅整流，一台电源给一个槽子供电。电源布置在相对应的工艺槽边，减少铜排长度，减低能耗。 （1） 半光亮镍单个镀件的面积为S=6dm2：一根阴极棒上有工件24个，有三根阴极棒，电流密度上限6A 。铜排布线长度6m ；槽电压6V S 总=24×6×3=432 dm2IH d k ×Imax=1×6×432=2592A VHd Vmax+V线=6.6VS 2l I H d10%V m ax=645mm2结果：整流器选择：三相桥式3000A/12V 导电排：100×

22、;8铜导电排一片。 （2） 光亮镍同理，选择整流器：三相桥式2000A/12V 导电排：80×6铜导电排一片。 （3） 镀铬槽选择整流器为：三相桥式2000A/12V导电排：80×6铜导电排一片。 （4） 电化学除油槽选择整流器为三相桥式3000A/12V 导电排为100×8铜导电排。八、排风设计电镀生产过程中，工艺槽中会散发出有害气体。为了防止有害气体污染环境，影响工艺和生产设备，必须结合工艺设置排风。1. 排风装置参数在本次的工艺中，化学除油槽，电化学除油槽，酸洗槽，镀铬槽需要排风。现经过设计得到的参数如下表4： 2. 排风设计计算为例 化学除油槽为例：（1）

23、 排风形式B=1200>600 采用双侧高截面排风罩。 查的初风速0.3m/s高截面排风罩尺寸：自动线上 250×250 （2） 排风量B L =3600C V x A B A 0.2=3404m3/h 取3400 m3/h（3） 排风罩参数采用6只排风罩组合。每只排风罩的排风量为： L=3400/6=566.7 m3/h a确定条缝形式 V 1取10 m3/hf =f F 1L 1/63600V 1=566.7360010=0.0157m2=0.25<0.3 所以可采用等高条缝B 、条缝尺寸h 0=0.013m条缝高度：13mm九、管道设计电镀车间的生产过程中得镀前处理

24、、电镀、镀后处理。干燥过程中均需要一定的温度，通常采用加热的方法来满足。电镀企业采用蒸汽加热，用管道输送至设备进行加温是较为经济的方式。本自动线采用压力为0.3MPa 。1、 加热设备的参数根据指定的工艺，需要加热的槽体有：化学除油槽，电化学除油槽，热水槽，半光亮镍镀槽，光亮镍镀槽，镀铬槽。参数如下表5： 2、 蒸汽加热计算示例化学除油槽：V=2600×1200×（1000-150）=2652L 蒸汽量 G =Q R =Vrc (t 2-t 初） R=175 kg/h 输送管管径 先设流速20m/s d =0.038m查手册，取管径D N 32 加热管管径一般加热管管径比输

25、送管小一个尺寸，取D N 25。十、给排水设计1. 给水（1）设备供水参数电镀车间需要用水的设备比较多，不同的工艺对水质的要求不同，根据本电镀线的工艺，生产线上使用二种水：自来水和纯水。各设备参数见表6 （2）用水设备参数确定举例 以热水槽为例水槽体积：V=2600×450×（1000-150）=995L 取1m 3 水槽维持用水量：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 支管管径：d =0.0196m查手册，管径为D N 20 （3）槽边水龙头查手册，槽边水龙头按每年每班150m 3（4）车间最大用水量Q max 总=0.