车间设计说明书.doc

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1、一、概论1.目的本设计主要为下水三通连接收镀镍铬层车间所做的设计规划。以满足加工对象的外观和内在质量等多方面的要求; 使经设计后的建成的电镀车间满足工艺成熟稳定、设备运行牢靠、资源利用率高、对环境污染小、投产运行费用低。使工程符合投资概算，以利工程建设能有序进展。同时适当兼顾今后的扩建和改造需要2. 设计的依据本设计依据下达的任务书，对电镀对象为下水三通连接收，年产量为 290 万只。该镀件由一般低碳钢制作，外表经 320#打磨和抛光，外表及管内存在抛光膏和稍微氧化物。设计要求：设计一条直线式电镀生产线，为其安排一相应车间和配备必需的关心场地。3. 车间概况经设计该车间坐北朝南，车间内主通道为

2、东西走向，二侧设大门。南侧设有两扇消防安全门， 两个仓库设有与外界相通的大门，以便利产品的进出。车间总长为m，宽 m，厂房净高度为m，车间除生产区外还设关心办公区等场地，生产区面积大约为m2，关心办公等地面面积约为 m2。车间北侧分布有毛胚仓库、成品仓库；质量检验，工艺试验分析室；挂具、机械检修室；办公室、男女洗手间、更衣室。车间南侧分布有挂具临时存放处。车间设备把握室、纯水制造室与退镀间，生产线位于车间中偏南侧。被加工零件从北面仓库大门直接进入毛胚仓库内存放，可经与车间相连的大门送至电镀线电镀。镀完后经与车间相连的大门进入检验室检验后转到成品库暂存，最终由成品仓库大门直接运输出厂。从而使物流

3、比较顺。人员往来生产用原辅料等主要以东西两侧大门出入。见车间设备平面图。4. 工作生产组织（1） 生产班制依据每年 290 万只的产量要求以及产品尺寸要求，本车间实行三班制生产，以确保完成常量和维持正常的工作进度，到达提高生产的稳定性也充分利用了能源和设备。（2） 生产年时基数工作日：一周 5 天，一年 52 周，10 天法定假日，一年为 251 个工作日。时间损失为 11%。三班制生产的设备年时基数为：5140 小时。（3） 人员配备生产线人员每班人员数量 工艺员、班长 1 名上下挂具6 名运输人员1 名质检人员2 名行政人员：技术员3 名主任1 名副主任工程1 名统计1 名修理工1 名清洁

4、工1 名105. 车间生产力量经设计后生产运行行车周期为：5.9 分钟，一次出产 60 个零件。实际产量为：P=𝑇m60 = 51406060 =313.63𝑇周5.9增产率为303-290/290=4.8% 返工率为 3%二、车间工艺1. 前言本镀件由一般低碳钢制作，外表经 320#打磨和抛光，外表及管内存在抛光膏和稍微氧化物。所以不必在线外初级前处理，直接在生产线上一步完成前处理和电镀的处理。本镀件要求1电镀防护-装饰性镀层，外表近白色、平滑光亮，有肯定耐磨性，外表不能有明显的划痕和毛刺;(2)外表镀层有较好的抗变色力量；3镀层通过 48 小时酸性盐雾试验A

5、SS,无腐蚀点消灭。依据镀件镀层要求选择双层镍/铬层。电镀镍层在空气中的稳定 性很高，镍镀层的硬度比较高，可以提高制品外表的耐磨性， 镀镍的应用面很广，可作为防护装饰性镀层，在钢铁外表上，保护基体材料不受腐蚀或起光亮装饰作用;当作为镀层的 中间镀层时，在其上再镀一薄层铬，其抗蚀性更好，外观更美。2. 镀层构造（1） 镀层种类镀层：半光亮镍/光亮镍/铬外表：亮铬层（2） 镀层厚度要求镀层通过 48 小时酸性盐雾试验。查资料知道镀层厚度应达 25 微米，考虑到后续的工序中镍的微量溶解，确定镀镍层厚度为27 微米。3. 主要工艺及工艺流程（1） 主要工艺前处理：前处理工艺在自动线上进展。化学除油热水

6、洗超声除油洗酸洗请洗清洗阳极除油热水洗清洗酸洗除锈清洗化学除油工艺NaOH(g/L)3040Na3PO412H2O2030Na2SiO38乳化剂 (L )12温度/90100时间/min15阳极除油工艺Na2CO3(g/L)2030Na3PO412H2O(g/L)3040NaOH(g/L)4060Na2SiO31015温度/6080阳极电流密度A/dm2510阴极铁板电镀双层镍：双层镀镍方法是现在基体上镀一层不含硫的半光亮镍层，然后在半光亮层上镀含硫的光亮镀镍曾，最终镀铬。双层镍层主要用作防护装饰性镀层。镍镀层对铁基体而言，属于阴极性镀层。其孔隙率高，因此要用镀铜层作底层或承受多层镍电镀。从一

7、般镀镍溶液 中沉积出来的镍镀层不光亮，但简洁抛光。使用某些光亮剂可获得镜面光亮的镍层。它广泛 用于汽车、自行车、钟表、医疗器械、仪器仪表和日用五金等方面。含有一局部氯化物的硫酸盐-氯化物溶液，称为“瓦特”镍镀液，在生产中应用最广。双层镀镍工艺：上架化学除油热水超声除油清洗酸洗热水清洗阳极除油热水清洗 酸洗清洗半光亮镀镍回收清洗亮镍回收回收清洗活化镀光亮铬回收回收回收清洗清洗枯燥枯燥下架光亮镀镍工艺NiSO47H2Og/L240280NiCl26H20g/L4560H3BO3g/L3540十二烷基硫酸钠g/L0.050.21,4丁炔二醇g/L0.30.5糖精g/L0.51.0PH 值3.84.4

8、温度/4555阴极电流密度A/dm234搅拌方式阴极移动一般镀铬：一般镀铬液是以硫酸根作为催化剂的镀铬溶液。镀液中仅含有铬酐和硫酸，成分简洁，使用便利，是目前应用最为广泛的镀铬液。铬酐和硫酸的比例一般把握在 Cr0 ：3H SO =100：1，铬酐的浓度在 150450g/L 之间变化。依据铬酐浓度的不同，可分为高浓度24350500g/L、中浓度150250g/L和低浓度50150g/L镀铬液。习惯上把 Cr0 250g/L3和 H SO 25g/L 的中等浓度镀铬液称为“标准镀铬液”，又称为“万能镀铬液”，用于装饰及24功能性多种镀铬。低浓度的镀铬液电流效率高，铬层的硬度也高，但掩盖力量较

9、差，主要用于功能性电镀，如镀硬铬、耐磨铬等；高浓度镀液稳定，导电性好，电解时只需较低的电压， 掩盖力量较稀溶液好，但电流效率较低，主要用于装饰性镀铬及简单件镀铬。电镀时间的计算：以镀镍为例计算公式：t = 60100𝑐𝐷𝑘𝑘式中：t电镀时间分： h电镀镀层厚度微米，此处取微米。 电镀层金属比重克/安培小时； c电化学当量克/安培小时；𝐷𝑘阴极电流密度安培/分米 2；𝑘阴极电流密度。结果：t =60 100𝑐𝐷𝑘𝑘= 60

10、100 278.881.0953（2） 工艺流程上架化学除油热水超声除油清洗酸洗清洗清洗阳极除油热水清洗 酸洗清洗半光亮镀镍回收清洗亮镍回收回收清洗活化镀光亮铬回收回收回收清洗清洗枯燥枯燥下架（3） 各工序的工艺标准 见附表（4） 各工序对设备的要求 见附表4 工艺加工方式依据电镀加工量、电镀工件的外形及设计任务书，确定本工艺的加工承受直线式自动线挂镀的形式组织生产。三、挂具及槽体1、挂具挂具式工件电镀的载体，它主要传送电流和支撑挂件的重量，挂具对零件电镀的质量有着直接的影响。设计时既要考虑材料的导电性又要考虑制作本钱。与极棒相连的局部承受铜质材料，主杆和支杆承受钢铁材料。不锈钢丝具有较好的机

11、械强度所以将它作为挂钩。依据镀件及挂具的重量，将挂具定位一排挂 5 个工件，一个挂具设置 4 排支杆，共吊挂镀件 20 个。挂具尺寸1挂具尺寸a.工件间距为 80mm，工件边缘与主杆相距 180mm。挂具宽度= 180 + 50 2 + 80 4 = 600mmB.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，工件上下间距 50mm。挂件高度=150+300+180*4+50*4=1370mm；取 1400mm 挂具厚度=40mm2.固定槽固定槽是电镀车间的主要设备。槽子尺寸确实定直接影响到车间的生产力量及技术经济指标， 其长宽高均应满足电镀加

12、工任务、镀层质量的要求。使用的材对工艺无影响，且具有肯定的 强度、耐用、来源广、本钱适宜的特性。（1） 制作槽子的材料本设计中槽体承受聚丙烯塑料板；U 型钢做加强內筋，外包聚丙烯塑料。槽壁厚15 微米。加强筋尺寸：6U 型钢 63*40；聚丙烯塑料厚 5 微米（2） 工艺槽中的极棒数主要参数：年时基数5140h/年；年产量 290+2905%=304.5 万只/年；返工率 3%；每根极棒吊挂挂具 3 只计工件 60 只理论周期：T = 𝑇𝑚60 = 514060600.97= 5.89分钟 取 5.9 分钟𝑃阴极棒数3045000半光亮镍层n=

13、电镀时间 = 2 46= 4.98 取 5理论周期35.9光亮镍层n= 电镀时间 = 1 46= 2.6 取 3理论周期35.9一般镀铬层n= 电镀时间 =理论周期各处理槽的极棒数为： 化学除油槽 3阳极除油槽 1 超声除油槽 1 酸洗槽 11取 15.9镀镍槽半光亮两只3/2 镀镍槽光亮3镀铬槽 1 清水槽 1 热水槽 1 回收槽 1 活化槽 1 枯燥箱 1（3） 各类型槽子的内径尺寸A. 槽体内径计算半光亮镀镍槽设计两只槽长LL=L1 + 2L2 = 3000 + 2 100 = 3200mmL 极棒上一只挂具上镀件边缘的距离；L 挂件边缘距壁的距离12宽度B半光亮镀镍槽设置两只槽，一只放

14、两只极棒，一只放32 只极棒N=3 B=nb +2nl +n+1b +2l +yb +yl132435= 3 40 + 2 3 200 + (3 + 1) 50 + 2 50 + 2 50=1820mm N=2 B=1330mm槽高 H=h +h +h +h +h =1400mm12345h 挂具中镀件高度 950mmh12h 镀件高点至液面 50mmh34液面至槽口 150mm镀件下端至槽底 150mmh 阴极移动距离 100mm5B 电镀线各类槽体的内径化学除油槽阳极除油槽超声除油槽酸洗槽镀镍槽半光亮两只 镀镍槽光亮镀铬槽清水槽热水槽回收槽活化槽枯燥箱（4） 槽子的外径尺寸3200 110

15、0 14003200 650 14003200 800 14003200 500 14003200 18201330 14003200 1820 14003200 850 14003200 500 14003200 500 14003200 500 14003200 500 14003200 800 1400在设计中为了尽可能缩小自动线的长度尺寸经常将某些关心槽设计成联体槽的形式。因此自 动线上槽体的尺寸并不是简洁的由槽体内径加上壁厚和加强筋尺寸而来，必需另行设计确定。A.设计计算方法a 单槽，以化学除油槽为例：槽长：3200+15 2+63 2 + 5 2 = 3366槽宽：1100+15

16、2+63 2 + 5 2 = 1266槽高: 1400+15= 1415b 双联槽：以化学除油后的热水槽为例槽长：3200+15 2+63 2 + 5 2 = 3366槽宽：500 2 + 15 3+63 2 + 5 2 = 1166槽高: 1400+15= 1415c 三联槽：以镀镍后的回收 回收 清洗三联槽为例槽长：3200+15 2+63 2 + 5 2 = 3366槽宽：500 3 + 15 4+63 2 + 5 2 = 1681槽高: 1400+15= 1415B. 各类槽体的外径尺寸化学除油槽 3366 1266 1415热水槽 3366 666 1415超声除油槽 3366 96

17、6 1415清洗槽 3366 666 1415酸洗槽 3366 666 1415热水 清洗双联槽 3366 1166 1415阳极除油槽 3366 816 1415热水 清洗双联槽 3366 1166 1415酸洗槽 3366 666 1415清洗槽 3366 666 1415半光亮镀镍槽1 3366 1986 1415半光亮镀镍槽2 3366 1496 1415 回收 清洗 双联槽 3366 1666 1415 光亮镀镍槽 3366 1986 1415回收 回收 清洗三联槽 3366 1666 1415 活化槽 3366 666 1415镀铬槽 3366 1016 1415回收 回收 回收三

18、联槽 3366 1666 1415 清洗槽 3366 666 1415枯燥设备 3366 966 1415（5） 自动线槽体设备明细表见附录三，槽体规格要求表 四、自动线参数（1） 长度自动线长度是生产线长度方向上各个尺寸之和。A 槽体宽度的总长度：23490mmB 阴极移动装置一套: 1200mmC 槽边排风： 化学除油 、阳极除油承受双侧排风， 酸洗承受单侧排风合计为： 25022+2502+2502=2022mmD 槽体排列中槽间间隙：10 20 = 200mm 总长：25340mm（2） 宽度自动线宽度由单槽的长度和自动线两侧安装管道等所需空间、操作平台的宽度等组成。 A 单槽的长度

19、3366mmB 安装管道所需空间 300 2C 操作平台宽度单侧700mm 总宽度：4666mm（3） 高度高度是指槽体局部和基座之和。槽体高：1400mm；基座高：200mm；高度：1600mm五、主要关心设备1、移动装置搅拌能提高电流密度提升生产率，得到高质量的镀层。本设计承受阴极移动的搅拌方法。参数：移动距离 70mm80mm移动频率 1216 次/分钟设备数量：3 套六、行车设计1、行车参数A、升降次数 33 次B、升降高度：1400-150+100+250=1600mmC、车速 水平 V =12m/min1升降 V =12m/min22、行车运行周期设计1行车运行总时间 行车运行中动

20、作转换延时：3332 = 3.3min60T =2𝑙1 + 2𝑛l2 +t +t =25.342 + 2331.6 + 3.3=16.32min总 𝑉1𝑉2341212(2) 车台数𝑇总=16.32=2.76 取 3𝑇理5.9承受三台门形双钩行车。（3） 每台行车的工作周期行车在酸洗除锈前的清洗槽内交换。A 车：a. 槽体宽度 7878mmb. 槽边排风：化学除油、阳极除油承受双侧排风，酸洗承受单侧排风。合计：250 2 2 + 250 2 = 1500mmc.d.槽体间隙：10 10=100mm

21、A 车工作距离：8970mm行车运行中动作转换延时：3122 = 1.2𝑚𝑖𝑛60T = 2𝑙1 + 2𝑛l2 +t +t =9.022 + 2111.6 + 1.1 =5.53min 取 5.6minA𝑉1B 车𝑉2341212a.槽体宽度 97134mmb.阴极移动装置：400 3 = 1200mmc.槽体间隙：7 10=70mm d.行车运行延时：1.1min B 车工作距离：98800mmT = 2𝑙1 + 2𝑛l2 +t +t =9.882

22、+ 2111.6 + 1.1 =5.3minB𝑉1C 车𝑉2341212a.槽体宽度 8832mmb.槽体间隙：10 11=110mm c.行车运行延时：1.1minB 车工作距离:8942mmT = 2𝑙1 + 2𝑛l2 +t +t =8.9422 + 2111.6 + 1.1 =5.53minB𝑉1𝑉2341212（4） 实际生产周期三车均小于理论周期 5.9min5实际产量：P=𝑇m60=51406060=313.63 万𝑇理5.9增产率：除去不合格品 313.

23、631-3%=304.22 万所以，设计符合要求。304.22290290 100% = 4.9%七、电解槽供电生产线上所用电源，依据确定的工艺均承受三相桥式可控硅整流电源，一台电源给一只电解槽供电。电源布置在相对应的工艺槽边，削减铜排的用量，降低电能的损耗。1.镀半光亮镍电源 1 号镀镍时，单个镀件面积为S=6dm2：一根阴极棒上有工件60 个；有 3 根阴极棒；电流密度上限为 7V；铜排的布线长度为 9m；槽电压S 总=6063=1080dm2 I_HdkI_max=131080=3240A 取整 5000AV_HdV_max+V_线=7710%=7.7V 取整 12VS(2lI_HD)/

24、10V_max =0.0172*2*9*5000*0.9/10%*80%*12=916mm2 结果：选择整流器为：三相桥式GDJ5000/0-12导电排：10010 的铜导电排一片。2.电化学除油槽三相桥式KGDF2022/12排承受 808 的铜导电排一片。3. 镀半光亮镍电源 2 号、镀镍时，单个镀件面积为S=6dm2：一根阴极棒上有工件60 个；有 2 根阴极棒；电流密度上限为 7V；铜排的布线长度为 9m；S 总=6062=720dm2I_HdkI_max=13720=2160A 取整 3000A V_HdV_max+V_线=7710%=7.7V 取整 12VS(2lI_HD)/10V

25、_max =0.0172*2*9*3000*0.9/10%*80%*12=870mm2结果：选择整流器为：三相桥式GDJ3000/0-12 导电排：10010 的铜导电排一片。4. 镀光亮镍电源镀镍时，单个镀件面积为S=6dm2：一根阴极棒上有工件60 个；有 3 根阴极棒；电流密度上限为 7V；铜排的布线长度为 10m；槽电压S 总=6063=1080dm2 I_HdkI_max=131080=3240A 取整 5000AV_HdV_max+V_线=7710%=7.7V 取整 12VS(2lI_HD)/10V_max =0.0172*2*10*5000/10%*80%*12=983mm2 结

26、果：选择整流器为：三相桥式GDJ5000/0-12导电排：10010 的铜导电排一片。2. 电化学除油槽三相桥式KGDF2022/12排承受 808 的铜导电排一片。八、排风设计电镀生产过程中，工艺槽中会散发出有害气体。为了防止有害物污染环境，影响相邻工艺和生产设备，必需结合工艺过程设置排风。1、排风装置参数工艺设计中，需要设置排风的槽体有，化学除油槽、阳极电解除油、酸洗槽，现经过设计得到参数如下表 2：表 2 槽子排风参数表排风形式总排风量m3/h截面尺寸条缝尺寸m风罩长度风罩数量化学除油槽双侧排风5832.12502500.03158004*2阳极除油槽双侧排风2843.62502500.

27、01638004*2酸洗槽单侧排风2075.52502500.03268004镀铬槽双侧排风3334.92502500.01818004*22、排风设计计算例如1. 排风设计计算例如阳极除油槽为例：槽体内径尺寸 3200*650*1400（1） 确定排风形式B=650600 所以才用双侧排风承受高截面排风罩排风罩截面尺寸：E*F=250*250（2） 排风𝐵0.2C = 2 = 2L = 3600 C 𝑉𝑋 𝐴 𝐵 𝛿𝐴𝑚3/L = 3600 2 0.3 3.2 0.

28、65 0.65 2 3.2（3） 排风罩参数0.2=2843.6𝑚3/承受双侧 8 只排风罩组合。双侧每只排风罩的排风量为：355𝑚3/a.确定条缝形式V710任取V=8𝑚3/f =𝐿1/8 3600𝑉1=0.013m2𝑓 =0.013/0.25*0.25=0.210.3可承受等高条缝𝐹1条缝尺寸0= 𝑓 =0.0163ml条缝高度：16mm九、管道设计电镀车间生产过程中的镀前处理、电镀、镀后漂洗、枯燥过程中均需肯定的温度，通常承受加热的方法来满足。电镀企业承受锅炉集

29、中供气，用管道输送至加热设备进展加温是较为经 济的方式。本自动线拟承受压力为 0.2Mpa0.3Mpa 表压蒸汽因作为加热的热源。1、加热设备的参数依据制定的工艺，需要加热的槽体有：化学除油槽、阳极电解槽、热水槽、钝化槽、枯燥箱。其参数如下表 3：表 3 各加热设备参数表化学除油槽阳极除油槽加热槽半光亮镍槽 半光亮镍槽 光亮镍槽镀铬槽枯燥箱加热材料 钢铁钢铁钛 钛 钛 钛钛蒸汽 量Kg/h283163108115152152184支 管 管 径mmD 50ND 40ND 40ND 40ND 40ND 40ND 40N加热管管径mmD 40ND 32ND 32ND 32ND 32ND 32ND

30、32N加 热 管 长m 2029911121216承受换热器加温所需蒸汽量由设备设计人员提出2、蒸汽加热计算例如阳极除油槽注：P=0.3Mpa，t =25初容积 V=3200 650 1400 150 = 2600L手册中查表得：升温时间 2.5h，要求温度 80定蒸汽量𝑄𝑉𝑟c2t𝑡 26004.18(8025)1.3𝐺 =𝑅初=𝜏𝑅2.52136=146kg/h定输送管管径先设流速w=25m/s所以，d = 4𝐺= 4146= 0.0312

31、9898;3600𝜋查手册取 D 40N输送管承受 D 32N定加热管管径及长度36003.14252.12加热管管径：一般加热管管径比输送管小一个尺寸，侧：取加热管长度：L =𝑄=779640=29m𝜋𝑑外𝑘tm3.1429290.032(142 2580 )2因此，化学除油槽加热参数为:蒸汽量 146 kg/h、输送管D 40、加热管为D 32NN九、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，不同的工艺对水质有不同的要求，依据本电镀线的工艺， 生产线上使用两种水：城市自来水和由制水机制造的纯

32、水。各用水设备用水参数见表4。表 4 用水设备参数表用水设备数量热水槽清洗槽槽边供水龙头槽边供水龙头只37水质要求市水单只设备用水量m3/h 输送支管纯水维持0.6最大2.6平均0.68材料PVC PVC PVCPVC管径D 25ND 25ND 25N用水设备参数确定举例以热水槽为例水槽体积：V=3200 500 (1400150) = 2022L取 2m3查手册得小时换水次数：n=0.3水槽维持用水量：Q = V n =2m3 0.3 = 0.6m3/h水槽最大用水量：Qmax = (n1) V = (0.3+1) 2 = 2.6m3/h水槽平均用水量：Q平均= 𝑄maxt1

33、 Q=0.68 m3/h𝑡热水槽支管管径：d = 4𝑄max =0.0128m𝜋V查手册对管径规格化：管径为D 25N车间最大用水量计算：Q=0.8 1.934 32.976 8 = 23.69 m3/hmax 总干管管径计算：d = 4𝑄max =75.0mm 得到 D 80𝜋VN管径：D 80N2、排水车间总排水量与给水量根本一样，可参照给水量估算，但对于要处理的污水需要分质进展计算其排水量。酸碱废水酸碱废水主要由除油、除锈后的热水和清水槽排放，热水槽只3、清水槽只 7。承受平均用水量计算。总排水量：0.48

34、10 = 4.8 m3/h镀镍废水 0.48 3 =1.44 m3/h镀铬废水 0.48 1 = 0.48 m3/h凡排放的工业废水中含有有害物质时，肯定要经过处理，使其符合国家规定和当地的工业发水中有害物质的排放标准。本生产线废水排放总量：6.72 m3/h十、本设计评价完成这次课程设计对我来说真是格外不易。课程开头之前对本次的设计并不格外了解，任然 以以往的态度对待。在课程开头的第一周大家都在打草稿，为设计做预备。我却不在状态， 进度总是路后同学或许一天，到其次周感觉赶忙紧急起来，开头加夜班。最终在今日11 月27 日完成了本次设计，过程可谓艰辛啊！固然，收获确实很大。在纠结中学习，一边叹着气，一边又各种沟通，各种查书查表。虽是辛苦，却对本次设计的相关学问技巧了解了很多，同学间也更加熟络。另一方面，为了完成 这次设计，又用起了宠爱但已经生疏的 CAD，一番操作后我又找回了以前的感觉，收获颇大。这次的电镀车间设计设计到了大量数据，每组数据都要经过细心的设计与计算，协作相关书 籍像电镀手册、电镀工程手册等，相关标准的查询及制图软件。最终完成了合理的设 计。