自行车车圈电镀车间工艺设计.doc

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北京理工大学珠海学院2013届本科生——电镀车间设计

年产量400万辆永久牌自行车车圈电镀车间设计

学院：

专业：

姓名：

指导老师：

化工与材料学院

应用化学（电化学方向）

学号：

职称：

汪烈焰

工程师

中国·珠海

二○一二年十二月

诚信承诺书

本人郑重承诺：

本人承诺呈交的毕业设计《年产量400万辆永久牌自行车车圈的电镀车间设计》是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计使用的数据真实可靠。

本人签名：

日期：

年月日

年产量400万辆永久牌自行车车圈电镀车间设计

摘要

本文针对自行车的车圈电镀车间的设计，主要包括了工艺过程的拟定和相应工艺规范，生产设备设计和计算，工艺流程设计和计算，生产用物料的计算，生产用水、电、气的消耗量等进行阐述，同时还包括了工作人员的数目的确定和三废处理等，其中重点在介绍工艺设计和设备设计以及物料衡算，包括工作时间，镀槽规格，各个物料的消耗量。

关键词：

生产设备设计；工艺流程设计；物料衡算；车间设计

Annualoutputof4millioncars“forever”bicyclerimelectroplatingworkshopdesign

Abstract

Inthispaperthebicyclerimelectroplatingworkshopdesign,includingtheprocessofformulatingandcorrespondingtechnologystandard,theproductionequipmentdesignandcalculation,processdesignandcalculation,thecalculationofthematerialproduction,theproductionwater,electricity,gasconsumptionwerereviewed,aswellasthestaffnumberofidentifiedand"threewastes"treatment,ofwhichmainlyintroducedinprocessdesignandequipmentdesignandmaterialbalance,includingworkingtime,platingtankspecifications,variousmaterialconsumption.

Keywords:

equipmentdesign;processdesign;materialbalance;workshopdesign;

北京理工大学珠海学院

课程设计任务书

2012～2013学年第2学期

学生姓名：

专业班级：

应用化学2班

指导教师：

汪烈焰工作部门：

实验中心

一、课程设计题目：

年产量400万辆永久牌自行车车圈电镀车间设计

二、课程设计主要内容（含技术指标）

1．工艺流程全图并对选定的工艺流程、主要设备的型式进行简要的论述或叙述，以列表的方式给出主要工艺卡片（内容包括：

序号、工序名称、工作液组成及工艺参数、工作地点等），设备一览表。

2．设计计算主要内容有生产纲领（年生产量及各镀种面积），原辅材料消耗量，单位产品电耗、水耗，电镀工序的电镀时间以及主要设备的数量计算。

3.简要叙述或论述“三废”处理方案。

4.绘制电镀车间平面布置图（CAD），并在图中标注车间所在地的主导风向。

5.参考文献格式要求

[编号]作者．书名．出版单位，出版年份：

第几页～第几页

[编号]作者．文章题目．刊名，年，卷（期）：

第几页～第几页

三、基本要求

1．内容完整

正文中应包括：

概述、工艺设计、生产任务、生产设备设计及选择、产品质量检验和环保要求设计、车间设计等

2.重点突出

电镀车间工艺设计的物料衡算、能量计算、主要设备计算等。

3.格式规范

4.符合实际

教研室主任签名：

年月日

目录

1概述：

1

1.1选题背景 1

1.2课题特点 1

2镀种﹑镀层和原理 2

2.1电镀的金属种类 2

2.2电镀的镀层 2

2.3电镀原理 3

2.3.1碱性电镀铜原理 3

2.3.2酸性电镀铜原理 3

2.3.3酸性电镀镍原理 3

2.3.4镀铬原理 3

2.3.5电镀液主要组分功能原理 3

3车间的分类和生产纲领和计算过程 4

3.1车间的分类 4

3.2生产纲领 4

3.3生产纲领的计算过程 4

4工作制度和时间基数 6

4.1工作制度 6

4.2时间基数 6

5工艺过程的拟定和相应工艺规范和工艺配方 7

5.1工艺过程的拟定 7

5.2相应工艺规范 7

5.3工艺配方 7

6生产设备的设计和计算、工艺流程设计和计算 10

6.1生产设备的设计和计算 10

6.2工艺流程的设计和计算 11

7工作人员数目的确定和分工 13

8车间平面布置图 14

9生产用物料的计算 15

9.1碱性镀铜的物料衡算 15

9.2酸性电镀铜的物料衡算 15

9.3酸性电镀镍的物料衡算 16

9.4电镀铬的物料衡算 16

9.5化学除油和电化学除油的物料衡算 16

9.6活化的物料衡算 17

10生产用水、电、气的消耗量 18

10.1生产用水确定 18

10.2生产用电的计算 18

10.3生产用气的用量 19

11主要技术经济指标 20

11.1电镀零件的总面积 20

11.2车间生产总面积 21

11.3车间的生产面积 21

12产品质量检测项目 22

13电气部分任务书 24

14采暖通风任务书 25

14.1采暖 25

14.2酸洗、电镀工段的通风原则 25

14.3有害物的危害性及允许量 25

15给排水任务书 26

16土建施工任务书 27

16.1建筑物有关参数 27

16.2车间地面和墙 27

17设备表图 28

18三废处理 30

18.1废水处理 30

18.2废气的处理 31

18.3废渣的处理 31

19结论 32

参考文献 33

1概述：

自行车是人类发明的最成功的一种人力机械之一，是由许多简单机械组成的复杂机械。

自行车，又称脚踏车或单车，通常是二轮的小型陆上车辆。

人骑上车后，以脚踩踏板为动力，是一种简单的绿色的环保的代步工具。

中国人口众多，交通压力大，自行车是解决人口压力的一个重要工具，是符合中国国情的交通工具，具有美好的前景。

1.1选题背景

自行车的前轮和后轮分别是导向系统和驱动系统的重要组成部分，同时车圈又与刹车系统直接相关联，在整辆车的的结构组成中起连接车体与轮胎接触和支撑作用。

实际应用中车圈的工作环境相对恶劣，既要支撑车体与骑行者的重量，又要承受转向与崎岖路面带来的额外压力，还要直接面对泥泞，雨水，和日晒风吹的考验。

1.2课题特点

电镀是自行车生产的重要工艺之一。

兼有防护、装饰与耐磨的不同要求。

车圈的电镀应具有很高的耐磨性、耐蚀性、导热性和疲劳强度，还必须具有一定强度。

实践表明，自行车骑行时容易引起车圈的颤振，刹车时，刹车胶与自行车车圈的强摩擦会引起高温和磨损。

为此。

对车圈材料的疲劳强度和耐磨度提出了更高的要求。

2镀种﹑镀层和原理

2.1电镀的金属种类

铜是一种呈紫红色光泽的一种金属，相对原子质量63.546，密度8.92g/cm3，熔点为1083.4±0.2℃，标准电极电位为，是最好的纯金属之一，稍硬、极坚韧、耐磨损。

还有很好的延展性。

导热和导电性能较好。

铜和它的一些合金有较好的耐腐蚀能力，其本身也与各种金属的结合力最好。

可溶于硝酸和热浓硫酸，略溶于盐酸。

容易被碱侵蚀。

镍是一种银白色金属，密度8.9g/cm3,熔点1455℃，沸点2730℃。

质坚硬，具有磁性和良好的可塑性。

有好的耐腐蚀性，在空气中不被氧化，又耐强碱。

在稀酸中可缓慢溶解，是良好的过渡金属，可增加镀层硬度和强度[1]。

铬是一种微带蓝色的银白色金属，相对原子质量51.99，密度6.98～7.21g/cm3，熔点为1875～1920℃，标准电极电位为负0.74V，金属铬在空气中极易钝化，表面形成一层极薄的钝化膜，从而显示出贵金属的性质。

镀铬层具有很高的硬度，镀铬层有较好的耐热性，镀铬层的摩擦系数小，特别是干摩擦系数，在所有的金属中是最低的。

2.2电镀的镀层

多层电镀是利用电解的方式使金属或合金沉积在工件表面，以形成均匀、致密、结合力良好的金属层的过程。

由于本工艺的镀层不是单层电镀，是多个电镀层的相互叠加，所得的总镀层与各镀层的不同性质有关，它的性能更好是各镀层的特性的叠加。

铜层：

延展性好，有缓冲作用；镍层：

质地坚硬，增加强度；铬层：

硬度很高，耐磨，耐腐蚀。

在设计的时侯，如果产品是具有耐磨性的功能，一般都是会选择多层电镀，自行车的基材是铝合金，电镀时候，是先镀碱铜，再电镀酸铜，接着电镀镍，最后是加镀一层耐磨性的铬，厚度一般是碱性电镀镀铜厚度为2µm，酸性电镀铜厚度为6µm，酸性电镀镍厚度为8µm，电镀铬的厚度为5µm。

总厚度为是21µm，这是我们设计的前提要求，从而满足我们对产品的性能要求[2]。

2.3电镀原理

2.3.1碱性电镀铜原理

阴极反应：

[Cu（CN）3]2-+e→Cu+3CN-；2H++2e→H2↑

阳极溶解形成铜氰络离子：

Cu+3CN--e→[Cu（CN）3]2-

如发生阳极钝化：

4OH--4e→2H2O+O2↑

2.3.2酸性电镀铜原理

酸性电镀铜液主要是由硫酸铜和硫酸组成。

溶液中存在大量的二价铜离子在外电流的作用下，在阴极上放电而获得铜镀层[3]。

阳极的铜不断溶解来补充消耗的二价铜离子。

Cu2++2e→Cu在该过程中还可能存在阳极铜溶解生成一价铜离子，Cu+Cu2+→2Cu+

2.3.3酸性电镀镍原理

酸性电镀镍液主要是由硫酸镍和氯化镍组成。

溶液中存在大量的二价镍离子在外电流的作用下，在阴极上放电而获得镍镀层。

阳极的镍不断溶解来补充消耗的二价镍离子，Ni2++2e→Ni

2.3.4镀铬原理

阴极反应：

Cr2O72-+6e+14H+=2Cr3++7H2O；2H++2e=H2↑

在电解的过程中由于氢气的放出，溶液的pH值的升高，H2Cr2O7变成H2CrO4，H2CrO4放电形成金属铬。

CrO42-+6e+4H+=Cr+4OH-

阳极反应：

镀铬工艺中采用不溶性阳极，因此不发生阳极溶解反应

阴极反应2Cr3+-6e+7H2O=Cr2O72-+14H+；2H2O-4e=O2↑+4H+

2.3.5电镀液主要组分功能原理

（1）主盐：

指镀液中能在阴极上沉积出所要求镀层金属的盐，用于提供金属离子。

（2）导电盐：

指提高溶液的电导率，对放电金属离子起络合作用的碱金属的盐类。

（3）络合剂