SIT电镀车间设计

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，表面不能有明显的划痕和毛刺。

（2）表面镀层有较好的抗变色能力。

（3）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）
3.车间概况
经设计该厂车间坐北朝南，车间内通道为东西走向，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300m2，辅助等办公场地430m2。

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）
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：
6051402460
==139.65/
5.3
T m
p
T
⨯⨯⨯⨯
=
周
万只年
增产量为：139.65135
=3.45%<5% 135
-
返工率为：2%
二、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。

（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。

①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
②酸洗
盐酸1:1
温度(℃) 室温
操作时间（min）±5
③电化学除油
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(℃) 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。

①镀半光亮镍
硫酸镍(g/L) 300-350
氯化钠(g/L) 18-22
硼酸(g/L) 40-45
SN-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) 15.36
注：SN-92上海永生助剂厂研制，供应。

②镀光亮镍
硫酸镍(g/L) 250-300
氧化镍(g/L) 50-60
硼酸(g/L) 40-50
L Y-923(M)开缸剂(g/L) 20-25
L Y-923(R)补充剂(g/L) 0.8-1.2
L Y920润湿剂 1.0-4.0
PH 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③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100:0.3-0.4
RL-3C添加剂(g/L) 4.5-5.5
电流密度(A/dm2) 6-12
阳极 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：
60
100
k k
h
t
c D
⨯γ=⨯
⨯⨯η
式中：t——电镀时间（min）
h——电镀层厚度（微米）
γ——电镀层金属比重（g/cm3）
c——电化学当量（g/Ah）
D k——阴极电流密度(A/dm2)
ηk——阴极电流效率（%）
结果：
镀半光亮镍：
60
100
k k
h
t
c D
⨯γ
=⨯
⨯⨯η
=15.36min
镀光亮镍：
60
100
k k
h
t
c D
⨯γ
=⨯
⨯⨯η
=10.24min
镀铬:
60
100
k k
h
t
c D
⨯γ
=⨯
⨯⨯η
=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。

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=740mm
b.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
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：
60514024600.98
5.12
1417500
Tm
T
P
⨯⨯⨯
===
以镀半光亮镍为例：
阴极棒数
15.36
==3
5.12
n=
电镀时间
根理论周期
因此，为满足电镀时间需采用3根阴极棒。

各处理槽的极棒数如下：
①化学除油槽 3
②超声比除油槽 1
③酸洗槽 1
④电化学除油槽 1
⑤半光亮镍镀槽 3
⑥光亮镀镍槽 2
⑦镀铬槽 1
⑧清洗槽 1
⑨回收槽 1
⑩活化槽 1
⑪热水槽 1
⑫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：
①槽长
L=l1+2l2+l x=3×740+50×2+2×100+100=2620mm→2600mm
l1极棒上挂具边缘之间的距离(mm) l2挂具到边缘的距离(mm) l x阴极移动(mm) ②槽宽
B=nb1+2nl3+(n+1)b2+2l4+yb3+yl5
=3×40+3×2×200+4×50+2×50+2×50+2×50=1820mm→1800mm
b1镀件的厚度(mm) l3镀件边缘与阳极的距离(mm) b2阳极壁厚（mm）
l4阳极与加热管的距离(mm) b3加热管外径(mm) l5加热管与槽壁的距离(50mm) n极棒数y加热管数
H=h1+h2+h3+h4 =530+150+50+250=980→1000mm
h1挂具中镀件的有效高度(mm) h2液面到槽沿的高度(mm)
h3镀件最高点与液面的距离(mm) h4镀件下端距槽底的高度(mm)
B.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+63×2+5×2=1081
槽高：1000+15=1015
c.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=1015
B．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2766×1066×1015
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2766×1546×1015
清洗、活化双联槽2766×1081×1015
酸洗槽2766×616×1015
干燥箱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：22553
B.阴极移动装置两套：2×400=800
C.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=2000
D.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：2766
B．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：1000-250+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：
3331
1.6560
⨯⨯= 1234122225.52 1.13324 1.6514.9min 1413
l nl T t t V V ⨯⨯⨯=
+++=+++=总 B. 车台数
14.7
==2.95.1
T T 总理 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：11.3m
1234122211.32213 1.10.651413
l nl T t t V V ⨯⨯⨯=
+++=++A =4.2min
B 车： 总长8.8m 升降次数12
123412228.82212 1.10.61413
B l nl T t t V V ⨯⨯⨯=
+++=+++1=4.9min C 车：
总长：6.1m 升降次数：7
12341222 6.1227 1.10.352 4.4min 1413
C l nl T t t V V ⨯⨯⨯=
+++=+++= D. 实际生产周期 三车均小于理论周期 E. 实际产量
6051402460
==144.565.12
T m p T ⨯⨯⨯⨯=
理万
去除不合格品数144.56-（1-3%）=140.22
140.22135
=3.9%135
-
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=6dm 2：一根阴极棒上有工件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 dm 2
IH d ≥k ×Imax=1×6×432=2592A VHd ≥Vmax+V 线=6.6V
max
210%Hd
l I S V ρ⨯⨯≥
=⨯645mm 2
结果：整流器选择：三相桥式3000A/12V 导电排：100×8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） 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
0.2
3600x B L C V A B A δ⎛⎫=⨯⨯⨯⨯⨯ ⎪⎝⎭
=3404m 3/h 取3400 m 3
/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 m 3/h a\确定条缝形式 V 1取10 m 3/h
21/61566.7
0.01573600360010
L f m V =
==⨯⨯
0.01570.250.310.250.25
f F ==<⨯ 所以可采用等高条缝 B 、条缝尺寸
00.01570.0131.2
f h m l =
== 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、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 ① 蒸汽量
2(Vrc t t Q G R R
βτ-==初）=175 kg/h
② 输送管管径 先设流速20m/s
0.038d m =
==
查手册，取管径D N 32 ③ 加热管管径
一般加热管管径比输送管小一个尺寸，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
①水槽体积：V=2600×450×（1000-150）=995L 取1m
3
②水槽维持用水量：Q=V ×n=1×0.3=0.3 m 3
/h
③水槽最大用水量：Qmax=（n+1）×V=（0.3+1）×1=1.3 m 3
/h ④ 水槽平均用水量：3max (1) 1.3(231)0.3
=0.34m /h 23
Q t Q Q t +-⨯+-⨯==平均
⑤ 支管管径：0.0196d m =
== 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=0.8×（1.3×5+2×9+0.88×4）=22.4 m 3
/h （5）主管管径
0.08d m =
== 管径：D N 80
2.排水
车间总排水量与给水量相同，参照给水量估算，但对于污水需要分开处理。

（1） 酸碱废水
酸碱废水主要有除油，酸洗后的热水槽和清洗槽。

热水槽3个，清洗槽7个 采用平均用水量计算：
总排水量：0.34×3+1.04×7=8.3 m 3
/h （2） 镀镍废水
镀镍工艺后清洗槽1个
总排水量：1.04 m 3
/h （3）镀铬废水
镀铬工艺后清洗槽1个，热水槽2个
总排水量：1.04+0.34×2=1.72 m 3
/h
本生产线的总排放量为：11.06 m3/h
凡排放的工业废水中含有害物质时，一定要经过处理，使其符合国家规定和当地的工业废水中有害物质的排放标准。

十一、设计总结
本次设计考虑了各方面的因素，综合的设计了整个电镀车间的方方面面。

自动线型的电镀生产效率高，工人在进行上下挂具时因设计也会比较轻松。

但是在许多方面还不够完善，例如行车的设计，因为能力有限，我采用了顺序式的布置，在利用率上还不够完美。

经过本次设计，收获颇丰，更加深入，全面地了解了整个电镀生产过程。

目录
一、概论 (1)
1.目的 (1)
2.设计的依据 (1)
3.车间概况 (1)
4.工作生产组织 (1)
二、车间工艺 (2)
1.前言 (2)
2.镀层结构 (2)
3.主要工艺及工艺流程 (3)
4.工艺加工方式 (5)
三、挂具和槽体 (5)
1.挂具 (5)
2.固定槽 (6)
四、自动线参数 (8)
五、主要辅助设备 (8)
1.阴极移动装置 (8)
2.过滤机 (8)
六、行车设计 (9)
1.行车设计 (9)
2.行车运行周期设计 (9)
七、槽电源 (10)
八、排风设计 (11)
1.排风装置参数 (11)
2.排风设计计算为例 (11)
九、管道设计 (12)
1.加热设备的参数 (12)
2.蒸汽加热计算示例 (12)
十、给排水设计 (12)
1.给水 (12)
2.排水 (13)
十一、设计总结 (14)。