汽车弹簧减震器阴极电泳涂装工艺设计说明书.docx
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汽车弹簧减震器阴极电泳涂装工艺设计说明书
南昌航空大学
材料科学与工程学院2011级专业课程设计任务书
I、专业课程设计题目:
汽车减震器弹簧的阴极电泳涂装生产线工艺设计
II、专业课程设计任务及设计技术要求:
1、按年产1000万个汽车减震弹簧设计生产线
2、工件材质:
60Si2Mn工件最大重量为1kg(见零件图)弹簧钢弹簧外径:
110mm
钢丝直径:
12.5mm自由高度:
390mm磷化膜厚度(2~2.5)g/m2(约5μm);
采用黑色厚膜阴极电泳涂装膜厚≥28μm
该涂装线由前处理设备、电泳涂装设备、漆膜固化炉、悬挂输送系统、电控系
统、纯水设备、废水废气处理设备等组成。
3、确定工艺流程,选择前处理各工序的溶液配方及工艺参数(尽量选用节能环保
的工艺技术)和阴极电泳涂料类型。
4、编写工艺设计说明书及工艺卡;利用AutoCAD完成生产线工艺平面布置图(A3)
一张。
5、采用A4纸编写工艺设计说明书及工艺卡,工艺设计说明书编写不少于15页。
III、专业课程设计进度:
1、利用3周查阅相关资料并完成以上全部设计工作内容;
2、第4周周二上午提交初稿,周四上交正式稿,周五课题答辩。
11010132班级学号腐蚀与防护系金属材料工程专业类
学生:
郑宜绘
日期:
自2014.12.15至2015.01.09
指导教师:
周雅系主任:
刘光明
目录
1设计依据1
2车间任务和生产纲领1
2.1车间任务1
2.2生产纲领1
3工艺设计1
3.1工作制度1
3.2年时基数1
3.3生产节拍2
3.4线速度2
4技术和设备特点2
4.1涂装2
4.2技术特点3
5工艺过程及工艺参数3
5.1前处理电泳工艺3
5.2面漆工艺3
5.3工艺参数4
6工艺技术说明5
6.1工件上线5
6.2脱脂5
6.3水洗6
6.4纯水洗6
6.5表调7
6.6磷化7
6.7前处理液温的控制8
6.8电泳8
6.9电泳后喷淋10
6.10制纯水设备10
6.11电泳漆烘道11
6.12面漆喷漆室(通过式)12
6.13面漆烘干室12
6.14空调系统13
6.15漆料供给系统13
6.16输送装置13
6.17电控装置13
6.18消防设施14
7废物处理设施14
7.1废水处理工艺流程[2]:
14
7.2废气处理14
8车间组成、面积和人员14
8.1车间组成14
8.2面积分布15
8.3人员15
9材料动力(电、水、气)消耗计算16
9.1电的消耗16
9.2水量消耗16
9.3蒸汽和空气压缩消耗17
10工艺设备投资概算和技术经济指标17
10.1投资估算指标17
10.2车间技术经济指标18
参考文献20
附件一工艺卡
附件二工艺平面布置图
工艺设计说明书
1设计依据
1.按年产1000万个汽车减震弹簧设计生产线
2.工件材质:
60Si2Mn弹簧钢弹簧外径:
110mm钢丝直径:
12.5mm
自由高度:
390mm工件最大重量为1kg
2车间任务和生产纲领
2.1车间任务
工件经前处理后,再进行底漆阴极电泳喷涂,最后喷上一层面漆。
工件需经过两次上下件的循环作业,第一次下件后需进行再次喷涂。
2.2生产纲领
1000+1000×5%=1050万(件)(5%为返工率)
3工艺设计
3.1工作制度
两班制,即一天二班,每班8小时。
3.2年时基数
以年工作日251天计(即365天除去双休日和固定节假日)
工人年时基数:
251×8-(251×8)×11%≈1787(h)
(11%为工人年时基数损失率)
设备年时基数:
251×16-(251×16)×4%≈3856(h)
(4%为设备年时基数损失率)
3.3生产节拍
指每件产品间的间隔时间
t=FK×60/A
式中:
t—生产节拍时间(min/挂)
F—设备年时基数(h)
K—设备利用系数(0.8~0.9,这里取0.88)
A—年纲领(挂/年)
t=3856×0.88×60/(10500000/4)
=0.078(min/挂)
3.4线速度
因工件外径为110mm,为了不让相邻的工件发生重叠,故取吊挂间距d为220mm。
吊挂方式采用一挂四,故年纲领A=1050万挂/年。
V=Ad/FK×60
式中:
V—输送机的计算速度(线速度)(m/min)
A—年纲领(挂/年)
d—吊挂间距(mm)
F—设备年时基数(h)
K—设备利用系数(0.8~0.9)
V=(10500000/4)×0.22/(3856×0.88×60)
=2.83(m/min)
故,线速度取2.85(m/min)。
4技术和设备特点
4.1涂装
1)底漆用阴极电泳涂装,提高耐蚀性。
2)喷漆枪采用德国瓦格纳尔公司生产的自动枪PEA-C4,自动枪喷不到的部位采用人工手动枪PEM-C4补喷。
喷枪不能对喷,必须错开,以防电力线相互干扰。
3)涂料固化采用电能作为加热源。
面漆烘烤时,在升温阶段采用热风对流加热,保温阶段采用热风对流加热辐射方式,既节能,又消除了出现针孔或辐射加热盲点导致的色差的问题。
4)控温系统、保温系统及精密度要求较高的设备需采用国外进口的。
4.2技术特点
根据以上的原则,涂装技术要达到以下标准:
磷化膜厚度(2-2.5)g/m2(约5μm):
采用黑色厚膜阴极电泳涂装膜厚≧28um
如图4-1。
图4-1
5工艺过程及工艺参数
5.1前处理电泳工艺
生产准备→半成品检验→装挂→预脱脂→脱脂→热水洗→冷水洗,纯水直喷→表调→磷化→水洗,纯水直喷→阴极电泳→一次超滤水→二次超滤水→去离子水洗→电泳漆烘干→强冷
5.2面漆工艺
打磨擦净→中间转挂→面漆喷涂→烘干→冷却→工件下线→质检(→返修)→包装。
主要工艺流程如图5-1。
图5-1
5.3工艺参数
前处理联合清洗机采用3工位通过式,其工艺参数以及各工序参数设计见表5-1和表5-2。
表5-1涂装前处理工艺设计
序号
工艺名称
处理方法
处理时间(s)
温度(℃)
前沥
(mm)
工艺段(mm)
后沥
(mm)
小计
(mm)
1
预脱脂
喷淋
120
55~65
1500
3000
1100
5600
2
脱脂
喷淋
120
55~65
1500
3000
1100
5600
3
热水洗
喷淋
60
50~60
600
1500
1100
3200
4
冷水洗
喷淋
60
RT
750
1500
1100
3350
5
表调
喷淋
90
20~35
750
2250
1100
4100
6
磷化
喷淋
60
RT
750
1500
1100
3350
7
冷水洗
喷淋
60
RT
750
1500
1100
3350
合计:
28550
6工艺技术说明
6.1工件上线
进入前处理线的工件表面允许有油脂,但不允许有锈蚀现象,在手工清理工位将对局部油污较严重处进行手工清除,并将工件挂上悬链进入前处理电泳线。
6.2脱脂
本工序为彻底清除工件上油脂而设置的,槽液温度60℃~80℃;PH10~12,处理时间为2分钟,处理槽的槽体为碳钢制作,槽内设置蒸汽加热管组,槽液的温度将由人工设定;仪表自动控温,保持所需的处理温度。
每天在脱脂槽中补充适量药剂,脱脂槽液定期更换排放,并冲洗干净后再泵入新鲜的脱脂液,槽体设有保温层以防止热能的无效散失。
除油浸槽每小时循环3--4次。
脱脂剂配方及工艺条件如表6-1。
表6-1
组分及条件
Na3PO4.12H2O
Na2CO3
Na2SiO3
pH
T/℃
含量(g/L)
15-30
15-30
10-20
10
60-80
固定槽尺寸、数量的确定:
槽体长度:
L=nL1+(n-1)L2+2L3式中
L——槽子的长度;
n——沿槽长方向的挂具数;
L1——沿槽长方向的挂具宽度;
L2——沿槽长方向挂具间的距离(30~100mm,这里取80mm);
L3——挂具边缘至槽壁的距离(100~200mm,这里取150mm)。
代入n=4,L1=110mm,L2=80mm,L3=150mm,得L=980mm据常见镀槽尺寸,选L=1500mm。
槽体高度:
h=h1+h2+h3+h4式中
h——槽子高度;
h1——挂具工作部位(工件)的高度;
h2——挂具(工件)下端距槽底的高度(100~200mm,这里选150mm);
h3——挂具(工件)上端距液面的高度(80~100mm,这里选100mm);
h4——液面至槽沿的距离(100~150mm,这里选150mm)。
代入h1=500mm,h2=150mm,h3=100mm,h4=150mm得h=900mm,
选择h=1200mm。
槽体宽度:
由常见槽体尺寸和上述槽长、槽高确定槽宽为b=1000mm。
脱脂中常见问题及解决方法如表6-2
表6-2
问题
产生原因
解决方法
脱脂效果不佳
1.脱脂剂选择不当
2.脱脂时间太短
3.脱脂温度偏低
4.喷淋压力太低
5.脱脂后水洗不彻底
1.更换脱脂剂
2.延长脱脂时间
3.提高温度
4.提高喷淋压力
5.加强水洗,水洗水要连续溢流
6.3水洗
水洗工序中采用工业水对工件进行浸洗和喷淋洗涤,设补加水的手工阀及溢流设施,随生产量的大小人工调节补水量。
采用热水洗的工序中槽体将有保温层,以防止热能的无效散失,在槽体内设置有蒸汽加热管道,槽内热水温度为40℃~50℃,槽体内壁涂刷防腐涂料。
(在本设计中,水槽一般不考虑加热。
)槽体尺寸如脱脂槽(L=1500mm,W=1000mm,H=1200mm)
6.4纯水洗
本工序采用的喷洗水,是已去除各类杂质离子的纯净水,在常温下对工件进行清洗,用以保持电泳槽液不致污染,并可提高电泳涂层的综合性能,纯水清洗槽由碳钢制成,内壁涂有玻璃钢涂层,以保持槽液不被污染,输送管道采用不锈钢材料制作。
供给的纯水电导率,应在,5~20μs/cm2之间。
槽体尺寸如脱脂槽(L=1500mm,W=1000mm,H=1200mm)
6.5表调
在水洗液中加入浓度为0.1‰~0.2‰钛盐,在常温下使用,可以促使工件表面得到致密的磷化膜。
该槽体由碳钢制成。
在入槽前,采用表调液冲洗,可提高活化的能力,喷淋压力为1.0--1.5帕;表调浸槽槽液每小时循环2次。
槽液的输送采用不锈钢管道。
表调液的组成如下:
K2TiF6适量
H2O余量
Na5P3O103g/L(三聚磷酸盐)
Na2HPO41g/L(磷酸一氢盐)
槽体尺寸如脱脂槽(L=1500mm,W=1000mm,H=1200mm)
6.6磷化
工件的磷化采用中温型磷化液,工件进行浸式磷化处理。
磷化液的组成(采用锌镍锰系磷化)
Zn(H2PO4)60-80g/L;Zn(NO3)280-100g/L
Mn(NO3)215-30g/L;Ni(NO3)20.5-1g/L
TA80
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