CN101748455B - 发动机缸体全自动立式电刷镀设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种具有X、Y、Z、三维滑动导轨实施精确定位，用微机程序控制工序工步；装有根据工序自动加注、用分液盘分类回收储存的“镀液供收系统”；装在Z滑动轨道上的主轴箱上带电解材料连接气密室的“有心镀头”；具有绝缘、自重多位密封、收集镀液、承载定位工件的多种功能的非金属“绝缘平台”；挂在防护罩后面换液前后清洁用水的圆柱形“加温处理系统”；微机、程控电器柜大功率刷镀电源的“降温系统”；镀液挥发气体“排气装置”；对磨损与缺损的“多孔工件”实施一次装卡多工位电刷镀修补的可连续大功率大批量生产的“立式电刷镀中心”。

Description

发动机缸体全自动立式电刷镀设备

技术领域

本发明涉及一种用于电刷镀的设备，具体是指用微机程序控制工序工步，对缺损的多缸发动机缸体实施一次装卡多工位电刷镀修补的“发动机缸体全自动立式电刷镀设备”。

背景技术

汽车发动机缸体是发动机上体积最大、质量最重、结构最复杂、附加值(由于铸造和机加工等工序)最高的零件，但使用过的发动机缸体由于汽缸孔变形、磨损等原因造成尺寸超差而无法再次使用，如果将其报废其体内所蕴含的巨大附加值也将随之消失，而采用适当的技术手段使其恢复缸孔尺寸和表面性能就能避免这种巨大的浪费，符合我国当前的节能减排政策。

发明人在前期曾针对内孔类零件的刷镀开发了内孔类零部件的电刷镀镀笔、装置和方法，但其刷镀工艺只能单孔实施，镀液的更换靠手工辅助完成。而针对发动机缸体等这种体积庞大、结构复杂的零件，无论采用手工刷镀还是现有的半自动化和自动化刷镀方案尚都无法解决。

结合前期应用经验，采用发明人研发的内孔电刷镀装置和方法解决缸孔的修复尚有以下几个问题需要解决。

(1)解决缸孔一端的密封问题(多个缸孔同时密封)；

(2)解决多个缸孔能同时或依次刷镀的问题；

(3)解决镀液更换的自动化问题(手工更换影响节拍、降低效率、容易出错混液)；

(4)解决内孔镀笔的芯轴和阳极固定螺栓电解污染镀液的问题(由于导电的需要，芯轴和阳极固定螺栓采用金属材料制成，另外为了尽量减少阳极材料的浪费，要求其长度尽可能与刷镀的内孔深度一致，这样就使芯轴的裸露部分和固定螺栓浸泡在刷镀液中，刷镀过程中同时电解，即污染镀液又影响镀笔使用寿命)；

(5)解决冲洗水的加热问题(在电刷镀金属镀层时，由于放电产生的大量热会使刷镀的工件温度提升很高，如采用冷水冲洗(特别是冬天)，会由于工件骤冷而造成镀层开裂或脱落)；

(6)解决控制部分刷镀工艺的开放性问题(操作人员能依据实际情况更改刷镀工艺，增强设备的灵活性)。

发明内容

本发明的目的在于弥补现有技术的不足，提高电刷镀的加工速度，缩短生产周期，并能适应大批量修复生产，而提出一种立式刷镀设备。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种立式电刷镀设备，其通过微机及程控电器控制各部件，其包括主轴箱、程控电器、二维刷镀平台及镀液供收装置；

所述主轴箱设有主轴，主轴连接刷镀笔；主轴箱连接Z导轨立柱，Z导轨立柱垂直于二维刷镀平台，其上设有Z导轨；主轴箱通过主轴电机、Z导轨丝杠沿Z导轨做往复运动；

所述二维刷镀平台上设有绝缘平台，绝缘平台用以承载工件；二维刷镀平台下设有XY二维导轨，该XY二维导轨由X导轨和Y导轨组成，二维刷镀平台可在X导轨电机及Y导轨电机的带动下沿X导轨和Y导轨运动；

所述镀液供收装置包括供液回液系统和冲洗系统，所述供液回液系统和冲洗系统均连接分液装置。

所述刷镀笔包括锥柄、芯轴、上下支架及刷镀板；所述锥柄与上支架连接，锥柄下连接芯轴，芯轴外设有芯轴护套，至少3个电解板围绕芯轴护套设置，并插入下支架设置的电解板限制槽内；所述上支架设有气密室，该上支架外还设有至少3个刷镀板；下支架设有若干泄液孔。

所述电解板与刷镀板不重合设置。此结构设置可以避免刷镀板影响电解板电解。

所述绝缘平台为台体上设有过容槽，过容槽底部设有过容槽泄液口，上部设有密封圈，过容槽下方设有斜底集液槽及集液槽泄液口；所述台体上还设有定位块，定位块上设有定位点或定位螺栓。

所述Y导轨包括Y导轨丝杠、Y导轨丝母和Y导轨电机；所述X导轨包括X导轨丝杠、X导轨丝母和X导轨电机。

分液装置结构为分液电机上设有支架，该支架上设有固定盘，所述固定盘下部连接若干回液管接头，固定盘上方设有进液斜管(此处结构代理人不是很清楚)；分液电机与分液转盘通过传动销和锁紧螺母连接；一固定板套设于进液斜管口用于固定进液斜管。

所述供液回液系统为进液斜管通过进液管与集液槽泄液口连通；所述若干回液管接头通过回液管分别与其对应的储液箱连接；所述储液箱设有注液管，该注液管端部设有注液嘴，所述注液嘴对准工件口。

所述冲洗系统为加温装置与自来水管相连，其上还设置有冲洗管及冲洗电磁阀，冲洗管口对准工件口；所述分液装置的回液管接头连接废水槽。

所述设备还包括一防护罩，防护罩正面装有双扇推拉门和两个侧门，一抽风机装置在所述防护罩的顶部。

所述设备还包括降温装置，所述降温装置为固定在防护罩后面的电器柜和挂在其外面的冷气机。

本体上的Y滑动导轨与X滑动导轨组成二维刷镀平台通过各自的驱动电机、丝杠、丝母精确定位。固定在二维刷镀平台上的绝缘平台实现对多孔工件的自重多位密封、与本体绝缘、承载定位，并对准固定在沿Z坐标滑动的主轴上的有芯刷镀笔。有芯刷镀笔采用锥柄芯轴与主轴连接，镀刷用绝缘支架固定在芯轴上，电解板在气密室内用螺栓连接在芯轴上。刷镀笔和加工表面在不同的刷镀工序过程中完全浸泡在不同的镀液里。电脑程序控制供液泵、电磁阀、分液盘，定时定量定方位完成各种镀液的供排与更换镀液前后的清洗。同时将刷镀电流加载于带防护装置的芯轴上，通过电解板到镀液与多孔工件构成回路。配合有芯刷镀笔高精度旋转完成刷镀修补。

立式电刷镀设备的辅助设施配置在防护罩的外面，功能在于保障大电流长时间的刷镀而不间断。包括自来水加温装置接入自来水管，加温处理后的自来水贮存在圆柱形的保温容器内，由其上的冲洗电磁阀控制，经冲洗热水管从主轴附近的喷嘴喷出，用于更换镀液前后的清洗与净化。

抽风机位于防护罩的最高处，通过通往室外的排风管道将防护罩内的镀液挥发气体抽走，确保操作人员不受挥发气体的伤害；

降温装置是用来冷却电器柜内的微机、程控系统、大功率刷镀电源，固定在电器柜外侧最上沿的专用冷却设施，经冷却后自然下沉的凉空气输入到电器柜内的最高处，依次冷却柜内的所有电器；可以转动便于操作的控制面板装置在防护罩推拉门旁边，运行程序的信息和面板上的各种按钮可实施对整个立式刷镀中心的操控，都能及时的显示在面板上端的液晶屏上。

本发明的优点及有益效果：

1、利用微机程序控制X、Y、Z、三维滑动导轨，移动X、Y二维刷镀平台定位绝缘平台上的多孔工件。刷镀笔朝下固定于沿Z坐标滑动，以高精度的主旋转和垂直辅助运动完成刷镀修补。因此能得到高质量的镀层。

2、由于有心镀笔和加工表面在不同的刷镀工序过程中都是完全浸泡在不同的镀液里。每次更换镀液之间与开始和结束都需要用干净水清洗，过程繁琐重复。用微机程序通过电磁阀控制各种镀液的供、排顺序，时间与供量，不但节省了时间而且准确无误；

3、电刷镀使用的所有镀液的任何两种一旦混合当即报废，回收待用的镀液用微机程序通过分液盘控制镀液排放方位，即可提高速度又可避免不必要的浪费；

4、使用带电解材料连接气密室的“有心镀笔”，这种镀笔有很好的定心性，靠气密室的作用防止了镀液对芯轴和电解材料固定螺栓的电解，确保镀液的纯净，更进一步提高了镀层的质量；

5、设置在防护罩后边的圆柱形清洁水“加温处理系统”，提供更换镀液时的清洁冲洗用水，用加温处理过的热水冲洗刷镀系统提高了换镀液之间的清洁程度，而且避免了冷水冲洗易造成镀层骤冷而开裂，可提高镀层质量；

6、镀液挥发气体的“排气装置”包括一个带推拉门和侧门的防护罩，将连续刷镀产生的大量挥发气体抽走，防止有害气体对操作人员身体健康的危害；

7、将微机、程控电器、大功率刷镀电源装置于一个电器柜内，用冷气机降温，确保连续刷镀不会间断。

8、镀层增长快质量好，与被镀工件结合牢固不易爆皮脱落、连续工作性能好产量高、操作简单容易掌握、适合较大的批量修复生产、采用人性化设计能实现关门封闭生产，可防止挥发气体危害操作人员的身体健康。

附图说明

图1为本发明立式电刷镀设备主视结构示意图；

图2为本发明立式电刷镀设备左视结构示意图；

图3为分液盘装置结构示意图；

图4为刷镀笔结构示意图；

图5为图4A-A部剖视图；

图6为图4B-B部剖视图；

图7为绝缘平台结构示意图，上图为侧视结构示意图，下图为俯视结构示意图；

具体实施方式

如图1-7所示，本体1是电刷镀中心的支撑基础，装有Y导轨电机30、Y导轨丝杠27通过Y导轨丝母28与XY二维导轨2相连。固定在XY二维导轨2上的X导轨电机3、X导轨丝杠4通过X导轨丝母5与二维刷镀平台25相连。绝缘平台24固定在二维刷镀平台25的上平面，用绝缘平台24上平面的定位块7定位工件22。控制面板11通过微机16和程控电器10操控Y导轨电机30、X导轨电机3使工件22对准刷镀笔14。Z导轨立柱21垂直于XY二维导轨2，与本体1钢性连接成一体。通过固定在其上的Z导轨丝杠45、Z导轨丝母44与主轴箱17相连。主轴箱电机18通过主轴箱17分别与主轴20上的刷镀笔14、Z导轨丝母44相连，根据控制面板11、微机16和程控电器的指令适时完成刷镀笔14的主旋转和上下退进运动。

如图2所示，所有镀液分别储存于防护罩26最底层储液箱36内，其上的镀液泵37根据控制面板11、微机16程控电器10的指令将镀液经各自的注液管38、注液嘴41按顺序和时间定量注入工件22的被刷镀内腔。每道刷镀工序前后储存于挂在防护罩26后面的圆柱形加温装置23内的热水，经冲洗电磁阀43和冲洗管42和注液嘴41喷出清洗刷镀笔14与工件22及分液转盘53。每道刷镀工序和清洗完成后，所有镀液和清洗用水全部经过容槽40和根据控制面板11通过微机16和程控电器10打开的排液电磁阀31排入集液槽32再经按控制面板11通过微机16和程控电器10指令对准分液转盘53的通道55、回液管34流入各自的储液箱36内。

如图3所示，分液电机46利用支架63、支架螺钉49固定在固定盘61下面，固定盘61上设有至少六个回液管接头62，根据控制面板11、微机16、程控电器10的指令通过传动销47驱动分液转盘53转动，使通道55对准需要使用的回液管接头62。装在通道密封圈座59上的通道密封圈60通过锁紧螺母48、弹片52施压而密封固定盘61与分液转盘53之间的活动间隙。进液斜管54的进液端被定位板51定位板螺钉50固定在固定盘61上，另一端利用压片螺钉56、压片57、密封圈58固定在分液转盘53中间，组成可变化的分液盘通道55使回收镀液各归其位。

如图4至6所示，是刷镀笔14靠芯轴67上的锥柄65与主轴20连接，用固定孔64锁紧在主轴20上。带气密室的镀刷上支架68由上键81定向，用压紧螺母66将气密室密封圈80一起压紧在芯轴67上，形成气密室70，配合芯轴护套72保护芯轴67伸入镀液部分不被浸泡电解。镀刷下支架74由小头键77定向装在与带气密室的镀刷上支架68对应芯轴67的最下端，三组刷板79与其上的刷毛78以圆周等分的位置用镀刷螺钉69固定在带气密室的镀刷上支架68和镀刷下支架74的外沿。三块电解板73与三组刷板79和其上的刷毛78错开角度，避免刷板干涉电解板导电和均匀电解，利用电解材料固定螺栓71将三块电解板73的上端在气密室70内固定连接在芯轴67上，下端插入有泄液孔76的电解板限制槽75内。

如图7所示，台体87通过10个螺栓孔90固定于二维刷镀平台25的上平面，根据工件22的形状在台体87的A向平面有6个过容槽40，6个槽底同深的密封圈槽85，装有6个密封圈88，利用工件22的自重同时对被刷镀的6个内孔与绝缘平台24之间的单个独立密封。台体87的A向平面上还有6个定位块7，之上装有三个定位点89和相对的位置上三个定位螺栓82，用于对工件22的精确定位。台体87的A向平面上还有一个斜底集液槽86，完成各道工序回收的各种镀液与冲洗水从装在过容槽泄液口84上的排液电磁阀31放入集液槽86，经集液槽泄液口83进入分液转盘53。

图1中，防护罩26正面装有双扇推拉门6和两个侧门8，关门后形成一个封闭工作空间。抽风机19装置在防护罩26的顶部，工作时各种镀液的挥发气体集中在防护罩26里面的顶部，由抽风机19抽走。

降温装置包括固定在防护罩26后面的电器柜13和挂在其外面最高处的冷气机15，冷却后的凉空气送入电器柜13顶部，利用凉空气的自动下沉，依次对微机16、程控电器10、刷镀电源9进行冷却，以保证大电流长时间不间断地正常工作。

采用本发明设备再制造斯太尔发动机缸体与生产新缸体情况对比见表1。

发明人将该设备在济南复强动力有限公司的发动机再制造生产线上用于斯太尔发动机缸体汽缸孔的再制造(修复)，再制造1台斯太尔缸体平均需耗时2.5个小时，消耗200～300g金属，耗电8.5KW，再制造综合成本450元/台(详见表1)。不仅解决了缸体类零件一直无法再制造的难题，而且创造力巨大的经济和社会效益。

表1采用本发明设备再制造斯太尔发动机缸体与生产新缸体情况对比

对比项目	生产新缸体	再制造旧缸体	对比	备注
					材料消耗(公斤)	350(毛坯重量)	0.3	节约99.9％	由于仅需要恢复缸孔表面尺寸，材料消耗大幅降低。
制造工序(道)	24	5	减少了19道工序	新缸体需要铸造和复杂的机加与检测等共24道工序；而再制造旧缸体仅需要拆解、清洗、电刷镀、机加和检测共5道工序。
					成品率	97％	100％	提高了3％	由于沙眼等铸造缺陷，生产新缸体有一定的报废率；而再制造选用的都是经过实车考核的合格缸体，成品率完全可达到100％。
生产成本(元)	4500	450	降低了90％	由于材料的极大节约和工序的大幅减少，生产成本也大大降低。

销售价格(元)	9000	4500	降低了50％	再制造产品在享有新品同样质保的前提下，销售价格仅是新品的50％。
					利润率	100％	999％	提高了10倍	虽然销售价格减少了一半，但由于生产成本的极大降低，利润率依然提高了10倍。

Claims (3)

1.一种发动机缸体全自动立式电刷镀设备，其通过微机及程控电器控制各部件，其特征在于，其包括主轴箱、程控电器、二维刷镀平台及镀液供收装置；

所述主轴箱设有主轴，主轴连接刷镀笔；主轴箱连接Z导轨立柱，Z导轨立柱垂直于二维刷镀平台，其上设有Z导轨；主轴箱通过主轴电机、Z导轨丝杠沿Z导轨做往复运动；

所述二维刷镀平台上设有绝缘平台，绝缘平台用以承载工件；二维刷镀平台下设有XY二维导轨，该XY二维导轨由X导轨和Y导轨组成，二维刷镀平台可在X导轨电机及Y导轨电机的带动下沿X导轨和Y导轨运动；

所述镀液供收装置包括供液回液系统和冲洗系统，所述供液回液系统和冲洗系统均连接分液装置；

所述刷镀笔包括锥柄、芯轴、上下支架及刷镀板；所述锥柄与上支架连接，锥柄下连接芯轴，芯轴外设有芯轴护套，至少3个电解板围绕芯轴护套设置，并插入下支架设置的电解板限制槽内；所述上支架设有气密室，该上支架外还设有至少3个刷镀板；下支架设有若干泄液孔；

所述电解板与刷镀板不重合设置；

所述绝缘平台为台体上设有过容槽，过容槽底部设有过容槽泄液口，上部设有密封圈，过容槽下方设有斜底集液槽及集液槽泄液口；所述台体上还设有定位块，定位块上设有定位点或定位螺栓；

所述Y导轨包括Y导轨丝杠、Y导轨丝母和Y导轨电机；所述X导轨包括X导轨丝杠、X导轨丝母和X导轨电机；

分液装置结构为分液电机上设有支架，该支架上设有固定盘，所述固定盘下部连接若干回液管接头，固定盘上方设有分液转盘，分液转盘内设有进液斜管和进液通道；进液通道口尺寸和回液管接头口尺寸相同；分液电机与分液转盘通过传动销和锁紧螺母连接；一固定板套设于进液斜管口用于固定进液斜管；

所述供液回液系统为进液斜管通过进液管与集液槽泄液口连通；所述若干回液管接头通过回液管分别与其对应的储液箱连接；所述储液箱设有注液管，该注液管端部设有注液嘴，所述注液嘴对准工件口；

所述冲洗系统为加温装置与自来水管相连，其上还设置有冲洗管及冲洗电磁阀，冲洗管口对准工件口；所述分液装置的回液管接头连接废水槽。

2.根据权利要求1所述的发动机缸体全自动立式电刷镀设备，其特征在于，所述设备还包括一防护罩，防护罩正面装有双扇推拉门和两个侧门，一抽风机装置在所述防护罩的顶部。

3.根据权利要求2所述的发动机缸体全自动立式电刷镀设备，其特征在于，所述设备还包括降温装置，所述降温装置为固定在防护罩后面的电器柜和挂在其外面的冷气机。

Images