CN107747112A - 一种内孔环形槽及凸台型面镀铬装置及镀铬方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内孔环形槽及凸台型面镀铬装置及镀铬方法。所述内孔环形槽及凸台型面镀铬装置包括用于对工件的凸台型面进行镀铬的第一镀铬装置和用于对工件的内孔环形槽进行镀铬的第二镀铬装置；所述工件为具有内孔环形槽和凸台型面的筒状部件；所述第一镀铬装置包括夹具，内孔阳极，以及弹性涨圈；所述第二镀铬装置包括支撑保护套，该支撑保护套的外壁面开有至少一条外环形槽。本发明的镀铬装置对工件镀铬后的铬层厚度均匀，且外观光滑、铬层覆盖100%、边缘过渡区规则、无毛刺。

Description

一种内孔环形槽及凸台型面镀铬装置及镀铬方法

技术领域

本发明涉及一种内孔环形槽及凸台型面镀铬装置及镀铬方法，属于特种工艺加工方法领域。

背景技术

近年来，随着军工新研产品的研制，部分关键零件其内孔中的环形槽由于其固有特性，需要选用镀铬工艺。而环形槽类零件镀铬由于其结构的特殊性：槽子宽度小、深度深；相邻槽子之间凸台较窄。且均处于内孔中，其结构决定了该镀铬部位是一连续的凸台、凹腔及相邻边角，而电镀工艺中所谓的边缘效应主要是发生在该部位，根据以往电镀加工后，其镀后主要变现在：

1、凸台部分镀层粗燥，尤其靠近槽子边缘的尖边铬层毛刺严重；

2.槽子底部铬层不连续，尤其底部与两侧面相连的倒角无铬层；

3.所有部位经厚度测量，厚度无法满足0.02mm-0.04mm的要求，均匀性太差，其镀层厚度波动达到500%。

中国实用新型专利CN201520703230.4公开了一种带端面圆环结构内孔镀铬夹具及装置，该专利所针对零件较为简单，单个零件没有内槽，不需要对内孔进行保护，使用装置是将多个零件串起来之后通过工装固定；而本发明中所涉及的零件槽体及凸台均在内孔较深部位，且多个槽体及相连凸台均需要电镀，电镀尖边较多，对槽体及凸台保护难度大，尤其内槽保护夹具受相邻凸台直径比内槽直径小的原因，无法通过凸台，实现对槽体安装夹具，给电镀带来困难。

经以上分析，为了满足设计，从而达到产品使用性能，必须通过工艺改进及方案设计，以满足电度要求。

发明内容

为了解决现有镀铬装置对内孔环形槽及其相邻凸台面镀铬后铬层粗燥、槽子边缘毛刺严重，镀层均匀性差，不连续，甚至无铬层现象，难以满足零件使用要求的不足，本发明旨在提供一种内孔环形槽及凸台型面镀铬装置及镀铬方法，该镀铬装置对工件镀铬后的铬层厚度均匀，且外观光滑、铬层覆盖100%、边缘过渡区规则、无毛刺。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种内孔环形槽及凸台型面镀铬装置，其结构特点是，包括用于对工件的凸台型面进行镀铬的第一镀铬装置和用于对工件的内孔环形槽进行镀铬的第二镀铬装置；所述工件为具有内孔环形槽和凸台型面的筒状部件；

所述第一镀铬装置包括用于夹持固定工件的第一端面和第二端面的夹具，穿过工件的内孔阳极，以及设置在工件的内孔环形槽处屏蔽保护所述内孔环形槽的弹性涨圈；所述工件与阴极电连接；

所述第二镀铬装置包括穿过工件的支撑保护套，该支撑保护套的外壁面开有至少一条外环形槽，该支撑保护套的外环形槽的槽宽不大于所述工件的内孔环形槽的槽宽，且所述支撑保护套的外环形槽对应设置在工件的内孔环形槽处，使所述支撑保护套对工件的凸台型面形成屏蔽保护；所述支撑保护套与辅助阳极电连接，所述工件与阴极电连接。

由此，本发明对于内孔环形槽及其相邻凸台面的电镀工艺装置，创造性地设计了电镀保护夹具、槽体电镀辅助阳极、具有吸收多余电流而保证尖角的辅助阴极、具有可调节直径的弹性涨圈（以便压缩后通过内孔凸台，再在槽体部位涨开，以覆盖保护槽体）等方式进行电镀，最终达到要求的铬层厚度，且外观光滑、铬层覆盖100%、边缘过渡区规则、无毛刺。

根据本发明的实施例，还可以对本发明作进一步的优化，以下为优化后形成的技术方案：

因为凸台型面的内径小于内孔环形槽的直径，因此，如何将弹性涨圈放入对内孔环形槽进行屏蔽是凸台型面镀铬成败的关键，作为一种全新的思维方式，所述弹性涨圈包括带缺口的圈体和对应设置在圈体缺口处的支撑块，所述支撑块具有外弧面，该支撑块与带缺口的圈体配合形成圆环，该圆环的外径与所述工件的内孔环形槽的孔径一致；优选所述缺口的宽度为圆环周长的1/5-1/3。这样，先安装带缺口的圈体安装到位后，再安装支撑块，即可实现对内孔环形槽的屏蔽。

为了方便安装弹性涨圈，所述带缺口的圈体在缺口处内侧设有把手，所述支撑块的内侧面具有把手；所述带缺口的圈体的把手和所述支撑块的把手上包覆有绝缘层或由绝缘材料制成。

作为一种具体的夹持固定形式，所述夹具包括绝缘材料制成的上夹板和下夹板；所述上夹板和下夹板通过内孔阳极和螺母固定在所述工件的第一端面和第二端面上。优选地，所述上夹板和下夹板为有机玻璃或聚四氟乙烯制成。

为了方便排气导液，所述上夹板和下夹板上开有阳极安装孔和位于阳极安装孔一侧的导气导液孔。

为了提高镀铬效果，所述辅助阳极整体呈环形，该辅助阳极缠绕在所述支撑保护套的外环形槽上；所述辅助阳极的内侧具有连接筋，该连接筋与挂钩和导线电连接。

所述支撑保护套为绝缘材料制成的；优选所述支撑保护套为有机玻璃或聚四氟乙烯制成。

优选地，所述工件具有多个间隔设置的内孔环形槽。这样在对凸台型面进行镀铬时，每个内孔环形槽内均需要安装一个弹性涨圈。同理，对内孔环形槽进行镀铬时，每个内孔环形槽处均需要设置一个辅助阳极。

基于同一个发明构思，本发明还提供了一种利用上述的镀铬装置对具有内孔环形槽及凸台型面的工件进行镀铬的方法，其包括如下步骤：

利用第一镀铬装置对工件的凸台型面进行镀铬的步骤；利用夹具夹持固定工件的第一端面和第二端面，将具有缺口的弹性涨圈压缩后通过凸台型面部位装入工件的内孔环形槽内，再将支撑块撑入弹性涨圈缺口部位，以组合成完整圆环对工件的内孔环形槽进行全部屏蔽，然后安装内孔阳极，并将内孔阳极与挂钩及导线相连，将工件与阴极电连接，即可对工件的凸台型面进行镀铬；

利用第二镀铬装置对工件的内孔环形槽进行镀铬的步骤；在支撑保护套的外环形槽上安装辅助阳极，然后将支撑保护套插入到所述工件的筒体内，利用支撑保护套对工件的凸台型面进行屏蔽，再将辅助阳极与挂钩及导线相连，将工件与阴极电连接，即可对工件的内孔环形槽进行镀铬。

本发明通过设计专用槽体及凸台面保护及电镀工装，改变原有电镀加工方法，最终实现对内孔中有环形槽及凸台部位电镀铬。该工艺方法的应用将为内孔环形槽及其相邻凸台面的电镀有重要指导。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明对内孔单独槽体电镀、两槽体及槽体之间凸台面电镀。对其镀层均匀性、覆盖率、光度及镀层外观有明显提升，以此提高基体耐磨性、硬度值，并可延长零件使用寿命。

本发明操作方法简单，电镀过程中，电镀辅助阳极、辅助阴极固定安全、牢固，使用效果明显。槽体弹性涨圈及支撑辅助阳极的保护夹具使用方便，多工装尽量一体化安装，方便安装及拆卸，且安装之后简洁、美观。电镀合格率100%。

附图说明

图1是一种典型环形槽零件镀铬图示；

图2是本发明的一种槽体保护-弹性涨圈工装图示，其中a）为正视图，b）为a）的左视图；

图3是本发明的一种槽体保护-支撑块工装图示，其中a）为正视图，b）为a）的左视图；

图4是本发明的一种实施例的上夹板工装图示；

图5是本发明的一种实施例的下夹板工装图示；

图6是本发明的一种实施例的内孔阳极图示；

图7是本发明的一种实施例的凸台面电镀装置简图，其中a）为正视图，b）为a）的A-A剖面视图；

图8是本发明的一种实施例的支撑保护套图示，其中a）为正视图，b）为a）的A-A剖面视图；

图9是本发明的一种实施例的环形辅助阳极图示；

图10是本发明的一种实施例的内槽电镀装置简图。

在图中

1-弹性涨圈；2-支撑块；3-上夹板；4-下夹板；5-内孔阳极；6-挂钩及导线；7-螺母；8-支撑保护套；9-辅助阳极；10-工件。

具体实施方式

以下将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。

一种内孔环形槽及凸台型面镀铬装置及镀铬方法，如图1所示，以典型环形槽零件内孔镀铬为案例，具体镀铬要求如下：

a）.对零件内孔所有表面镀铬（0.02-0.04）mm；

b）.内孔镀铬部位包含长度为L1（3处），L2（2处），L3、L4各1处；

c）.铬层表面外观光滑，镀铬范围内覆盖率100%；

结合上述工程图纸要求，具体设计加工方法如下：

1）弹性涨圈1的设计

对图1中凸台进行电镀，设计制作槽体专用保护夹具，即弹性涨圈1（见图2）。其各尺寸作用及要求说明如下（未标注单位均为mm）：

a、W、A、B:W为弹性涨圈1宽度，A为弹性涨圈内径尺寸，B为弹性涨圈外径尺寸。为便于安装于槽体内，故设计尺寸W=（L1-0.1)mm，A=a，B=(b-0.1)mm；

b、T、S：安装把手，方便将弹性涨圈1压缩后装入槽内，以方便手抓为主，尽可能尺寸小，推荐T=10mm，S=5mm。使用前需对该把手T,S范围内使用绝缘胶带保护，以防止电镀过程中电力线分布而影响电镀质量；

c、R×45°：具有引导作用，便于支撑块2插入弹性涨圈1长度为U的缺口，故设计尺寸R=2mm;

d、U：1/3-1/5圆周。

2）支撑块2的设计

弹性涨圈1安装后，在工件槽体内会留下长度为U的缺口，为保证对槽体覆盖保护完成，本方案设计了支撑块2，具体见图3；

a、T1、S1：安装把手，方便将支撑块2插入弹性涨圈1缺口，推荐T1=（15-20）mm，S1=5mm。使用前同T,S。需对该把手T1,S1范围内使用绝缘胶带保护。

b、U1：为保证对槽体覆盖保护完整，将U1尺寸填补弹性涨圈1缺口，故设计尺寸U1=(U-0.2)mm;

c、A/2，B/2：作用及设计尺寸同A,B。

3） 上夹板3（安装于工件d直径端）的设计：

参照图4：

a：V：上夹板厚度，该部件主要通过内孔阳极5螺纹夹紧工件，且使工件（阴极）与阳极相互隔离，故该部件材料绝缘体，一般选用为有机玻璃或聚四氟乙烯，厚度V受夹紧力影响，一般选择为V=（10-15）mm；

b：C:用于穿过阳极并定位阳极与工件镀铬孔中心，该孔直径略大于内孔阳极5的直径，即C=C1+(0.5-1)mm；

d：D1:上夹板外径，该部件有定位阳极于工件镀铬孔中心作用，故D1与工件外圆d相等；

e：F:导气、导液孔，其孔位于阳极安装孔以外，工件内孔直径d以内，由于具有导气、导液功能，该孔直径尽可能大，一般设计尺寸为F=(d/2-C/2)/2;

f：E: 导气、导液孔间距, 一般设计尺寸为E=d-2F。

4）下夹板4（安装于工件a直径端）的设计：

参照图5：

a：D2:上夹板外径，该部件有定位阳极于工件镀铬孔中心作用，故D1与工件外圆a相等（上夹板安装于工件a直径端）；

b：V：C: F1: E1:作用同上夹板3；故V、C设计尺寸同上夹板3而F1、E1因安装于工件a直径端，故F1=(a/2-C/2)/2，E=a-2F。

5）.内孔阳极5的设计：

参照图6：

a、C1：阳极直径，根据镀铬工艺试验中阳极与零件直径比的关系，将C1设计尺寸定位零件镀铬部位内孔直径的1/2-1/3，故C1=a/2-a/3；

b、MC1：阳极螺纹尺寸，为上夹板3、下夹板4通过阳极将工件加紧，并使内孔阳极5固定于零件内孔中心，在夹板一侧通过螺母连接，并固定上述三者稳固。设计尺寸为MC1=C1；

c、X1：螺纹长度，根据选用螺母长度而定，即X1等同于所选螺母长度；

d、X2：阳极长度，通过该阳极使上夹板3、下夹板4与工件夹紧工件，故长度为上、下夹板长度与工件长度之和，即X2=V+V+3L1+2L2+L3+L4。

e：C2、X3：限位挡环，用于螺母通过上夹板3、下夹板4压紧零件过程中，限位夹板，防止发生位移；C2直径略大于阳极直径3mm即可，故C2=C1+3mm，X3即挡环宽度，根据其作用，选用X3=（3-5）mm。

f：电镀通用挂钩及导线6为常规设计，本发明直接引用，不再具体介绍。

参照图7所示的内孔凸台电镀装置设计简图对图1中槽体进行电镀。

6）支撑保护套8的设计

参照图8，在对槽体进行电镀过程中，需要对已电镀凸台表面进行保护，并根据槽体结构及电镀特性，需对槽体安装辅助阳极。因此该支撑保护套集对已电镀面的保护，固定辅助阳极等多项作用。

a：Y1、K2：支撑保护套8安装于零件内孔后，由于限位，防止支撑保护套在工件内孔发生位移，且由于电镀过程中，该工装需安装阳极。因此需选用绝缘材料制作，一般选用为有机玻璃或聚四氟乙烯，设计尺寸厚度Y1=(5-8)mm，外圆K2等同于零件一端外圆尺寸，本案例安装于d端，故K2=d；

b：Y2：该段完整安装于工件内孔，故Y2= 3L1+2L2+L3+L4；

c:Y3、Y4、Y5：该三处尺寸与工件内孔凸台面宽度尺寸一致，用于保护已镀镀铬面，故Y3=L4，Y4=L2，Y5=L3；

d：Y6：该尺寸与工件3处槽体宽度一致，故Y6=L1；

e：Y7、N2：如图8所示，该槽位于支撑保护套8的Y6尺寸范围内，用于安装环形电镀辅助阳极9 ，由于支撑保护套8为非金属件，辅助阳极9为金属弹簧钢件，利用非金属的塑变量大的特点，因此Y7，N2尺寸与辅助阳极9的直径Q保持一致，故Y7=Q，N2=Q；

f：N1：连接筋宽度，主要作用为安装环形电镀辅助阳极9，并使3处Y6相连接，但不宜尺寸太大，故N1=Q+(2-3)mm；

g：K3：支撑保护套8内孔尺寸，根据其使用用途，一般选用该支撑保护套壁厚(8-10)mm，故K3=K1-2*(8-10)mm；

h：3-K4：该孔用于环形电镀辅助阳极9在外圆Y7槽内缠绕后交汇后，通过该孔穿入K3孔（详见安装图9），应略大于2倍辅助阳极9的直径Q，故K4=2Q+0.5mm。

7） 环形辅助阳极9的设计：

参照图9，环形辅助阳极9选用直径为Q弹簧钢丝沿支撑保护套8Y7槽缠绕，两端经K4孔穿入K3后，与电镀阳极连接，实现导电。

工件内槽电镀简图参照图10所示，本发明通过设计槽体及凸台电镀加工方法及装置，改变了原有工件内孔槽体镀铬无法实现的难题，为产品的使用范围及寿命提供了重要保障，通过试验，本发明的具有如下突出优势：

1.对于槽体及槽体临近凸台电镀铬后均满足设计图纸要求，合格率可达到100%；

2.本发明的成果可广泛应用于矩形槽、U形槽、等多种槽体及凸台类零件电镀；同样可适用于某一单独槽体、凸台、棱边的电镀铬；

3.创新使用弹性圈装置思路，以便装置工件中受小孔孔径影响，无法通过穿过凸台后对凹槽进行装夹，如本发明中对弹性圈压缩后通过内孔凸台，再在槽体部位涨开，以达到覆盖保护槽体的目的。

4.实用性强，尤其在铬层沉积均匀性、镀后外观光滑、无毛刺方面有重要指导意义。

5.本发明好学易懂，安装及拆卸方便，外形美观简洁。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (10)

1.一种内孔环形槽及凸台型面镀铬装置，其特征在于，包括用于对工件的凸台型面进行镀铬的第一镀铬装置和用于对工件的内孔环形槽进行镀铬的第二镀铬装置；所述工件（10）为具有内孔环形槽和凸台型面的筒状部件；

所述第一镀铬装置包括用于夹持固定工件（10）的第一端面和第二端面的夹具，穿过工件（10）的内孔阳极（5），以及设置在工件（10）的内孔环形槽处屏蔽保护所述内孔环形槽的弹性涨圈（1）；所述工件（10）与阴极电连接；

所述第二镀铬装置包括穿过工件（10）的支撑保护套（8），该支撑保护套（8）的外壁面开有至少一条外环形槽，该支撑保护套（8）的外环形槽的槽宽不大于所述工件（10）的内孔环形槽的槽宽，且所述支撑保护套（8）的外环形槽对应设置在工件（10）的内孔环形槽处，使所述支撑保护套（8）对工件（10）的凸台型面形成屏蔽保护；所述支撑保护套（8）与辅助阳极（9）电连接，所述工件（10）与阴极电连接。

2.根据权利要求1所述的内孔环形槽及凸台型面镀铬装置，其特征在于，所述弹性涨圈（1）包括带缺口的圈体和对应设置在圈体缺口处的支撑块（2），所述支撑块（2）具有外弧面，该支撑块（2）与带缺口的圈体配合形成圆环，该圆环的外径与所述工件（10）的内孔环形槽的孔径一致；优选所述缺口的宽度为圆环周长的1/5-1/3。

3.根据权利要求2所述的内孔环形槽及凸台型面镀铬装置，其特征在于，所述带缺口的圈体在缺口处内侧设有把手，所述支撑块（2）的内侧面具有把手；所述带缺口的圈体的把手和所述支撑块（2）的把手上包覆有绝缘层或由绝缘材料制成。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的内孔环形槽及凸台型面镀铬装置，其特征在于，所述夹具包括绝缘材料制成的上夹板（3）和下夹板（4）；所述上夹板（3）和下夹板（4）通过内孔阳极（5）和螺母固定在所述工件（10）的第一端面和第二端面上。

5.根据权利要求4所述的内孔环形槽及凸台型面镀铬装置，其特征在于，所述上夹板（3）和下夹板（4）为有机玻璃或聚四氟乙烯制成。

6.根据权利要求4所述的内孔环形槽及凸台型面镀铬装置，其特征在于，所述上夹板（3）和下夹板（4）上开有阳极安装孔和位于阳极安装孔一侧的导气导液孔。

7.根据权利要求1所述的内孔环形槽及凸台型面镀铬装置，其特征在于，所述辅助阳极（9）整体呈环形，该辅助阳极（9）缠绕在所述支撑保护套（8）的外环形槽上；所述辅助阳极（9）的内侧具有连接筋，该连接筋与挂钩和导线（9）电连接。

8.根据权利要求1所述的内孔环形槽及凸台型面镀铬装置，其特征在于，所述支撑保护套（8）为绝缘材料制成的；优选所述支撑保护套（8）为有机玻璃或聚四氟乙烯制成。

9.根据权利要求1所述的内孔环形槽及凸台型面镀铬装置，其特征在于，所述工件（10）具有多个间隔设置的内孔环形槽。

10.一种利用权利要求1-9中任一项所述的镀铬装置对具有内孔环形槽及凸台型面的工件进行镀铬的方法，其特征在于，包括如下步骤：

利用第一镀铬装置对工件的凸台型面进行镀铬的步骤；利用夹具夹持固定工件（10）的第一端面和第二端面，将具有缺口的弹性涨圈（1）压缩后通过凸台型面部位装入工件（10）的内孔环形槽内，再将支撑块（2）撑入弹性涨圈（1）缺口部位，以组合成完整圆环对工件（10）的内孔环形槽进行全部屏蔽，然后安装内孔阳极（5），并将内孔阳极（5）与挂钩及导线（6）相连，将工件（10）与阴极电连接，即可对工件的凸台型面进行镀铬；

利用第二镀铬装置对工件的内孔环形槽进行镀铬的步骤；在支撑保护套（8）的外环形槽上安装辅助阳极（9），然后将支撑保护套（8）插入到所述工件（10）的筒体内，利用支撑保护套（8）对工件的凸台型面进行屏蔽，再将辅助阳极（9）与挂钩及导线（6）相连，将工件（10）与阴极电连接，即可对工件的内孔环形槽进行镀铬。