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。
II I、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1kg2 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110 mm，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4-15 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5-15.3 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 50～606001500 1100 3200 4 冷水洗 喷 淋 60 RT 750 1500 1100 3350 5 表调 喷 淋 90 20～35750 2250 1100 4100 6 磷化 喷 淋 60 RT 750 1500 1100 3350 7冷水洗喷 淋60RT750150011003350合计： 285506 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 Na2CO3Na2SiO3pH 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=n L1+(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= h 1+h 2+h 3+h 4 式中 h ——槽子高度；h 1——挂具工作部位（工件）的高度；h 2——挂具（工件）下端距槽底的高度（100~200mm,这里选150mm ）； h 3——挂具（工件）上端距液面的高度（80~100mm,这里选100mm ）； h 4——液面至槽沿的距离（100~150mm,这里选150mm ）。
代入h 1=500mm ，h 2=150mm ，h 3=100mm ，h 4=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6-26.3 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Na5P3O10 3g/L（三聚磷酸盐）Na2HPO4 1g/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。
