一种细长管零件单件配独立电源供电及流动镀铬装置的制作方法

本发明属于电镀用机械装置技术领域，具体涉及一种细长管零件单件配独立电源供电及流动镀铬装置。

背景技术：

某细长管深孔工作在高温、高压和高速环境中，需要具备极高的耐磨损、抗烧蚀性能，普通的金属材料均难以满足该工况要求。到目前为止，金属铬是已发现的耐磨性、抗烧蚀性能最好的材料。为满足细长管工况要求，通常需要在金属材料表面电镀一层金属铬。

目前现状：一方面，某细长管深孔表面镀铬时，一般是一个挂具配一个电源，一个挂具上装夹有多件细长管，由于每件细长管所配置的阳极钢丝的粗细、铜层厚度、铅层厚度等在制造质量上的差异，以及挂具其它导电部位的由于各种原因造成的导电性能的差异等，使得每一个挂具上每件细长管所分配得到的电流大小不一致，从而导致每件细长管深孔内壁的镀铬沉积速率的差异，造成每件镀铬层厚度不一致，大幅降低了镀铬合格率，严重影响了产品镀铬质量。

另一方面，某细长管镀铬时，一般都是将细长管整体浸泡在镀铬溶液中，没有设置专门的溶液流动装置，我们一般将这种镀铬方法称之为“浸泡式镀铬”。由于镀铬时除了会产生还原金属铬并沉积在基体表面这种主反应外，必然还存在比还原铬金属更多的电解水这种副反应，细长管深小孔内壁采用“浸泡式镀铬”时，深小孔中的电镀液主要是靠副反应产生的氢气和氧气带动溶液循环流动，并及时补充消耗稀释部分。该方法使得深小孔中电镀液循环速度慢，难以及时补充被消耗稀释掉的电解质，且深小孔在电镀液中自下而上逐渐产生的大量的气体严重造成了电镀过程中溶液电阻自下而上成梯度式逐渐增大，同时也影响着极化电阻的分布。该现象直接导致深小孔内壁电流密度自下而上的降低，造成了金属铬沉积速率也是自下而上的降低，导致了细长管自下而上镀铬层厚度分布不均匀现象，主要表现为下端铬层厚度较厚，上端较薄，也有部分由于挂具偏斜造成深小孔中气体排放效果较差等问题造成中间部位铬层薄，两端厚等现象。

这一系列原因造成了细长管深小孔内壁镀铬层厚度均匀性受到极大的影响，大幅降低了镀铬合格率，严重影响了产品的使用性能。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种细长管零件单件配独立电源供电及流动镀铬装置，该装置结构简单，操作方便，便于实施自动化生产，阳极钢丝与细长管在装夹安装过程中具备自定心功能，避免了阳极钢丝在细长管内孔中的偏心，单件细长管配独立电源供电，避免了电流分配不均匀现象，采用专用流动镀铬装置，加快了镀铬液的循环流动，提升了细长管内不同深度溶液电阻的均匀一致性。

本发明的目的是这样实现的：

一种细长管零件单件配独立电源供电及流动镀铬装置，包括上支架和下支架，所述上支架和下支架沿竖向放置，上支架、下支架之间夹持有细长管，所述上支架、下支架和细长管的中心孔内穿设有阳极钢丝，还包括上支架升降机构，固定安装于上支架一侧，用于带动上支架上下移动，夹紧或松开细长管，使细长管轴线与阳极钢丝轴线同轴；阳极钢丝拉紧机构，设置于下支架下方，用于夹持阳极钢丝，并使得阳极钢丝具有自定心作用，所述阳极钢丝的下端伸入阳极钢丝拉紧机构的中心孔内；独立电源系统，设置于下支架旁侧，电源正极通过阳极导线与阳极钢丝拉紧机构连接，电源负极通过阴极导线与下支架连接，为单件细长管提供独立电源供电；管道循环系统和电镀槽，设置于上支架和下支架旁侧，所述电镀槽内容纳电镀液，所述管道循环系统用于连接上支架、下支架和电镀槽，将电镀槽内的电镀液由下支架进入，向上注入细长管内，由上支架流出并返回电镀槽内，形成流动循环回路；控制系统，分别与上支架升降机构、独立电源系统、管道循环系统和阳极钢丝拉紧机构电性连接，用于控制上支架升降机构的上下移动以及独立电源系统、管道循环系统和阳极钢丝拉紧机构的启动或停止。

进一步的，所述上支架包括上支架本体、设置于上支架本体下方的上支架挡块和由上至下依次设置于上支架本体内的阳极钢丝自定心绝缘塞、密封垫圈a和上自定心弹性夹套，所述上支架本体的中心处沿竖向设置有上腔室和下腔室，所述上腔室用于容纳阳极钢丝自定心绝缘塞，对阳极钢丝限位并确保阳极钢丝自定心，所述下腔室内容纳密封垫圈a和上自定心弹性夹套，所述上自定心弹性夹套在夹持力作用下沿径向张开或收紧，对细长管夹紧或松开并对细长管一端限位，使细长管轴线与阳极钢丝轴线同轴，所述上腔室和下腔室之间设有l型通道，用于电镀液自下而上循环流动，l型通道的一端延伸至上支架本体侧壁，与管道循环系统连接，所述上支架挡块用于限制上自定心弹性夹套向下移动的行程，避免装卸细长管时掉落。

进一步的，所述下支架包括下支架本体、设置于下支架本体上方的下支架挡块和由上至下依次设置于下支架本体内的下自定心弹性夹套、密封垫圈b、阳极钢丝下绝缘塞、密封垫圈c和绝缘材料压紧螺钉，所述下支架本体的中心处沿竖向设有上腔室和下腔室，所述上腔室用于容纳下自定心弹性夹套和密封垫圈b，所述下自定心弹性夹套用于夹紧或松开细长管并对细长管的另一端限位，使细长管轴线与阳极钢丝轴线同轴，所述密封垫圈b用于防止电镀液泄露，所述下腔室内容纳阳极钢丝下绝缘塞、密封垫圈c和绝缘材料压紧螺钉，共同形成绝缘、密封作用，并对阳极钢丝装配形成导向，所述上腔室和下腔室之间贯通有十字型通道，用于电镀液自下而上循环流动，十字型通道的其中一端延伸至下支架本体侧壁，与管道循环系统连接，所述下支架挡块用于限制下自定心弹性夹套向上移动的行程，避免其在装卸过程中拔出掉落。

进一步的，所述管道循环系统包括进液管道、排液管道、水泵、电磁阀和流量计，所述进液管道与下支架本体的十字型通道连接，排液管道与上支架本体的l型通道连接，所述水泵设置于电镀槽内，用于将电镀液从电镀槽内抽出送入进液管道，所述电磁阀和流量计设置于进液管道上，电磁阀用于开启或关闭供液/排液，流量计用于控制电镀液流量大小，通过进液管道将电镀液由下向上注入细长管内孔，并向上由排液管道流出，循环至电镀槽内。

进一步的，所述阳极钢丝拉紧机构包括自定心卡盘和设置于自定型卡盘下方的连接卡盘的液压缸，所述自定心卡盘用于夹持阳极钢丝，并使得阳极钢丝具有自定心作用，所述液压缸通过液压缸活塞运动使自定心卡盘带动阳极钢丝并将阳极钢丝拉直、拉紧。

进一步的，所述上自定心弹性夹套的中心孔内紧配合有金属垫圈和密封圈，所述密封圈套设在金属垫圈的下端，所述金属垫圈的内孔直径与细长管内孔直径一致，使电镀时细长管两端孔内电场线保持与内孔状态一致，所述密封圈用于密封，防止电镀液外泄。

进一步的，所述上支架本体的上腔室为上圆下锥形结构，与阳极钢丝自定心绝缘塞配合，所述阳极钢丝自定心绝缘塞对阳极钢丝向下装配进行导向和自定心，上支架本体的下腔室底部设有锥形孔，与上自定心弹性夹套的圆锥部配合，形成自定心。

进一步的，所述下自定心弹性夹套的中心孔内紧配合有金属垫圈和密封圈，所述密封圈套设在金属垫圈的上端，所述金属垫圈的内孔直径与细长管内孔直径一致，使电镀时细长管两端孔内电场线保持与内孔状态一致，所述密封圈用于密封，防止电镀液外泄。

进一步的，所述下支架本体的上腔室顶部设有锥形孔，与下自定心弹性夹套的圆锥部配合，形成自定心，所述阳极钢丝下绝缘塞的上部设有锥形孔，对阳极钢丝向下装配进行导向，内部中心设有通孔，与阳极钢丝配合。

进一步的，所述阳极钢丝的上端设置为圆锥形头部，所述阳极钢丝自定心绝缘塞的顶部沿轴向设有与阳极钢丝圆锥形头部相配合的锥孔，使阳极钢丝向下装配时形成自定心。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

1、本发明结构简单、使用方便、定位可靠，具备自动化操作条件，阳极钢丝与细长管在装夹安装过程中具备自定心功能，避免了阳极钢丝在细长管内孔中的偏心，降低细长管内壁镀铬层厚度沿圆周方向上的不均匀性；

2、单件细长管配独立电源供电方式避免了传统多件细长管配一个电源供电造成的不同工件间电流分配不均匀现象；

3、采用专用流动镀铬装置，通过流动镀铬方式使得细长管内孔的电镀液能及时的循环流动，加快电镀液的流动速度，及时带走副反应产生的气体，降低了细长管内孔电镀液自上而下产生的电阻降，提升了深孔各部位电流均匀性，减小了镀铬后内孔两端直径锥差；

4、封闭式的管道循环系统防止电镀过程中产生的铬雾扩散到环境中，避免了对环境的腐蚀和污染；

5、大幅提升了产品的加工质量和使用性能，具有较高的经济效益和社会价值。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的上支架结构示意图；

图3是本发明的下支架结构示意图；

图4是本发明的阳极钢丝拉紧机构结构示意图；

图5是本发明的上自定心弹性夹套结构示意图；

附图标记

附图中，1为上支架升降机构，2为上支架，3为细长管(工件)，4为阳极钢丝，5为下支架，6为阳极钢丝拉紧机构，7为独立电源系统，8为电镀液，9为电镀槽，10为管道循环系统，11为控制系统

21为上支架本体；22为l型通道；23为密封垫圈a；24为上自定心弹性夹套；25为上支架挡块；26为阳极钢丝自定心绝缘塞；

41为圆锥形头部；

51为下支架挡块，52为下支架本体，53为阳极钢丝下绝缘塞，54为密封垫圈c，55为绝缘材料压紧螺钉，56为下自定心弹性夹套，57为密封垫圈b，58为十字型通道；

61为自定心卡盘，62为液压缸，63为液压缸活塞；

71为阳极导线，72为阴极导线；

10-1为进液管道，10-2为排液管道，10-3为水泵，10-4为电磁阀，10-5为流量计；

21-1为上支架本体下腔室的锥形孔

24-1为密封圈，24-2为上自定心弹性夹套圆锥部，24-3为金属垫圈；

52-1为下支架本体上腔室的锥形孔；

53-1为阳极钢丝下绝缘塞的锥形孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。

参见图1-图5，一种细长管零件单件配独立电源供电及流动镀铬装置，用于对细长管深孔内壁进行镀铬，包括上支架2和下支架5，所述上支架2和下支架5沿竖向放置，上支架2、下支架5之间夹持有细长管3，所述上支架2、下支架5和细长管3的中心孔内穿设有阳极钢丝4，镀铬时，上支架2和下支架5分别与细长管3两端通过孔轴配合方式安装在一起，确保细长管3装夹在镀铬装置上呈竖直摆放状态，使得电镀液能够均匀充满细长管3内孔中，且能够沿细长管3内孔由下往上流动，及时循环补充消耗的电镀液和排放电镀过程中产生的氢气和氧气；

本镀铬装置还包括上支架升降机构1，固定安装于上支架2一侧，通过控制系统11控制上支架升降机构1带动上支架2上下移动，使上支架2中上自定心弹性夹套24能够以手动或自动的方式上下移动，实现夹持和夹紧细长,3的功能，使细长管3轴线与阳极钢丝4轴线同轴；

如图4所示，阳极钢丝拉紧机构6，设置于下支架5下方，用于夹持阳极钢丝4，并使得阳极钢丝4具有自定心作用，所述阳极钢丝4的下端伸入阳极钢丝拉紧机构6的中心孔内；如图4所示，所述阳极钢丝拉紧机构6包括自定心卡盘61和设置于自定型卡盘51下方的连接卡盘的液压缸62，自定心卡盘61用于夹持阳极钢丝4，并使得阳极钢丝4具有自定心作用，所述液压缸62通过液压缸活塞63推拉作用使自定心卡盘61带动阳极钢丝4，将阳极钢丝4拉直、拉紧。

独立电源系统7，即每一件细长管配一个独立的电源，该系统设置于下支架5旁侧，电源正极通过阳极导线71与阳极钢丝拉紧机构6连接，电源负极通过阴极导线72与下支架5连接，为单件细长管提供独立电源供电；

管道循环系统10和电镀槽9，设置于上支架2和下支架5旁侧，所述电镀槽9内容纳电镀液8，所述管道循环系统10用于连接上支架2、下支架5和电镀槽9，将电镀槽9内的电镀液8由下支架5进入，向上注入细长管3内，由上支架2流出并返回电镀槽9内，形成流动循环回路；

控制系统11，分别与上支架升降机构1、独立电源系统7、管道循环系统10和阳极钢丝拉紧机构6电性连接，用于控制上支架升降机构1的上下移动以及独立电源系统7、管道循环系统10和阳极钢丝拉紧机构6的启动或停止。

如图2、图5所示，在本实施例中，所述上支架2包括上支架本体21、固定连接在上支架本体21下方的上支架挡块25和由上至下依次设置于上支架本体21内的阳极钢丝自定心绝缘塞26、密封垫圈a23和上自定心弹性夹套24，所述上支架本体21的中心处沿竖向设置有上腔室和下腔室，所述上腔室用于容纳阳极钢丝自定心绝缘塞26，对阳极钢丝4限位并确保阳极钢丝自定心，所述下腔室内容纳密封垫圈a23和上自定心弹性夹套24，所述上自定心弹性夹套24在夹持力作用下沿径向张开或收紧，对细长管3夹紧或松开并对细长管3一端限位，使细长管3轴线与阳极钢丝4轴线同轴，所述上腔室和下腔室之间设有l型通道22，用于电镀液8自下而上循环流动，l型通道22的一端延伸至上支架本体21侧壁，与管道循环系统10连接，所述上支架挡块25用于限制上自定心弹性夹套24向下移动的行程，避免装卸细长管时掉落，上支架本体21的上腔室为上圆下锥形结构，与阳极钢丝自定心绝缘塞26配合，阳极钢丝自定心绝缘塞26对阳极钢丝4向下装配进行导向和自定心，所述上自定心弹性夹套24的中心孔内紧配合有金属垫圈24-3和密封圈24-1，所述密封圈24-1套设在金属垫圈24-3的下端，金属垫圈24-3的内孔直径与细长管3内孔直径一致，使电镀时细长管两端孔内电场线保持与内孔状态一致，所述密封圈24-1用于密封，防止电镀液外泄，上支架本体21的下腔室底部设有锥形孔21-1，与上自定心弹性夹套的圆锥部24-2配合，形成自定心。

如图3所示，在本实施例中，所述下支架5包括下支架本体52、设置于下支架本体52上方的下支架挡块51和由上至下依次设置于下支架本体52内的下自定心弹性夹套56、密封垫圈b57、阳极钢丝下绝缘塞53、密封垫圈c54和绝缘材料压紧螺钉55，所述下支架本体52的中心处沿竖向设有上腔室和下腔室，所述上腔室用于容纳下自定心弹性夹套56和密封垫圈b57，所述下自定心弹性夹套56用于夹紧或松开细长管3并对细长管的另一端限位，使细长管3轴线与阳极钢丝4轴线同轴，所述密封垫圈b57用于防止电镀液8泄露，所述下腔室内容纳阳极钢丝下绝缘塞53、密封垫圈c54和绝缘材料压紧螺钉55，三者共同起到绝缘、密封作用，并对阳极钢丝4装配形成导向，所述上腔室和下腔室之间贯通有十字型通道58，用于电镀液8自下而上循环流动，十字型通道58的其中一端延伸至下支架本体52侧壁，与管道循环系统10连接，所述下支架挡块51用于限制下自定心弹性夹套56向上移动的行程，避免其在装卸过程中拔出掉落，所述下支架本体52的上腔室顶部设有锥形孔52-1，与下自定心弹性夹套56的圆锥部配合，形成自定心，所述阳极钢丝下绝缘塞53的上部设有锥形孔53-1，对阳极钢丝4向下装配进行导向，内部中心设有通孔，与阳极钢丝4配合，所述下自定心弹性夹套56的中心孔内紧配合有金属垫圈24-3和密封圈24-1，所述密封圈24-1套设在金属垫圈24-3的上端，金属垫圈24-3的内孔直径与细长管3内孔直径一致，使电镀时细长管两端孔内电场线保持与内孔状态一致，所述密封圈24-1用于密封，防止电镀液外泄。

所述管道循环系统10包括进液管道10-1、排液管道10-2、水泵10-3、电磁阀10-4和流量计10-5，所述进液管道10-1与下支架本体的十字型通道58连接，排液管道10-2与上支架本体的l型通道22连接，所述水泵10-3设置于电镀槽9内，用于将电镀液8从电镀槽9内抽出送入进液管道10-1，所述电磁阀10-4和流量计10-5设置于进液管道10-1上，电磁阀10-4用于开启或关闭供液/排液，流量计10-5用于控制电镀液8流量大小，通过进液管道10-1将电镀液8由下向上注入细长管3内孔，并向上由排液管道10-2流出，循环至电镀槽9内。

本发明中所述的细长管3，为一圆柱形细长管类零件，是本装置要电镀加工的工件。

本发明中的阳极钢丝4，是表面层由惰性金属材料制成的圆柱形阳极，避免在电流作用下溶解，上端设置为圆锥形头部41，所述阳极钢丝自定心绝缘塞26的顶部沿轴向设有与阳极钢丝圆锥形头部41相配合的锥孔，使阳极钢丝4向下装配时形成自定心。

本发明镀铬装置结构简单，操作方便，便于实施自动化生产，其中，单件细长管配独立电源供电方式避免了传统多件细长管配一个电源供电造成的不同工件间电流分配不均匀现象；采用专用流动镀铬装置，加快了镀铬液的循环流动，提升了细长管内不同深度溶液电阻的均匀一致性，是确保细长管深孔内壁各部位电流密度、电流效率及金属铬沉积速率均匀一致性的重要举措，整个电镀过程镀液在密闭的管道中循环，防止铬雾扩散到空气中，减少了环境污染，提升了环保能力。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。