零件内腔面导电氧化设备的设计及处理工艺

宋福平　金波　王博爽

【摘 要】针对铝制零件的内腔面处理方法，系统的介绍了导电氧化的设备的结构、操作工艺、控制系统。同时，为类似设备的设计提供了可借鉴的方向，对行业发展有一定的指导意义。

【关键词】导电氧化；控制系统；自动化

0.引言

随着现代化工业的发展，对于铝材质内部循环腔体的处理方法没有受到社会的高度关注，目前还是采用手工处理的方法，不能很好的起到内部腔体的表面处理要求，而且能够自动处理内部腔体导电氧化的的自动化设备几乎没有。

1.设备的整体情况及处理工艺

该设备用于处理铝合金材质冷却板内部循环通道，能够完成产品通道的除油清洗、碱洗、酸洗、导电氧化液洗等处理过程，整个设备分四个工位，每个工位之间人工更换工件，设备在单个工位内的每个动作运行时间可设定并可以在显示器上显示，单个动作定时结束后自动切换启动下一动作各动作可自动操作完成。

该设备主要由设备底座、除油系统总成、碱洗系统总成、酸洗系统总成、导电氧化液处理系统总成、上部护罩总成、气动装置、溶液移动车总成。

工作站底座：采用铝型材框架，下部安装脚轮，便于小距离平整地面移动；台面板采用碳钢板表面镀镍，且中间面板上表面安装有不锈钢护板，整个中间面板倾斜安装，可引导误操作外溢的各种液体向下流动，流入下端的积液盒，积液盒下端安装有排污阀，对外泄的废液集中处理；四周安装喷塑的对开门和挡板；设置有工件摆放台，小部件摆放平台等。

除油系统总成：将待除油的工件装卡在限位托盘内，人工操作夹紧工件，确认各夹钳压紧无误后，点击触摸屏选定所需加工过程，设定好各项加工时间，若不设定系统默认初次设定时间。按下启动按钮，导向气缸推动连接触头；到位后电磁阀开启气动隔膜除油液泵启动，循环除油液，循环时间5分钟；满足设定时间后泵停止工作，电磁阀切换系统管路走向，接入压缩空气，对整个管路进行高压空气吹洗5秒；时间满足后电磁阀换向，水泵启动进行水清洗15秒；电磁阀换向高压空气吹洗5秒，电磁阀换向，连接触头缩回；系统鸣笛提示，除油工序加工完成。

碱（氢氧化钠25g/L、碳酸钠30g/L、磷酸钠30g/L、OP乳化剂1ml/L）洗系统总成：将待碱洗的工件装卡在限位托盘内，人工操作夹紧工件，确认各夹钳压紧无误后，点击触摸屏选定所需加工过程，设定好各项加工时间，若不设定系统默认初次设定时间。点击运行，导向气缸推动连接触头，到位后系统通过温度传感器自动检测碱液箱内温度是否在到60至70℃之间，若未达到目标温度，系统对碱液进行加热，碱液箱加热方式采用水浴加热；达到所需温度后耐碱气动隔膜泵启动，循环热的碱液，循环时间55秒；满足设定时间后泵停止工作，电磁阀切换系统管路走向，接入压缩空气，对整个管路进行高压空气吹洗5秒；时间满足后电磁阀换向，水泵启动进行水清洗15秒，电磁阀换向高压空气吹洗5秒，电磁阀换向，连接触头缩回；系统鸣笛提示，碱洗工序加工完成。

酸（硝酸500ml/L）洗系统总成：将待酸洗的工件装卡在限位托盘内，人工操作夹紧工件，确认各夹钳压紧无误后，点击触摸屏选定所需加工过程，设定好各项加工时间，若不设定系统默认初次设定时间。点击运行，导向气缸推动连接触头，到位后耐酸气动隔膜泵启动，循环酸液，循环时间30秒；满足设定时间后泵停止工作，电磁阀切换系统管路走向，接入压缩空气，对整个管路进行高压空气吹洗5秒，时间满足后电磁阀换向，水泵启动进行水清洗30秒，电磁阀换向高压空气吹洗5秒，电磁阀换向，连接触头缩回；系统鸣笛提示，酸洗工序加工完成。

电解液处理系统总成：将待导电氧化处理的工件装卡在限位托盘内，确认各夹钳压紧无误后，点击触摸屏选定所需加工过程，设定好各项加工时间，不设定时间系统默认为初次设定时间。点击运行，导向气缸推动连接触头，到位后系统自动检测导电氧化液箱内温度是否在15至35℃之间，若未达到目标温度，系统对导电氧化液进行加热，导电氧化液箱加热方式采用水浴加热；达到所需温度后导电氧化液泵启动，循环导电氧化液，循环时间6分55秒，满足设定时间后泵停止工作，电磁阀切换系统管路走向，接入压缩空气，对整个管路进行高压空气吹洗5秒；时间满足后电磁阀换向，去离子洗液泵启动进行清洗30秒，电磁阀换向高压空气吹洗5秒，电磁阀换向，连接触头缩回；系统鸣笛提示，酸洗工序加工完成。

上部护罩總成：采用铝型材为框架，安装有机玻璃为护板，前部有两组对开门，防止工作时各种液体溅到人体，并且设置工艺看板、照明灯、触摸屏安装架及提示灯塔等。

气动装置：考虑到设备的工作环境及设备自身需要，系统需配备外部气源或者对设备配备压缩机，气源处理装置、电磁换向阀、调速阀、压力继电器等零部件。

溶液移动车总成：整车以铝型材为框架主体，下端安装有脚轮，方便配合设备整体移动，车身承载8个溶液箱体，每个箱体容积不小于90L；酸液及碱液箱体配备水浴加热系统，对箱内液体进行加热与保温；所有箱体材质选用316不锈钢，且内壁涂有聚四氟乙烯涂层，防止腐蚀性液体直接对箱体腐蚀。

2.设备的控制系统

控制核心采用可编程控制器（简称PLC）控制，采用LAD语言编程并有详尽准确的符号说明，并配备触摸屏，方便操作与显示，温度传感器通过模拟量通道与PLC连接，PLC与触摸屏的连接采用PROFIBUSDP总线的连接方式。

触摸屏界面包括自动操作画面、手动选择画面、报警画面、系统画面和I/O状态监视画面，设备人机界面操作风格可与工厂原有设备保持一致。（需甲方提供清晰的要求）。

系统有手动、自动两种操作模式，处于手动模式时，操作人员可以启停单个执行机构；处于自动模式时，可以设定各项加工时间（若不设定系统默认初次设定时间），并按设定时间进行自动运行；两种操作模式可以通过选择开关或触摸屏操作来互相转换。

设备具有安全保护、报警和自动停机功能，在系统总进气口装有压力传感器实时监控系统压力，如果气体压力小于设备正常工作需要的气体压力值，控制系统停止设备工作并报警，安全继电器构成安全回路，并配备手动急停按钮，紧急情况下设备切断输出执行电源、气源，确保设备人员安全。

3.结语

该机集成了现代自动化的新技术，实现了板材内部腔体的导电氧化的繁琐作业，替代了原来的手工操作，减小人工操作的失误，在提高内部腔体处理质量的同时极大的提高了这类处理的安全可靠性和劳动生产率，并降低了工人的劳动强度。 [科]

【参考文献】

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