专利名称：一种电化学去毛刺设备及其去毛刺工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及表面处理技术领域，特别是涉及电化学去毛刺设备及其去毛刺工艺。
背景技术：
镁合金以镁为基加入其他元素组成的合金。由于其具有如下优点(1)、镁 合金的 比重虽然比塑料重，但是，单位重量的强度和弹性率比塑料高，所以，在同样的强度零部件 的情况下，镁合金的零部件能做得比塑料的薄而且轻。另外，由于镁合金的比强度也比铝合 金和铁高，因此，在不减少零部件的强度下，可减轻铝或铁的零部件的重量；(2)、镁合金相 对比强度(强度与质量之比)最高。比刚度(刚度与质量之比)接近铝合金和钢，远高于 工程塑料；(3)、在弹性范围内，镁合金受到冲击载荷时，吸收的能量比铝合金件大一半，所 以镁合金具有良好的抗震减噪性能；⑷、镁合金熔点比铝合金熔点低，压铸成型性能好。镁 合金铸件抗拉强度与铝合金铸件相当，一般可达250MPA，最高可达600多Mpa。屈服强度， 延伸率与铝合金也相差不大；(5)、镁合金还个有良好的耐腐蚀性能，电磁屏蔽性能，防辐射 性能，可做到100%回收再利用；(6)、镁合金件稳定性较高压铸件的铸造行加工尺寸精度 高，可进行高精度机械加工；(7)、镁合金具有良好的压铸成型性能，压铸件壁厚最小可达 0. 5mmο另外还有高的导热和导电性能、无磁性、屏蔽性好和无毒的特点。因而被广泛应 用，达到轻量化的目的。尤其是在手机电话，笔记本电脑上的液晶屏幕的尺寸年年增大，在它们的枝撑框 架和背面的壳体，镁合金的应用逐渐成为热门。但是，由于手机、笔记本等工件小，而且磨 具成型后，其工件上的留下的毛刺，尤其是复杂的内腔部位、或是交叉孔相贯线等地方的毛 刺，都是较难处理的，传统的工艺只能是手工处理；工作量非常大；即使人手不断增加，由 于人员的熟练程度和操作手法的不同，也会导致产品的品质不稳定，返工效率高；而且经 过研磨生产完成后，流到后工序会带来很多人为问题，例如碰伤、划伤、过磨、毛刺加工不 到位等。手工处理一方面可达性差，另一方面效率低下，尤其是在手工磨锉的过程中，由于 镁合金的活泼性，容易产生安全隐患。为此人们做了大量研究，其中，中国专利申请号为 200580031236. 0的专利文献，就公开了一种电化学加工工具和使用该电化学加工工具加工 产品的方法，其包括电极体，该电化学加工工具和相关联的方法，利用电化学加工用槽加工 电极和去毛刺电极进行毛刺处理，使用所述电化学加工工具和相关联的方法加工出的座套 具有径向动压产生槽、轴向动压产生槽和去除了毛刺的油池。所述座套可用在用于硬盘驱 动器的主轴马达的流体动压轴承中。虽然该文献利用机械代替人工，但是设备较为复杂，去 处毛刺的过程中容易击穿工件；尤其是不适合应用在镁合金铸件上。
发明内容
本发明的目的之一在于，提供一种低成本、高效率的电化学去毛刺设备。本发明的目的之二在于，提供利用上述设备去毛刺的方法。
本发明是通过以下技术方案来实现的电化学去毛刺设备，包括工作台和可自由移动的工装治具；所述工作台包括电气 控制系统、拿取工装治具的操作窗口和连接阳极的电极；所述工装治具包括底座治具和能 与底座扣合的顶盖治具；所述底座治具上设有可容纳电解液的凹槽，凹槽内设有入水口，入水口穿通底座 治具侧壁与外部入水管相连；底座治具与顶盖治具之间设有导电装置，导电装置通过连接件固定在顶盖治具 上，导电装置一侧设有电极连接件；所述顶盖治具置垂直于底座治具方向设有至少一个治具通孔；每个通孔内设有管 状紫铜电极。所述导电装置上对应于顶盖治具上的治具通孔处，也设有通孔，紫铜电极的一端 设在导电装置上的通孔内，另一端设在顶盖治具的通孔内。所述导电装置为一块能覆盖住凹槽口的电极铜板。所述紫铜电极，设在顶盖治具的通孔内的一端，紫铜电极的端顶低于顶盖治具背 离导电装置一侧的通孔顶端面0. 2 1mm。所述紫铜电极管内设有管状填料。所述底座治具凹槽内还设有出水口，出水口穿通底座治具侧壁与外部排水管相 连。使用上述电化学去毛刺设备去毛刺的工艺方法，制备步骤如下步骤一、先将工装治具的底座治具、导电装置和顶盖治具安装好，将底座治具上与 外水管相连；步骤二、将工装治具通过工作台的操作窗口放置在工作台的电胶底座上，将导电 装置上的电极连接件与负极连接；步骤三、将合金铸件放置在顶盖治具背离导电装置一侧上，使得合金铸件上相应 的毛刺对应置于紫铜电极处；步骤四、打开阀门，使电解液依次通过入水管、入水口流入到底座治具的凹槽中；步骤五、打开电源，利用电化学处理毛刺；处理过程中，电压控制在10 17v，处理 时间控制在6 40秒，pH控制在6 9 ；步骤六、从工装治具上取下经过电化学处理过的合金铸件进行清洗处理，先将合 金铸件置于清洗液中清洗3 6秒，接着置于清水中清洗3 6秒，然后用碱溶液清洗3 6秒，最后再用清水清洗3 6秒；步骤七、烘干，完成去毛刺工序。步骤四中所述电解液为硝酸钠、氯化钠或碳酸钠中的一种或几种混合的盐溶液， 其中盐与水的重量比为1 3。步骤四中所述电解液为硝酸钠溶液。步骤五中所述清洗液按重量百分比计算，为45% 80%硝酸和20% 55%氢氟 酸的混合溶液。步骤五中所述碱溶液为氢氧化钠溶液。本发明主要采用电化学去毛刺，去毛刺设备包括工作台和可自由移动的工装治具；工作台包括拿取工装治具的操作窗口、连接阳极的电极；工装治具包括底座治具和能 与底座扣合的顶盖治具；由于工装治具上连接的是阴极，工作台的顶部连接阳极，而且及紫 铜电极的端顶低于顶盖治具背离导电装置一侧的通孔顶端面0. 2 1mm，结合毛刺的长短 协调放电时间，除了能使得合金铸件在去毛刺的过程中，不容易被电击穿；紫铜电极管内设 有管状填料，一方面能使紫铜电极管在反复使用过程中，不会变形，另一方面保护了紫铜电 极内部不受腐蚀，，延长使用寿命。本发明保护了合金铸件的完整性外，还具有如下优点
(1)、电化学去毛刺机利用金属电化学加工技术，在专门设计工装治具系统中，工 件和电极分别与电源的正负极相连，在电场和电解液的作用下，两极产生电荷交换，实现特 定部位的“离子去除”，达到去毛刺、倒圆、抛光和成型等工艺要求；(2)、电解液自动循环过滤重复使用，过滤后的淤泥和残渣挤压成一块块饼状，直 接取出进行回收，环保不会有其他污染；(3)、电气控制系统由电源主回路、PLC控制电路、操作控制电路、可控驱动电路及 信号采集检测电路组成，可实现参数存储和调用；(4)、提高工作效率的同时降低了生产和劳力成本；目前使用该设备对产品的顶针和孔径去毛刺，每个循环不超过1分钟可以完成， 参数调整好后，重复性好，保证产品质量稳定。基本上解决了人工去毛刺工作，可以不需要 使用锉刀，无需启动工件加工，对车间长期的固定耗材可以节省掉。按照目前改进，生产线 人员可以解决去顶针毛人员，做好产品内人员以及模线人员，只对产品进行周边进行处理 即可。一笔记本为例，处理相同的部位毛刺，每班5人10小时生产成品280片，使用电化学 去毛刺机后每班1人10小时生产成品1880片，工作效率提高30倍以上。总之，本发明不但设备和工艺都较为简单，而且大大降低了生产成本，对环境友 好；尤其是特别适合镁合金这种相对特殊的材质所成型的铸件上的毛刺，当然，本发明同时 也适合其他合金铸件的去毛刺。说明书附1为本发明在使用状态下的示意图；图2为本发明电化学去毛刺设备的工装治具的立体分解图；图3为本发明电化学去毛刺设备的导电装置顶盖治具的立体图；图4为本发明电化学去毛刺设备的导电装置顶盖治具的另一种实施例的立体图；图5为本发明电化学去毛刺设备的导电装置顶盖治具的再一种实施例的立体图；图6为图2中A处的放大图；图7为图3中B处的放大图。具体的实施方式下面结合具体实施方式
对本发明作进一步的详细说明，以助于本领域技术人员理 解本发明。实施例1电化学去毛刺设备，包括工作台1和可自由移动的工装治具2;工作台1，见
图1，包括拿取工装治具2的操作窗口 13、电气控制系统14、连接阳极 的电极12和能摆放支撑工装治具2的木胶底座11，操作窗口 13开设在工作台外框10的一 个侧面，电气控制系统14、电极12和木胶底座11都设置在工作台外框内部，其中，连接阳极的电极12设置在外框10顶部内侧，并与木胶底座11相对应，电气控制系统14的人机界面 设置在外框10外表侧；工装治具2，见图2，包括底座治具21、导电装置3和能与底座扣合的顶盖治具22 ； 底座治具21上设有可容纳电解液的凹槽213，凹槽213 —侧壁处设有入水口 211，入水口 211穿通底座治具21侧壁与外部入水管9相连，凹槽213底部处设有出水口 212，出水口 212穿通底座治具21侧壁与外部排水管相连；导电装置3为一块电极铜板，见图3导电装 置3通过连接件4固定在顶盖治具22上，导电装置3 —侧设有电极连接件31，导电装置3 垂直于底座治具21方向设有多个通孔333，与导电装置3通孔333相对应处，也设有治具通 孔222 ；每个通孔内设有管状紫铜电极223，紫铜电极223的一端设在导电装置3上的通孔 内333，另一端设在顶盖治具22的通孔222内，紫铜电极223的端顶低于顶盖治具背离导 电装置3 —侧的通孔顶端面0. 2mm，见图6，即a = 0. 2mm。紫铜电极3的管内填充有管状 的填料224，即紫铜电极3内设有填料224，填料224上设有可以流通电解液的过液孔225。 填料224，一方面能使紫铜电极管223在反复使用过程中，不会变形，另一方面保护了紫铜 电极223内部不受腐蚀，延长使用寿命。使用上述电化学去毛刺设备去毛刺的工艺方法，制备步骤如下步骤一、先将工装治具2的底座治具21、导电装置3和顶盖治具22安装好，将底座 治具22上与外水管相连；步骤二、将工装治具2通过工作台1的操作窗口 13放置在工作台的电胶底座11 上，将导电装置3上的电极连接件31与负极连接；步骤三、将合金铸件5放置在顶盖治具22背离导电装置3 —侧上，使得合金铸件 上相应的毛刺对应置于紫铜电极223处；步骤四、打开阀门，使硝酸钠电解液依次通过入水管9、入水口 211流入到底座治 具的凹槽213中；步骤五、打开电源，利用电化学处理毛刺；处理过程中，电压控制在10v，处理时间 控制在6秒，pH控制在6 ；步骤六、从工装治具2上取下经过电化学处理过的合金铸件5进行清洗处理，先将 合金铸件5置于80%硝酸和20%氢氟酸的混合溶液中清洗3秒，接着置于清水中清洗3秒， 然后用氢氧化钠碱溶液清洗3秒，最后再用清水清洗3秒；步骤七、烘干，完成去毛刺工序。最后将合金铸件送入下一工序进行化成处理。实施例2电化学去毛刺设备，包括工作台1和可自由移动的工装治具2;工作台1，见图1，包括拿取工装治具2的操作窗口 13、电气控制系统14、连接阳极 的电极12和能摆放支撑工装治具2的木胶底座11，操作窗口 13开设在工作台外框10的一 个侧面，电气控制系统14、电极12和木胶底座11都设置在工作台外框内部，其中，连接阳极 12的电极设置在外框10顶部内侧，并与木胶底座11相对应，电气控制系统14的人机界面 设置在外框10外表侧；工装治具2，见图2，包括底座治具21、导电装置3和能与底座扣合的顶盖治具22 ； 底座治具21上设有可容纳电解液的凹槽213，凹槽213 —侧壁处设有入水口 211，入水口211穿通底座治具21侧壁与外部入水管9相连，凹槽213底部处设有出水口 212，出水口 212 穿通底座治具21侧壁与外部排水管相连；导电装置3为一块电极铜板32和电线33组成， 见图4 ；电极铜板通过连接件4固定在顶盖治具上，导电装置3 —侧设有电极连接件31，电 极铜板垂直于底座治具21方向设有多个通孔333，对应具电极铜板上通孔处，顶盖治具22 上也设有治具通孔222 ；每个通孔内设有管状紫铜电极223，紫铜电极223的一端设在导电 装置3上的通孔333内，另一端设在顶盖治具22的通孔222内，紫铜电极223的端顶低于 顶盖治具22背离导电装置3 —侧的通孔顶端面0. 6mm,即a = 0. 6mm。紫铜电极的管内填 充有管状的填料224，即紫铜电极内设有填料224，填料224上设有可以流通电解液的过液 孔225。填料224，一方面能使紫铜电极管223在反复使用过程中，不会变形，另一方面保护 了紫铜电极内部不受腐蚀，延长使用寿命。其中，由于铸件5上毛刺的相对位置差异，为了节约电极铜板32成本，在没有被揽 括在电极铜板上的部分毛刺，可以通过导电电线31将穿过顶盖治具的紫铜电极与电极铜 板连接。使用上述电化学去毛刺设备去毛刺的工艺方法，制备步骤如下步骤一、先将工装治具2的底座治具21、导电装置3和顶盖治具22安装好，将底座 治具22上与外水管相连；步骤二、将工装治具2通过工作台1的操作窗口 13放置在工作台的电胶底座11 上，将导电装置3上的电极连接件31与负极连接；步骤三、将合金铸件5放置在顶盖治具22背离导电装置3 —侧上，使得合金铸件 5上相应的毛刺对应置于紫铜电极处223 ；步骤四、打开阀门，使硝酸钠电解液依次通过入水管9、入水口 211流入到底座治 具的凹槽213中；步骤五、打开电源，利用电化学处理毛刺；处理过程中，电压控制在17v，处理时间 控制在30秒，pH控制在7 ；步骤六、从工装治具2上取下经过电化学处理过的合金铸件5进行清洗处理，先将 合金铸件5置于65%硝酸和35%氢氟酸的混合溶液中清洗4秒，接着置于清水中清洗4秒， 然后用氢氧化钠碱溶液清洗4秒，最后再用清水清洗4秒；步骤七、烘干，完成去毛刺工序；送入下一工序进行化成处理。实施例3电化学去毛刺设备，包括工作台1和可自由移动的工装治具2;工作台1，见图1，包括拿取工装治具的操作窗口 13、电气控制系统14、连接阳极的 电极12和能摆放支撑工装治具的木胶底座11，操作窗口 13开设在工作台外框10的一个侧 面，电气控制系统14、电极和木胶底座11都设置在工作台外框10内部，其中，连接阳极的电 极12设置在外框10顶部内侧，并与木胶底座11相对应，电气控制系统14的人机界面设置 在外框10外表侧；工装治具2，见图2，包括底座治具21、导电装置3和能与底座扣合的顶盖治具22 ； 底座治具21上设有可容纳电解液的凹槽213，凹槽一侧壁处设有入水口 211，入水口 211穿 通底座治具21侧壁与外部入水管9相连，凹槽213底部处设有出水口 212，出水口 212穿通 底座治具21侧壁与外部排水管相连；导电装置为导电线33，顶盖治具22上垂直于底座治
8具方向设有多个通孔222，每个通孔内设有管状紫铜电极223，紫铜电极223的一端设在设 在顶盖治具22的通孔222内，另一端与导电线3相连，紫铜电极223的端顶低于顶盖治具 22背离导电装置3 —侧的通孔顶端面1mm，即a = 1mm。紫铜电极的管内223填充有管状 的填料224，即紫铜电极223内设有填料24，填料24上设有可以流通电解液的过液孔225。 填料，一方面能使紫铜电极管223在反复使用过程中，不会变形，另一方面保护了紫铜电极 223内部不受腐蚀，延长使用寿命。由于铸件上毛刺的相对位置差异，为了节约电极铜板成本，对于毛刺少且毛刺之 间距离大的合金铸件，可以通过导电电线将穿过顶盖治具22的紫铜电极223与电极铜板连接。使用上述电化学去毛刺设备去毛刺的工艺方法，制备步骤如下步骤一、先将工装治具2的底座治具21、导电装置3和顶盖治具安装好，将底座治 具21上与外水管9相连；步骤二、将工装治具2通过工作台的操作23窗口放置在工作台的电胶底座11上， 将导电装置上的电极连接件31与负极连接；步骤三、将合金铸件5放置在顶盖治具22背离导电装置3 —侧上，使得合金铸件 上相应的毛刺对应置于紫铜电极223处；步骤四、打开阀门，使碳酸钠电解液依次通过入水管9、入水口 211流入到底座治 具的凹槽213中；步骤五、打开电源，利用电化学处理毛刺；处理过程中，电压控制在14v，处理时间 控制在40秒，pH控制在9 ；步骤六、从工装治具2上取下经过电化学处理过的合金铸件5进行清洗处理，先将 合金铸件5置于45%硝酸和55%氢氟酸的混合溶液中清洗6秒，接着置于清水中清洗6秒， 然后用氢氧化钾碱溶液清洗6秒，最后再用清水清洗6秒；步骤七、烘干，完成去毛刺工序；送入下一工序进行化成处理。上述实施例，只是本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明实施范围，故凡以本 发明权利要求所述的特征、结构及原理所做的等效变化或修饰，均应包括在本发明权利要 求范围之内。
权利要求
一种电化学去毛刺设备，包括工作台和可自由移动的工装治具；所述工作台包括电气控制系统、拿取工装治具的操作窗口和连接阳极的电极；其特征在于所述工装治具包括底座治具和能与底座扣合的顶盖治具；所述底座治具上设有可容纳电解液的凹槽，凹槽内设有入水口，入水口穿通底座治具侧壁与外部入水管相连；底座治具与顶盖治具之间设有导电装置，导电装置通过连接件固定在顶盖治具上，导电装置一侧设有电极连接件；所述顶盖治具置垂直于底座治具方向设有至少一个治具通孔；每个通孔内设有管状紫铜电极。
2.根据权利要求1所述的电化学去毛刺设备，其特征在于所述导电装置上对应于顶 盖治具上的治具通孔处，也设有通孔，紫铜电极的一端设在导电装置上的通孔内，另一端设 在顶盖治具的通孔内。
3.根据权利要求1所述的电化学去毛刺设备，其特征在于所述导电装置为一块能覆 盖住凹槽口的电极铜板。
4.根据权利要求1所述的电化学去毛刺设备，其特征在于所述紫铜电极，设在顶盖治 具的通孔内的一端，紫铜电极的端顶低于顶盖治具背离导电装置一侧的通孔顶端面0. 2 Imm0
5.根据权利要求4所述的电化学去毛刺设备，其特征在于所述紫铜电极管内设有管 状填料。
6.使用上述电化学去毛刺设备去毛刺的工艺方法，其特征在于制备步骤如下 步骤一、先将工装治具的底座治具、导电装置和顶盖治具安装好，将底座治具上与外水管相连；步骤二、将工装治具通过工作台的操作窗口放置在工作台的电胶底座上，将导电装置 上的电极连接件与负极连接；步骤三、将合金铸件放置在顶盖治具背离导电装置一侧上，使得合金铸件上相应的毛 刺对应置于紫铜电极处；步骤四、打开阀门，使电解液依次通过入水管、入水口流入到底座治具的凹槽中； 步骤五、打开电源，利用电化学处理毛刺；处理过程中，电压控制在10 17v，处理时间 控制在6 40秒，pH控制在6 9 ；步骤六、从工装治具上取下经过电化学处理过的合金铸件进行清洗处理，先将合金铸 件置于清洗液中清洗3 6秒，接着置于清水中清洗3 6秒，然后用碱溶液清洗3 6秒， 最后再用清水清洗3 6秒；步骤七、烘干，完成去毛刺工序。
7.根据权利要求6所述去毛刺的工艺方法，其特征在于步骤四中所述电解液为硝酸 钠、氯化钠或碳酸钠中的一种或几种混合的盐溶液，其中盐与水的重量比为1 3。
8.根据权利要求6所述去毛刺的工艺方法，其特征在于步骤四中所述电解液为硝酸 钠溶液。
9.根据权利要求6所述去毛刺的工艺方法，其特征在于步骤五中所述清洗液按重量 百分比计算，为45% 80%硝酸和20% 55%氢氟酸的混合溶液。
10.根据权利要求6所述去毛刺的工艺方法，其特征在于步骤五中所述碱溶液为氢氧 化钠溶液。
全文摘要
本发明涉及表面处理技术领域，特别是电化学去毛刺设备及其去毛刺工艺，本发明主要是利用电化学来去除铸件上的毛刺，去毛刺设备包括工作台和可自由移动的工装治具；工作台包括拿取工装治具的操作窗口、连接阳极的电极；工装治具包括底座治具和能与底座扣合的顶盖治具；由于工装治具上连接的是阴极，工作台的顶部连接阳极，紫铜电极的端顶低于顶盖治具背离导电装置一侧的通孔顶端面0.2～1mm，本发明不但能大大提高工作效率，节约劳动成本，而且合金铸件在去毛刺的过程中，不容易被电击穿，保护了合金铸件的完整性。
文档编号B23H3/04GK101862871SQ20101020878
公开日2010年10月20日 申请日期2010年6月24日 优先权日2010年6月24日
发明者陈太行 申请人:东莞东运镁业有限公司