一种零件内孔修复用电刷镀装置的制作方法

本申请是申请号为201510213150.5，申请日为2015年4月29日，发明创造名称为“零件内孔修复用电刷镀装置及方法”的发明专利申请的分案申请。

本发明涉及电刷镀技术的金属表面工程领域，具体涉及一种适用于内孔损伤零件修复和再制造的零件内孔修复用电刷镀装置及方法。

背景技术：

电刷镀技术是表面再制造技术中电镀的一种，它是利用电化学沉积方法在金属工件表面局部快速地得到高性能的平滑致密的电镀层。该技术可以恢复磨损零件的尺寸精度和几何形状精度，填补零件表面的划伤，提高零件表面的耐磨性、导电性、耐高温性和防腐性能。目前，电刷镀技术在航空航天、铁路交通、水力电力和石油化工等众多领域得到了广泛的应用，取得了显著的效益。

内孔类零件（如阀体内孔、发动机连杆、缸套等）在机械运动配合中起到重要的作用，与外圆类零件结合可实现相对运动和动力传递。零件内孔的失效主要是磨损和变形，造成内孔表面的配合尺寸偏差和性能下降。采用电刷镀技术修复内孔类零件是电刷镀技术的重要应用领域之一。但是，目前通常采用手工电刷镀对内孔类零件进行修复，其不足之处在于：手工电刷镀劳动强度大，刷镀工作效率低；电镀液喷淋方式不理想，使得镀液与修复部位接触不均匀，镀层质量不高。针对这一问题，目前已见采用电动方式自动实施零件内孔修复的电刷镀装置及方法，如公开号为cn101514468a、发明名称为“内孔类零部件电刷镀的装置及方法”的中国专利文献，即提供了一种对内孔类零部件通过电刷镀技术进行修复的装置和方法，然而，该方法存在一定的局限性和不足之处。因此，继续研发和设计更加实用、经济、高效的用于零件内孔修复的电刷镀装置和方法显得十分必要。

技术实现要素：

本发明的目的是：提供一种结构简单、安装调节待加工工件方便、电刷镀工作效率高且镀笔使用寿命长的零件内孔修复用电刷镀装置。

本发明的技术方案是：本发明的零件内孔修复用电刷镀装置，其结构特点是：包括支架、镀笔装夹组件、镀笔、驱动组件、刷镀电源和挡圈；

上述的支架包括底座、支撑腿、升降台和排液嘴；底座的上部设有一圈从上端面向下凹入的圆环形的废液回收槽，废液回收槽内设有上下向贯通的排液嘴安装孔；底座的中间位置设有上下向贯通的转轴安装孔；支撑腿固定安装在底座的下方；升降台包括升降杆和安装台；安装台的中部设有上下向贯通的安装孔；排液嘴固定安装在底座的废液回收槽的排液嘴安装孔内；

镀笔装夹组件包括装夹盘、平衡夹持件和安装连接柱；上述的装夹盘为扁圆柱体件，装夹盘上对称设有2个卡槽；平衡夹持件包括主体部、固定部和弹簧套；主体部上设有上下向贯通的内六角孔，作为镀笔安装通过孔；主体部和固定部通过弹簧套弹性连接；平衡夹持件设有相同的2套；平衡夹持件固定安装在装夹盘内；安装连接柱与装夹盘固定连接；镀笔装夹组件由其安装连接柱与升降台的安装台的安装孔相配合固定安装在安装台上；

镀笔包括夹持部、绝缘部、导电轴肩、工作部、镀液输入嘴和包套；夹持部、绝缘部、导电轴肩和工作部从上到下依次设置且相互连接构成一个整体；该整体的中轴线上设有镀液导入孔；镀液输入嘴固定设置在夹持部的上方；且镀液输入嘴与镀液导入孔相通；上述的包套为涤棉绒材质的中空圆柱体状件，包套包覆在工作部的外周面上；上述的夹持部为中间设有上下向圆形通孔的六角棱形体件，其外周尺寸与镀笔装夹组件的平衡夹持件的主体部的内六角孔相配合；绝缘部和导电轴肩均为中间设有上下向圆形通孔且整体呈圆柱形的一体件；绝缘部的上下两端分别与夹持部的下端以及导电轴肩的上端过盈配合固定连接；工作部为中间设有上下向圆形通孔且整体呈圆柱形的一体件，其周壁上设有喷液孔；工作部由其上端与导电轴肩的下端固定连接；上述的镀液导入孔由夹持部、绝缘部、导电轴肩和工作部各自的中间处的圆形通孔同轴紧密相连构成；镀笔设有2个，该2个镀笔在镀笔装夹组件的2套平衡夹持件上分别各固定安装1个；

驱动组件包括驱动电机、转轴、转台和工件固定件；驱动电机固定安装在底座的下端面上；转轴安装在底座的转轴安装孔内；转台为扁圆柱体件；转台的上端面上设有排液槽；上述的排液槽设有3个，该3个排液槽由转台的轴心处向边缘伸出，且该3个排液槽相互间的夹角为120°角；工件固定件为3只卡爪，该3只卡爪在3个排液槽间均匀设置；工件固定件固定设置在转台的上端面上；驱动电机通过转轴与转台传动连接；

刷镀电源用于工作时提供电刷镀电源；刷镀电源为可提供12v、14v和15v输出电压的直流电源；刷镀电源的正极与镀笔的导电轴肩电连接；刷镀电源的负极与驱动组件的转轴和转台电连接；

上述的挡圈为一体件，挡圈由圆环形底板和中空的圆柱体挡板一体组成；中空的圆柱体挡板由其下端与圆环形底板的外周一体连接；挡圈的底板上设有排液孔，挡圈由其圆环形底板安装在支架的底座的废液回收槽内，且挡圈的底板上的排液孔与支架的排液嘴的上端口相通。

一种上述的零件内孔修复用电刷镀装置用于零件内孔修复的加工方法，包括以下步骤：

①安装待加工工件和镀笔：

第一步：将经过机械修磨处理后的待加工工件置于驱动组件的转台的中间处的上端面上，通过工作固定件将待加工工件固定，且使得待加工工件的旋转中心线与转台的旋转中心线在同一轴线上；

第二步：将2个镀笔安装到镀笔装夹组件的平衡夹持件上，2个镀笔的工作部向下伸入待加工工件的内孔内，调节平衡夹持件在装夹盘上的位置，使得2个镀笔与待加工工件的内孔壁的间距符合设定的间距要求，再将镀笔装夹组件固定安装在支架的升降台上；调节升降台的上下位置，使得镀笔的上下向进给量符合加工要求；

②电净加工：

第一步：通过镀笔的镀液输入嘴和镀液导入孔输入电净液；

第二步：待镀笔的工作部的电净液喷液稳定后，接通驱动组件的驱动电机的电源，驱动电机通过转轴带动转台匀速转动，进而由转台带动待加工工件匀速转动；接通刷镀电源供电，此时镀笔为正极、待加工工件为负极，开始电净加工；完成后切断电源，清洗干净；

③弱活化加工：

第一步：通过镀笔的镀液输入嘴和镀液导入孔输入弱活化液；

第二步：待镀笔的工作部的弱活化液喷液稳定后，接通驱动组件的驱动电机的电源，驱动电机通过转轴带动转台匀速转动，进而由转台带动待加工工件匀速转动；接通刷镀电源供电，此时镀笔为正极、待加工工件为负极，开始弱活化加工；完成后切断电源，清洗干净；

④强活化加工：

第一步：通过镀笔的镀液输入嘴和镀液导入孔输入强活化液；

第二步：待镀笔的工作部的强活化液喷液稳定后，接通驱动组件的驱动电机的电源，驱动电机通过转轴带动转台匀速转动，进而由转台带动待加工工件匀速转动；接通刷镀电源供电，此时镀笔为正极、待加工工件为负极，开始强活化加工；完成后切断电源，清洗干净；

⑤电刷镀加工：

第一步：通过镀笔的镀液输入嘴和镀液导入孔输入刷镀液；

第二步：待镀笔的工作部的刷镀液喷液稳定后，接通驱动组件的驱动电机的电源，驱动电机通过转轴带动转台匀速转动，进而由转台带动待加工工件匀速转动；接通刷镀电源供电，此时镀笔为正极、待加工工件为负极，开始电刷镀作业；

⑥镀后处理：对电刷镀加工后的待加工工件进行满足尺寸和精度要求的后处理，即可得到修复好的内孔类零部件。

进一步的方案是：上述步骤①的第二步中，镀笔装夹组件可使2个镀笔的径向可调最大行程为300mm，可对内孔孔径300mm以内的待加工工件进行电刷镀加工。

进一步的方案是：上述步骤②中，刷镀电源供电电压为12v，镀笔与待加工工件间的相对运动速度为13m/min；加工时间为1.5min；步骤③中，刷镀电源供电电压为12v，镀笔与待加工工件间的相对运动速度为9m/min；加工时间为1min；步骤④中，刷镀电源供电电压为14v，镀笔与待加工工件间的相对运动速度为12m/min；加工时间优选1min；步骤⑤中，刷镀电源供电电压优选采用15v，镀笔与待加工工件间的相对运动速度优选为12m/min；加工时间优选10min。

本发明具有积极的效果：（1）本发明的零件内孔修复用电刷镀装置，结构相对简单，通过结构的设计，使得镀笔和待加工工件的安装方便，并且使得镀笔与待加工工件的内孔壁间的相对位置易于调节，从而使其易于使用。（2）本发明的零件内孔修复用电刷镀装置，通过支架、驱动电机、镀笔装夹组件和镀笔等的部件的结构和相对安装位置的设计，使得其在加工过程中稳定性好，从而可有效保证刷镀加工时的加工质量。（3）本发明的零件内孔修复用电刷镀装置，通过在镀笔的工作部上设置包套，一方面可使得刷镀液的喷射更加均匀，另一方面可有效减少镀笔磨损，延长镀笔的使用寿命。（4）采本发明的零件内孔修复用电刷镀装置对零件内孔进行修复，用时较短，加工效率较高且加工效果较好。

附图说明

图1为本发明的零件内孔修复用电刷镀装置的结构示意图，图中对局部进行了剖视；

图2为图1中镀笔装夹组件的结构示意图，图中还显示了其与镀笔的安装关系；

图3为图2中平衡夹持件的结构示意图；

图4为图3的b-b向剖视图；

图5为图1中镀笔的结构示意图，图中进行了局部剖视；

图6为图5中a处的放大结构示意图；

图7为图1中转台的结构示意图，图中还显示了其与工件固定件和待加工工件的安装关系。

上述附图中的附图标记如下：

支架1，底座11，支撑腿12，升降台13，升降杆13-1，安装台13-2，排液嘴14，

镀笔装夹组件2，装夹盘21，卡槽21-1，平衡夹持件22，主体部22-1，内六角孔22-1-1，固定部22-2，弹簧套22-3，套筒22-3-1，弹簧22-3-2，安装连接柱23，

镀笔3，夹持部31，绝缘部32，导电轴肩33，工作部34，喷液孔34-1，镀液输入嘴35，包套36，镀液导入孔37，

驱动组件4，驱动电机41，转轴42，转台43，排液槽43-1，工件固定件44，

刷镀电源5，

挡圈6，

待加工工件7。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

（实施例1）

见图1，本实施例的零件内孔修复用电刷镀装置，其主要由支架1、镀笔装夹组件2、镀笔3、驱动组件4、刷镀电源5和挡圈6组成。

支架1主要由底座11、支撑腿12、升降台13、排液嘴14和绝缘块组成。底座11本实施例中优选采用圆台件，底座11的上部设有一圈从上端面向下凹入的圆环形的废液回收槽，废液回收槽内设有上下向贯通的排液嘴安装孔；底座11的中间位置设有上下向贯通的转轴安装孔；支撑腿12固定安装在底座11的下方，用于将底座11支起脱离如地面或桌面等搁置基础。升降台13由升降杆13-1和安装台13-2组成；安装台13-2的中部设有上下向贯通的安装孔；安装台13-2可依托升降杆13-1上下向移动。排液嘴14固定安装在底座11的废液回收槽的排液嘴安装孔内。

参见图2至图4，镀笔装夹组件2主要由装夹盘21、平衡夹持件22和安装连接柱23组成。装夹盘21为扁圆柱体件，装夹盘21上对称设有2个卡槽21-1，卡槽21-1为中间处上下贯通的台阶状槽孔；平衡夹持件22设有结构相同的2套；平衡夹持件22主要由主体部22-1、固定部22-2和弹簧套22-3组成；主体部22-1为长方体件，主体部上设有上下向贯通的内六角孔22-1-1，作为镀笔安装通过孔；固定部22-2为整体呈长方体件；弹簧套22-3由套筒22-3-1和弹簧22-3-2组成；套筒22-3-1的左部固定安装在主体部22-1的右侧；套筒22-3-1的右部固定安装在固定部22-2的左侧；弹簧22-3-2设置在套筒22-3-1内，从而通过弹簧套22-3使得主体部22-1和固定部22-2弹性连接；安装时，固定部22-2的前后两侧与卡槽21-1的内侧紧配合；从而将固定部22-2在卡槽21-1内固定限位，弹簧套22-3作用于主体部22-1使得主体部22-1在卡槽21-1内相对于固定部22-2弹性伸缩。

安装时，2套平衡夹持件22在装夹盘21的2个卡槽21-1上分别各安装1套；镀笔装夹组件2由其安装连接柱23与升降台13的安装台13-2的安装孔相配合固定安装在升降台13的安装台13-2上。

参见图5和图6，镀笔3主要由夹持部31、绝缘部32、导电轴肩33、工作部34、镀液输入嘴35和包套36组成。

夹持部31为中间设有上下向圆形通孔的六角棱形体件，其外周尺寸与镀笔装夹组件2的平衡夹持件22的主体部22-1的内六角孔22-1-1相配合，安装时，夹持部31安装在平衡夹持件22的主体部22-1的内六角孔22-1-1内；绝缘部32和导电轴肩33均为中间设有上下向圆形通孔的整体呈圆柱形的一体件，导电轴肩33用于与电源正极电连接；绝缘部32的上下两端分别与夹持部31的下端以及导电轴肩33的上端过盈配合固定连接；工作部34为中间设有上下向圆形通孔的整体为圆柱体件，其周壁上设有若干个喷液孔34-1；工作部34由其上端与导电轴肩33的下端固定连接；镀液输入嘴35固定设置在夹持部31的上方；

夹持部31、绝缘部32、导电轴肩33和工作部34从上到下依次设置相互连接构成一个整体；该整体的中轴线上由夹持部31、绝缘部32、导电轴肩33和工作部34各自的中间处的圆形通孔紧密相连构成镀液导入孔37；镀液导入孔37与镀液输入嘴35相通。

绝缘部32的材质本实施例中优选高强度工程塑料；夹持部31、导电轴肩33和工作部34的材质优选导电性较好的碳钢。

包套36为涤棉绒材质的中空圆柱体状一体件，包套36包覆在工作部34的外周面上；包套36一方面起到保护工作部34的作用，另一方面使得镀液渗出更加均匀。

参见图1和图7，驱动组件4主要由驱动电机41、转轴42、转台43和工件固定件44组成。驱动电机41固定安装在底座11的下端面上；转轴42安装在底座11的转轴安装孔内，且转轴42与底座11的上下端面接触处均密封；转台43为扁圆柱体件；转台43的上端面上设有向下凹入的3个排液槽43-1，该3个排液槽43-1由转台43的轴心处向边缘伸出，且该3个排液槽43-1相互间的夹角为120°角。工件固定件44固定安装在转台43的上端面上，本实施例中，工件固定件44优选采用3只卡爪，该3只卡爪在3个排液槽43-1间均匀设置，使用时，该3只卡爪从3个方向对待加工工件7进行夹持固定。驱动电机41通过转轴42与转台43传动连接。驱动电机41的转速在与其配套的控制器的控制下可根据需要进行调节。

刷镀电源5用于工作时提供电刷镀电源；刷镀电源5的正极与镀笔3的导电轴肩33电连接；刷镀电源5的负极与驱动组件4的转轴42电连接，使用时，待加工工件7通过转台43和转轴42与刷镀电源5的负极电连接。刷镀电源5为输出电压可调的直流电源，其可输出12v、14v和15v的直流电压。

仍见图1，挡圈6为一体件，挡圈6由圆环形底板和中空的圆柱体挡板一体组成；挡圈6的中空的圆柱体挡板由其下端与圆环形底板的外周一体连接；挡圈6的底板上设有排液孔，挡圈6由其圆环形底板安装在支架1的底座11的废液回收槽内，且使得挡圈6的底板上的排液孔与支架1的排液嘴14的上端口相通。挡圈6用于使用时防止电镀液向外溅出。

本实施例的零件内孔修复用电刷镀装置，其用于零件内孔修复的方法，主要包括以下步骤：

①安装待加工工件7和镀笔3：

第一步：将经过机械修磨处理后的待加工工件7置于驱动组件4的转台43的中间处的上端面上，通过工作固定件44将待加工工件7固定，且使得待加工工件7的旋转中心线与转台43的旋转中心线在同一轴线上；

第二步：将2个镀笔3安装到镀笔装夹组件2的平衡夹持件22上，2个镀笔3的工作部34向下伸入待加工工件7的内孔内，调节平衡夹持件22在装夹盘21的卡槽21-1内的位置，使得2个镀笔3与待加工工件7的内孔的内壁的间距符合设定的间距要求，将镀笔装夹组件2通过其安装连柱23固定安装在支架1的升降台13上，调节支架1的升降台13的上下位置，也即同步调节镀笔装夹组件2的上下向位置，使得安装在镀笔装夹组件2上的镀笔3的上下向进给量符合加工要求；镀笔装夹组件2可使2个镀笔3的径向可调最大行程为300mm，也即可对内孔孔径300mm以内的待加工工件7进行电刷镀加工。

②电净加工：

第一步：启动与本发明的装置配套的液压泵，通过镀笔3的镀液输入嘴35和镀液导入孔37输入电净液；

第二步：待镀笔3的工作部34的电净液喷液稳定后，接通驱动组件4的驱动电机41的电源，驱动电机41通过转轴42带动转台43匀速转动，进而由转台43带动待加工工件7匀速转动；接通刷镀电源5供电，此时镀笔3为正极、待加工工件7为负极，开始电净加工。

本步骤中，刷镀电源5供电电压优选采用12v，镀笔3与待加工工件7间的相对运动速度优选为13m/min；加工时间优选1.5min，完成后切断电源，清洗干净；

③弱活化加工：

第一步：通过镀笔3的镀液输入嘴35和镀液导入孔37输入弱活化液；

第二步：待镀笔3的工作部34的弱活化液喷液稳定后，接通驱动组件4的驱动电机41的电源，驱动电机41通过转轴42带动转台43匀速转动，进而由转台43带动待加工工件7匀速转动；接通刷镀电源5供电，此时镀笔3为正极、待加工工件7为负极，开始弱活化加工；

本步骤中，刷镀电源5供电电压优选采用12v，镀笔3与待加工工件7间的相对运动速度优选为9m/min；加工时间优选1min，完成后切断电源，清洗干净；

④强活化加工：

第一步：通过镀笔3的镀液输入嘴35和镀液导入孔37输入强活化液；

第二步：待镀笔3的工作部34的强活化液喷液稳定后，接通驱动组件4的驱动电机41的电源，驱动电机41通过转轴42带动转台43匀速转动，进而由转台43带动待加工工件7匀速转动；接通刷镀电源5供电，此时镀笔3为正极、待加工工件7为负极，开始强活化加工；

本步骤中，刷镀电源5供电电压优选采用14v，镀笔3与待加工工件7间的相对运动速度优选为12m/min；加工时间优选1min，完成后切断电源，清洗干净；

⑤电刷镀加工：

第一步：，通过镀笔3的镀液输入嘴35和镀液导入孔37输入刷镀液；

第二步：待镀笔3的工作部34的刷镀液喷液稳定后，接通驱动组件4的驱动电机41的电源，驱动电机41通过转轴42带动转台43匀速转动，进而由转台43带动待加工工件7匀速转动；接通刷镀电源5供电，此时镀笔3为正极、待加工工件7为负极，开始电刷镀作业；

本步骤中，刷镀电源5供电电压优选采用15v，镀笔3与待加工工件7间的相对运动速度优选为12m/min；加工时间优选10分钟，完成后切断电源，清洗干净；

⑥镀后处理：对电刷镀加工后的待加工工件7进行满足尺寸和精度要求的后处理，即可得到修复好的零部件。

以上实施例是对本发明的具体实施方式的说明，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变换和变化而得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应该归入本发明的专利保护范围。