氢出法兰接头的加工工艺分析(附件)【字数：8267】
日 期 本次毕业设计内容为氢出法兰接头加工检测，使用到的原材料为6061铝，拿到图纸首先对图纸进行分析，从加工机床的选择，刀具夹具的选用，加工工艺路线以及中间可能出现的加工难点，最后设计制定出可行的加工方案。因为该工件为薄壁类工件，所以加工后的检测也必要的，以确定该工件是否合格并可以投入使用。
目 录
引言 1
一、 氢出法兰接头产品分析 2
(一) 氢出法兰接头图纸分析 2
(二) 氢出法兰接头毛胚材料分析 3
(三) 氢出法兰接头结构分析 4
二、 氢出法兰接头工艺方案制定 6
(一) 氢出法兰接头加工工艺分析 6
(二) 加工机床选择 6
(三) 氢出法兰接头工艺难点分析 7
(四) 氢出法兰接头工艺基准的确定 7
(五) 氢出法兰接头加工工艺路线制定 8
三、 氢出法兰接头定位装夹方案确认 8
（一）夹具选择 8
（二）夹紧力的调节 10
（三）加工刀具选择 11
四、 氢出法兰接头的加工工序制定 12
（一）加工氢出法兰接头 14
（二）切削参数用量的选择 15
五、 氢出法兰接头加工注意要点 16
六、 氢出法兰接头的检测 16
总结 19
参考文献 20
谢辞 21
引言
法兰接头作为一种结构简单且极为普遍的零部件，广泛应用于各类工业设备中。本文中的所研究的氢出法兰接头正是应用于如图01所示的某燃料动力公司所研制新能源汽车燃料发动机中的关键零部件，随着氢能源的深入开发，新型能源的环保与高效得到大家的广泛认可，在汽车行业中，应用车型覆盖日常生活中的乘务车、物流车、客车、特种车辆等，且占据的市场份额不断扩大，氢出法兰接头作为重要零部件，也将面临更大的市场需求，所以设计一个合理高效且能够保证氢出法兰接头精度要求的工艺是必要的。
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图01 新能源电池发动机FCA40D部 氢出法兰 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
接头产品分析
氢出法兰接头图纸分析
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图11 零件图图纸
从零件图纸看，该零件的外圆、内孔已经定位孔均有一定的精度要求，按照GB/T1804M级计算。
绘图比例为1：1，尺寸标注完整，轮廓描述清楚。
从零件图纸中看该零件加工内容覆盖内孔加工、外圆加工、端面加工、沟槽加工、孔加工。内表面加工主要是法兰接头的中心通孔，外圆面则包含一个锥面与圆柱面与法兰面，端面加工中则只有端面沟槽与4处分度孔，但是其中的多个直径与形位公差有较高的要求，且表面粗糙度也有一定要求，为保证加工效率与加工成本，应采用较高精度的数控车削加工设备。同时零件生产批量为单件小批量，也应尽量采用通用工装与互相性较高的工业设备。
氢出法兰接头毛胚材料分析
通过零件图纸可知，本文中所研究氢出法兰接头的材料为6061 铝，该材料是经过热处理预拉伸过高品质轻有色金属，主要的合金元素为镁与硅，选择该类材料的首要原因即为，该材料的密度小，有效的降低电池发动机的重量，减少能源消耗：化学活性大，不易于氢、氧、硫、碳等化学物质，发生反应，保证氢气燃料传输中的安全性，该材料也有中等的强度，良好的抗腐蚀性，氧化效果优良等有点，且该材料因应用范围广泛，产量占据有色金属市场的仅三分之一，所以毛胚来源广，不会受零件生产批量影响。
根据图纸分析，本文所研究的氢出法兰接头长度为40mm，毛胚材料为6061铝，通过查询机械手册可知材料一下属性
表11毛胚材料属性
铝合金牌号
热膨胀系数（20100°C）/um/m.K
密度（g/cm3）
拉伸强度（Mpa）
屈服强度（Mpa）
硬度
6061
23．6
2.73
290
240
95
由上可知，使用该材料再加工过程中无需进行热处理，即可满足图纸中的精度要求。
因主要采用数控车削加工且批量很小，根据生产成本计算，采用圆棒料作为毛胚更为合适，该材料的重量计算公式:半径*半径*长度*密度*3.14=重量
通过图纸中的尺寸分析，该零件的长度为40mm，四边形的法兰面尺寸为34x34mm且边缘带有R4.5的圆角，所以该零件的最大直径就是法兰面中心到圆角距离的2倍，因法兰面上的四处通孔也处于该半径线上 ，同时圆弧倒角的圆心与通孔圆心重合，所以可以通过该公式可以算出最大直径：（圆心至通孔圆心距+倒圆角）x2 =最大直径，算出最大直径为（17.2+4）x2=42.4mm，结合加工余量与生产成本考虑，毛胚尺寸确定为：43.5xΦ43mm.毛胚形状如图示：
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图12氢出法兰接头毛胚实物
氢出法兰接头结构分析
本文中所研究的氢出法兰接头与常见的螺栓法兰接头原理大致相同，同样由三部分组成：螺栓——法兰——垫片,氢出法兰接头的密封性是由金属的氢出法兰接头与金属的下法兰盖接触，同时在氢出法兰接头与下法兰盖中的端面沟槽中的石墨环垫片产 7生形变来保证; 首先，通过4处螺栓施加螺栓力，让氢出法兰接头的密封面6与下法兰盖的密封面6产生接触，同时因为石墨环垫片5略长于两端的槽深，施加的螺栓力会导致石墨环垫片的压缩形变，这决定了这组法兰接头的初始密封性能。施加的螺栓力不断的增加，氢出法兰接头的密封面于下法兰盖的密封面产生接触，同时石墨环片也达到了一定的压缩量，此时再追加螺栓锁紧力，该力则被中间的石墨环垫片与两端接触的金属密封面同时承担，而这部分力也保证了浙醋法兰接头的密封性能。随着发动机的工作，环境温度的提升与传输的介质压力的影响下，氢出法兰接头与下法兰盖也将出现微量的形变，石墨环垫片优质的回弹性能则能够充分的保证对形变的填充，故而法兰接头的内沟槽8应略宽于石墨环垫片，保证允许泄露率与密封性能。
下图 即为法兰接头组三维模型
目 录
引言 1
一、 氢出法兰接头产品分析 2
(一) 氢出法兰接头图纸分析 2
(二) 氢出法兰接头毛胚材料分析 3
(三) 氢出法兰接头结构分析 4
二、 氢出法兰接头工艺方案制定 6
(一) 氢出法兰接头加工工艺分析 6
(二) 加工机床选择 6
(三) 氢出法兰接头工艺难点分析 7
(四) 氢出法兰接头工艺基准的确定 7
(五) 氢出法兰接头加工工艺路线制定 8
三、 氢出法兰接头定位装夹方案确认 8
（一）夹具选择 8
（二）夹紧力的调节 10
（三）加工刀具选择 11
四、 氢出法兰接头的加工工序制定 12
（一）加工氢出法兰接头 14
（二）切削参数用量的选择 15
五、 氢出法兰接头加工注意要点 16
六、 氢出法兰接头的检测 16
总结 19
参考文献 20
谢辞 21
引言
法兰接头作为一种结构简单且极为普遍的零部件，广泛应用于各类工业设备中。本文中的所研究的氢出法兰接头正是应用于如图01所示的某燃料动力公司所研制新能源汽车燃料发动机中的关键零部件，随着氢能源的深入开发，新型能源的环保与高效得到大家的广泛认可，在汽车行业中，应用车型覆盖日常生活中的乘务车、物流车、客车、特种车辆等，且占据的市场份额不断扩大，氢出法兰接头作为重要零部件，也将面临更大的市场需求，所以设计一个合理高效且能够保证氢出法兰接头精度要求的工艺是必要的。
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图01 新能源电池发动机FCA40D部 氢出法兰 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
接头产品分析
氢出法兰接头图纸分析
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图11 零件图图纸
从零件图纸看，该零件的外圆、内孔已经定位孔均有一定的精度要求，按照GB/T1804M级计算。
绘图比例为1：1，尺寸标注完整，轮廓描述清楚。
从零件图纸中看该零件加工内容覆盖内孔加工、外圆加工、端面加工、沟槽加工、孔加工。内表面加工主要是法兰接头的中心通孔，外圆面则包含一个锥面与圆柱面与法兰面，端面加工中则只有端面沟槽与4处分度孔，但是其中的多个直径与形位公差有较高的要求，且表面粗糙度也有一定要求，为保证加工效率与加工成本，应采用较高精度的数控车削加工设备。同时零件生产批量为单件小批量，也应尽量采用通用工装与互相性较高的工业设备。
氢出法兰接头毛胚材料分析
通过零件图纸可知，本文中所研究氢出法兰接头的材料为6061 铝，该材料是经过热处理预拉伸过高品质轻有色金属，主要的合金元素为镁与硅，选择该类材料的首要原因即为，该材料的密度小，有效的降低电池发动机的重量，减少能源消耗：化学活性大，不易于氢、氧、硫、碳等化学物质，发生反应，保证氢气燃料传输中的安全性，该材料也有中等的强度，良好的抗腐蚀性，氧化效果优良等有点，且该材料因应用范围广泛，产量占据有色金属市场的仅三分之一，所以毛胚来源广，不会受零件生产批量影响。
根据图纸分析，本文所研究的氢出法兰接头长度为40mm，毛胚材料为6061铝，通过查询机械手册可知材料一下属性
表11毛胚材料属性
铝合金牌号
热膨胀系数（20100°C）/um/m.K
密度（g/cm3）
拉伸强度（Mpa）
屈服强度（Mpa）
硬度
6061
23．6
2.73
290
240
95
由上可知，使用该材料再加工过程中无需进行热处理，即可满足图纸中的精度要求。
因主要采用数控车削加工且批量很小，根据生产成本计算，采用圆棒料作为毛胚更为合适，该材料的重量计算公式:半径*半径*长度*密度*3.14=重量
通过图纸中的尺寸分析，该零件的长度为40mm，四边形的法兰面尺寸为34x34mm且边缘带有R4.5的圆角，所以该零件的最大直径就是法兰面中心到圆角距离的2倍，因法兰面上的四处通孔也处于该半径线上 ，同时圆弧倒角的圆心与通孔圆心重合，所以可以通过该公式可以算出最大直径：（圆心至通孔圆心距+倒圆角）x2 =最大直径，算出最大直径为（17.2+4）x2=42.4mm，结合加工余量与生产成本考虑，毛胚尺寸确定为：43.5xΦ43mm.毛胚形状如图示：
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图12氢出法兰接头毛胚实物
氢出法兰接头结构分析
本文中所研究的氢出法兰接头与常见的螺栓法兰接头原理大致相同，同样由三部分组成：螺栓——法兰——垫片,氢出法兰接头的密封性是由金属的氢出法兰接头与金属的下法兰盖接触，同时在氢出法兰接头与下法兰盖中的端面沟槽中的石墨环垫片产 7生形变来保证; 首先，通过4处螺栓施加螺栓力，让氢出法兰接头的密封面6与下法兰盖的密封面6产生接触，同时因为石墨环垫片5略长于两端的槽深，施加的螺栓力会导致石墨环垫片的压缩形变，这决定了这组法兰接头的初始密封性能。施加的螺栓力不断的增加，氢出法兰接头的密封面于下法兰盖的密封面产生接触，同时石墨环片也达到了一定的压缩量，此时再追加螺栓锁紧力，该力则被中间的石墨环垫片与两端接触的金属密封面同时承担，而这部分力也保证了浙醋法兰接头的密封性能。随着发动机的工作，环境温度的提升与传输的介质压力的影响下，氢出法兰接头与下法兰盖也将出现微量的形变，石墨环垫片优质的回弹性能则能够充分的保证对形变的填充，故而法兰接头的内沟槽8应略宽于石墨环垫片，保证允许泄露率与密封性能。
下图 即为法兰接头组三维模型
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