机械加工工艺设计
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机械加工工艺设计
《工程实践》课程 “工艺设计”单元理论辅导
主讲教师：王利民
一、机械加工工艺过程的基本概念
工艺就是制造产品的方法。 机械加工工艺过程就是在机械加工车间生 产机械产品的过程，也就是直接用来改变 原材料或毛坯的形状、尺寸，使之变为成 品的过程。 制订零件机械加工工艺过程就是“机械加 工工艺设计”。
锯 床
2
车
车一端面见平； 调头，车另一 端面保证总长 250。
车 床
3来自百度文库
车
钻一端中心孔； 钻另一端中心 孔。
车 床
工 序
工 种
工序内容
加
工 简
图
设 备
4
车
用尾架顶尖 顶住，粗车 三个台阶。 调头，用尾 架顶尖顶住。 粗车另外四 个台阶。
车 床
工 工 序 种
工序内容
加
工
简
图
设 备
调质处理 5 热 HB220~240
三面 刃
铣刀
工序号 工种 8 钳
工 序 内
容
加
工
简
图
设备
划Ø32支承孔的十 字线及圆孔线。 花盘-弯板装夹工 件，参照十字线钻 孔； 半精车两端面及支 承孔、倒角； 精车两端面及支承 孔。 检 验
车床
车刀
麻花 钻
9
车
10
检
技术要求 1.某某内容（调质处理HB220~240等）。 2.某某内容（去毛刺边瑞等）。
机械加工工艺过程包括如下的组成部分： 工序、工步、走刀；定位、安装。 工序：是组成工艺过程的基本单元。是指 一个(或一组)工人，在一台机床上(或一个 工作地点)，对一个(或同时几个)工件连续 加工所完成的那一部分机械加工工艺过程。
工步：是在加工表面不变、切削工具不变、 切削用量不变的条件下所连续完成的那部 分工艺过程。 走刀：是用同一刀具在切削用量不变的条 件下，对同一表面进行多次切削，则刀具 每一次切削所完成的那部分工艺过程。 定位：是工件在加工之前，使其在机床上 或夹具中占据一正确的位置。 安装：是工件定位后加以夹紧的过程。
1
2
二、零件表面的加工方法简介
车削加工：车削加工主要用于加工各种回 转表面，如 图。
钻削加工：用于在实体材料上钻孔或在已 有孔的前提下对孔进行加工等，如图。
(a)在实体材料上加工孔
(b)对已有孔进行加工
铣削加工：可以加工平面、台阶面、沟槽、 螺旋形表面及各种曲面等，如图。
(a)铣平面
(b)铣内凹面
如图所示轴的加工内容有： 车两端面、钻两端中心孔、粗车各外圆、 半精车各外圆及切槽、倒角、车螺纹 、磨 各外圆、磨台肩面。
单件小批生产工艺过程 工序 工序内容 设备 分别车两端面、钻两端中心孔；粗车各外圆； 车床 半精车各外圆及切槽、倒角；车螺纹 。 磨各外圆至要求，靠磨台肩面。 磨床 成批生产工艺过程 工序 1 2 3 4 5 工序内容 分别车端面、钻两端中心孔 粗车各外圆 半精车各外圆及切槽、倒角 车螺纹 磨各外圆至尺寸要求，靠磨台肩面 设备 车床 车床 车床 车床 磨床
6 钳
修研两端中心 孔
车 床
工 工 序 种
工序内容
加
工
简
图
设 备
双顶尖装夹，半 精车二个台阶。 切槽二个，倒角 二个。 调头，双顶尖装 7 车 夹，半精车余下 的三个台阶。切 槽三个，倒角四 个。
车 床
工 工 序 种
工序内容
加
工
简
图
设 备
双顶尖装夹， 车螺纹M24 X 8 车 1．5。
车 床
9 钳 划键槽加工线。
3 4 5
方 案
内圆加工方案
加 工 方 法 精度等级 表面粗糙度Ra 值（µm） （IT）
1 2 3 4 5 6 7
钻 钻—扩 钻—扩—铰
粗车 钻或粗车—半精车 钻或粗车—半精车—精车 钻或粗车—半精车—粗磨 钻或粗车—半精车—粗磨 8 -精磨
12~11 11~10 9~8 12~11 10~9 8~7 8~7
2.选择零件表面的加工方案 外圆加工方案
方案 加 工 方 法 精度等级 表面粗糙度Ra 值（µm） （IT）
1 2
粗车 粗车—半精车 粗车—半精车—精车 粗车—半精车—粗磨 粗车—半精车—粗磨— 精磨
12~11 10~9 8~6 8~7 6~5
50~12.5 6.3~3.2 1.6~0.8 1.6~0.8 0.8~0.2
3.2~1.6 1.6~0.8
0.8~0.4 25~12.5 6.3~3.2
8
粗车—半精车—精车
8~7
3.2~1.6
螺纹加工： 有车螺纹、铣螺纹、磨螺纹、攻螺纹、套 螺纹、搓螺纹和滚螺纹等。
齿形加工方法： 有铣齿、插齿、滚齿等。
3.定位基准的选择 定位基准：工件在加工过程中，用于确定 工件在机床或夹具上的正确位置的基准。 三类典型零件定位基准常作如下选择： 阶梯轴类零件：常选择两端中心孔作为定 位基面。如图所示。
盘套类零件：一般以轴线部位的孔作为定 位基面，常采用心轴装夹，如左图。 支架箱体类零件：多选择主要平面（即装 配基面）作为定位基面，采用压板、螺栓 装夹，加工轴承孔等，如右图。
4.拟定零件加工工艺路线 拟定工艺过程就是把零件各表面的加工，按 先后顺序作合理的安排，一般考虑以下三条 原则： 先粗后精：先进行粗加工、半精加工，再进 行精加工。 先主后次：主要表面先加工，次要表面的加 工可穿插在主要表面加工工序之间，或稍后 进行。要注意退刀槽、倒角等的安排。 先基准后其他：精基准面应在一开始就进行 加工，因为后续加工要用它来定位。
加
工
简
图
设备
10
铣
铣床
11
钻
圆工作台一三爪自 定心卡盘装夹，钻 Ø16通孔。 检验
钻床
12
检
3.支座机械加工工艺规程。 接盘材质为HT200钢，生产数量500件。 支座如图所示。
支座加工工艺规程卡片
工序号 工种 工 序 内 容 加 工 简 图 设备
1
铸
铸造毛坯
2
钳
划底面A加工线。
平口钳装夹工件；
热处理工序的安排：是由热处理的目的及 其方法决定的，并与零件的材料有关。具 体方法的选择及其工序安排参见图 。
热处理工序在工艺过程中的安排
检验工序安排：一般安排在粗加工完成结 束以后，重要工序加工前后，及零件全部 加工结束之后进行。 工序的加工余量：经验估计法的加工余量 （回转表面为半径方向余量，平面为单边 余量）简述如下： 粗加工余量约为1~1.5㎜； 半精加工余量约为0.5~l㎜； 精加工余量约为0.2 ~ 0.5㎜； 磨削余量约为0. 15-0. 25㎜。
工 工 工 序 内 容 序 种
加
工
简
图
设 备
10
铣两个键槽， 键槽深度比图 样规定尺寸多 铣 铣0. 25mm,作 为磨削的余量。
铣 床
11
钳
修研两端中心 孔
车 床
工 工 序 种
工序内容
加
工
简
图
设 备
12
磨一端两个 外圆； 调头，磨另 磨 一端两个外 圆。
外 圆 磨 床
13
检
检验
2. 接盘机械加工工艺规程。 接盘材质为45钢，生产数量500件。 接盘技术要求为：调质处理HB220—— 240，如图所示。
接盘加工工艺规程卡片
工序号 工种 工 序 内 容 加 工 简 图 设备
1
锻
锻造毛坯
2
车
三爪自定心卡盘夹 小端，粗车大端面 见平，粗车大外圆 至Ø96。
车床
工序号 工种
工 序 内
容
加
工
简
图
设备
3
车
调头夹大端，粗车 小端面保证总长52， 粗车小外圆至Ø57 长31，粗车孔至 Ø33。
车床
4
热
调质处理B220~240
确定各工序所用的设备、刀具。 填写工艺文件。
四、典型零件机械加工工艺规程示例
1.传动轴机械加工工艺规程 传动轴的材质为40Cr，生产数量500
件。 传动轴技术要求为：调质处理HB220— —240，如图所示。
传动轴工艺规程卡片
工 序 工 种 工序内容 加 工 简 图 设 备
1
下 料
圆钢ø60×260
工序号 工种
工 序 内 容
加
工
简
图
设备
5
车
半精车大外圆至图 纸要求Ø94,半精车 大端面保证Ø94外 圆长20，倒角1× 450
0
车床
6
车
半精车小端面保证 总长51，半精车小 外圆至Ø54，半精 车台阶端面保证小 外圆长31.5，内、 外倒角1×450
车床
工序号 工种
工 序 内 容
加
工
简
图
设备
7
刨床
3 刨 粗刨底面A； 半精刨底面A。 刨刀
工序号 工种 4 钳
工 序 内
容
加
工
简
图
设备
划两个Ø11孔线。
钻床
5
钳
平口钳装夹工件； 钻两个Ø11通孔； 锪两个Ø18台阶孔。
麻花 钻
锪钻
工序号 工种 6 钳
工 序 内 容
加
工
简
图
设备
划Ø32支承孔两端
面线。 铣床
7
铣
平口钳装夹工件； 粗铣两个端面长 32㎜。
在制定机械加工工艺时，一般根据零件生 产类型的不同制定相应的工艺。零件生产 类型可分三种： 单件生产：单个地生产某一零件，很少重 复，甚至完全不重复的生产。 成批生产：成批地制造相同的零件，每相 隔一段时间又重复生产。 成批生产可分为小批生产、中批生产和大 批生产。 大量生产：经常重复地进行一种零件某一 工序的生产，为大量生产。
(c)铣外凸面
(e)铣键槽
(d)铣螺旋槽
刨削加工：用在单件小批生产中，加工平 面、直槽、成形面等，如图。
磨削加工：用于加工外圆面、内圆面、平 面、成形面、螺纹和齿轮等各种表面，如 图。
三、制订机械加工工艺过程的步骤
1.选择零件加工的毛坯类型 轴类毛坯：常用碳钢、合金钢，毛坯多用 型材、锻件。 盘套类毛坯：常用碳钢、合金钢、铸铁、 铸钢，毛坯多用型材、锻件、铸件。 支架箱体类毛坯：常用铸铁、铸钢，毛坯 多用铸件，单件小批量生产时也可采用焊 接件毛坯。
车
精车小端面保证总 长50.5，精车孔至 Ø35+0.025，精车小外 圆至Ø55-0.019 ，精 车台阶端面保证小 外圆长31。
车床
8
车
顶尖、心轴装夹， 精车大外圆端面保 证外圆长19+0.021 。
车床
工序号 工种 9 钳
工 序 内 容 划圆弧槽线，划 Ø16孔中心线 圆工作台一三爪自 定心卡盘装夹，铣 宽16深8的圆弧槽。
7~6
25~12.5 12.5~6.3 3.2~1.6 25~12.5 6.3~3.2 3.2~1.6 1.6~0.8
0.8~0.4
平面加工方案
表面粗糙度 Ra值（µm） 25~12.5 12.5~6.3
方 加 工 方 法 精度等级 案 （IT） 1 粗铣(刨) 12~11 2 粗铣(刨)—半精铣(刨) 11~10 3 粗铣(刨)—半精铣(刨)—精铣(刨) 9~8 4 5 6 7 粗铣(刨)—半精铣(刨)—粗磨 粗铣(刨)—半精铣(刨)—粗磨— 精磨 粗车 粗车—半精车 8~7 7~6 12~11 10~9
《工程实践》课程 “工艺设计”单元理论辅导
主讲教师：王利民
一、机械加工工艺过程的基本概念
工艺就是制造产品的方法。 机械加工工艺过程就是在机械加工车间生 产机械产品的过程，也就是直接用来改变 原材料或毛坯的形状、尺寸，使之变为成 品的过程。 制订零件机械加工工艺过程就是“机械加 工工艺设计”。
锯 床
2
车
车一端面见平； 调头，车另一 端面保证总长 250。
车 床
3来自百度文库
车
钻一端中心孔； 钻另一端中心 孔。
车 床
工 序
工 种
工序内容
加
工 简
图
设 备
4
车
用尾架顶尖 顶住，粗车 三个台阶。 调头，用尾 架顶尖顶住。 粗车另外四 个台阶。
车 床
工 工 序 种
工序内容
加
工
简
图
设 备
调质处理 5 热 HB220~240
三面 刃
铣刀
工序号 工种 8 钳
工 序 内
容
加
工
简
图
设备
划Ø32支承孔的十 字线及圆孔线。 花盘-弯板装夹工 件，参照十字线钻 孔； 半精车两端面及支 承孔、倒角； 精车两端面及支承 孔。 检 验
车床
车刀
麻花 钻
9
车
10
检
技术要求 1.某某内容（调质处理HB220~240等）。 2.某某内容（去毛刺边瑞等）。
机械加工工艺过程包括如下的组成部分： 工序、工步、走刀；定位、安装。 工序：是组成工艺过程的基本单元。是指 一个(或一组)工人，在一台机床上(或一个 工作地点)，对一个(或同时几个)工件连续 加工所完成的那一部分机械加工工艺过程。
工步：是在加工表面不变、切削工具不变、 切削用量不变的条件下所连续完成的那部 分工艺过程。 走刀：是用同一刀具在切削用量不变的条 件下，对同一表面进行多次切削，则刀具 每一次切削所完成的那部分工艺过程。 定位：是工件在加工之前，使其在机床上 或夹具中占据一正确的位置。 安装：是工件定位后加以夹紧的过程。
1
2
二、零件表面的加工方法简介
车削加工：车削加工主要用于加工各种回 转表面，如 图。
钻削加工：用于在实体材料上钻孔或在已 有孔的前提下对孔进行加工等，如图。
(a)在实体材料上加工孔
(b)对已有孔进行加工
铣削加工：可以加工平面、台阶面、沟槽、 螺旋形表面及各种曲面等，如图。
(a)铣平面
(b)铣内凹面
如图所示轴的加工内容有： 车两端面、钻两端中心孔、粗车各外圆、 半精车各外圆及切槽、倒角、车螺纹 、磨 各外圆、磨台肩面。
单件小批生产工艺过程 工序 工序内容 设备 分别车两端面、钻两端中心孔；粗车各外圆； 车床 半精车各外圆及切槽、倒角；车螺纹 。 磨各外圆至要求，靠磨台肩面。 磨床 成批生产工艺过程 工序 1 2 3 4 5 工序内容 分别车端面、钻两端中心孔 粗车各外圆 半精车各外圆及切槽、倒角 车螺纹 磨各外圆至尺寸要求，靠磨台肩面 设备 车床 车床 车床 车床 磨床
6 钳
修研两端中心 孔
车 床
工 工 序 种
工序内容
加
工
简
图
设 备
双顶尖装夹，半 精车二个台阶。 切槽二个，倒角 二个。 调头，双顶尖装 7 车 夹，半精车余下 的三个台阶。切 槽三个，倒角四 个。
车 床
工 工 序 种
工序内容
加
工
简
图
设 备
双顶尖装夹， 车螺纹M24 X 8 车 1．5。
车 床
9 钳 划键槽加工线。
3 4 5
方 案
内圆加工方案
加 工 方 法 精度等级 表面粗糙度Ra 值（µm） （IT）
1 2 3 4 5 6 7
钻 钻—扩 钻—扩—铰
粗车 钻或粗车—半精车 钻或粗车—半精车—精车 钻或粗车—半精车—粗磨 钻或粗车—半精车—粗磨 8 -精磨
12~11 11~10 9~8 12~11 10~9 8~7 8~7
2.选择零件表面的加工方案 外圆加工方案
方案 加 工 方 法 精度等级 表面粗糙度Ra 值（µm） （IT）
1 2
粗车 粗车—半精车 粗车—半精车—精车 粗车—半精车—粗磨 粗车—半精车—粗磨— 精磨
12~11 10~9 8~6 8~7 6~5
50~12.5 6.3~3.2 1.6~0.8 1.6~0.8 0.8~0.2
3.2~1.6 1.6~0.8
0.8~0.4 25~12.5 6.3~3.2
8
粗车—半精车—精车
8~7
3.2~1.6
螺纹加工： 有车螺纹、铣螺纹、磨螺纹、攻螺纹、套 螺纹、搓螺纹和滚螺纹等。
齿形加工方法： 有铣齿、插齿、滚齿等。
3.定位基准的选择 定位基准：工件在加工过程中，用于确定 工件在机床或夹具上的正确位置的基准。 三类典型零件定位基准常作如下选择： 阶梯轴类零件：常选择两端中心孔作为定 位基面。如图所示。
盘套类零件：一般以轴线部位的孔作为定 位基面，常采用心轴装夹，如左图。 支架箱体类零件：多选择主要平面（即装 配基面）作为定位基面，采用压板、螺栓 装夹，加工轴承孔等，如右图。
4.拟定零件加工工艺路线 拟定工艺过程就是把零件各表面的加工，按 先后顺序作合理的安排，一般考虑以下三条 原则： 先粗后精：先进行粗加工、半精加工，再进 行精加工。 先主后次：主要表面先加工，次要表面的加 工可穿插在主要表面加工工序之间，或稍后 进行。要注意退刀槽、倒角等的安排。 先基准后其他：精基准面应在一开始就进行 加工，因为后续加工要用它来定位。
加
工
简
图
设备
10
铣
铣床
11
钻
圆工作台一三爪自 定心卡盘装夹，钻 Ø16通孔。 检验
钻床
12
检
3.支座机械加工工艺规程。 接盘材质为HT200钢，生产数量500件。 支座如图所示。
支座加工工艺规程卡片
工序号 工种 工 序 内 容 加 工 简 图 设备
1
铸
铸造毛坯
2
钳
划底面A加工线。
平口钳装夹工件；
热处理工序的安排：是由热处理的目的及 其方法决定的，并与零件的材料有关。具 体方法的选择及其工序安排参见图 。
热处理工序在工艺过程中的安排
检验工序安排：一般安排在粗加工完成结 束以后，重要工序加工前后，及零件全部 加工结束之后进行。 工序的加工余量：经验估计法的加工余量 （回转表面为半径方向余量，平面为单边 余量）简述如下： 粗加工余量约为1~1.5㎜； 半精加工余量约为0.5~l㎜； 精加工余量约为0.2 ~ 0.5㎜； 磨削余量约为0. 15-0. 25㎜。
工 工 工 序 内 容 序 种
加
工
简
图
设 备
10
铣两个键槽， 键槽深度比图 样规定尺寸多 铣 铣0. 25mm,作 为磨削的余量。
铣 床
11
钳
修研两端中心 孔
车 床
工 工 序 种
工序内容
加
工
简
图
设 备
12
磨一端两个 外圆； 调头，磨另 磨 一端两个外 圆。
外 圆 磨 床
13
检
检验
2. 接盘机械加工工艺规程。 接盘材质为45钢，生产数量500件。 接盘技术要求为：调质处理HB220—— 240，如图所示。
接盘加工工艺规程卡片
工序号 工种 工 序 内 容 加 工 简 图 设备
1
锻
锻造毛坯
2
车
三爪自定心卡盘夹 小端，粗车大端面 见平，粗车大外圆 至Ø96。
车床
工序号 工种
工 序 内
容
加
工
简
图
设备
3
车
调头夹大端，粗车 小端面保证总长52， 粗车小外圆至Ø57 长31，粗车孔至 Ø33。
车床
4
热
调质处理B220~240
确定各工序所用的设备、刀具。 填写工艺文件。
四、典型零件机械加工工艺规程示例
1.传动轴机械加工工艺规程 传动轴的材质为40Cr，生产数量500
件。 传动轴技术要求为：调质处理HB220— —240，如图所示。
传动轴工艺规程卡片
工 序 工 种 工序内容 加 工 简 图 设 备
1
下 料
圆钢ø60×260
工序号 工种
工 序 内 容
加
工
简
图
设备
5
车
半精车大外圆至图 纸要求Ø94,半精车 大端面保证Ø94外 圆长20，倒角1× 450
0
车床
6
车
半精车小端面保证 总长51，半精车小 外圆至Ø54，半精 车台阶端面保证小 外圆长31.5，内、 外倒角1×450
车床
工序号 工种
工 序 内 容
加
工
简
图
设备
7
刨床
3 刨 粗刨底面A； 半精刨底面A。 刨刀
工序号 工种 4 钳
工 序 内
容
加
工
简
图
设备
划两个Ø11孔线。
钻床
5
钳
平口钳装夹工件； 钻两个Ø11通孔； 锪两个Ø18台阶孔。
麻花 钻
锪钻
工序号 工种 6 钳
工 序 内 容
加
工
简
图
设备
划Ø32支承孔两端
面线。 铣床
7
铣
平口钳装夹工件； 粗铣两个端面长 32㎜。
在制定机械加工工艺时，一般根据零件生 产类型的不同制定相应的工艺。零件生产 类型可分三种： 单件生产：单个地生产某一零件，很少重 复，甚至完全不重复的生产。 成批生产：成批地制造相同的零件，每相 隔一段时间又重复生产。 成批生产可分为小批生产、中批生产和大 批生产。 大量生产：经常重复地进行一种零件某一 工序的生产，为大量生产。
(c)铣外凸面
(e)铣键槽
(d)铣螺旋槽
刨削加工：用在单件小批生产中，加工平 面、直槽、成形面等，如图。
磨削加工：用于加工外圆面、内圆面、平 面、成形面、螺纹和齿轮等各种表面，如 图。
三、制订机械加工工艺过程的步骤
1.选择零件加工的毛坯类型 轴类毛坯：常用碳钢、合金钢，毛坯多用 型材、锻件。 盘套类毛坯：常用碳钢、合金钢、铸铁、 铸钢，毛坯多用型材、锻件、铸件。 支架箱体类毛坯：常用铸铁、铸钢，毛坯 多用铸件，单件小批量生产时也可采用焊 接件毛坯。
车
精车小端面保证总 长50.5，精车孔至 Ø35+0.025，精车小外 圆至Ø55-0.019 ，精 车台阶端面保证小 外圆长31。
车床
8
车
顶尖、心轴装夹， 精车大外圆端面保 证外圆长19+0.021 。
车床
工序号 工种 9 钳
工 序 内 容 划圆弧槽线，划 Ø16孔中心线 圆工作台一三爪自 定心卡盘装夹，铣 宽16深8的圆弧槽。
7~6
25~12.5 12.5~6.3 3.2~1.6 25~12.5 6.3~3.2 3.2~1.6 1.6~0.8
0.8~0.4
平面加工方案
表面粗糙度 Ra值（µm） 25~12.5 12.5~6.3
方 加 工 方 法 精度等级 案 （IT） 1 粗铣(刨) 12~11 2 粗铣(刨)—半精铣(刨) 11~10 3 粗铣(刨)—半精铣(刨)—精铣(刨) 9~8 4 5 6 7 粗铣(刨)—半精铣(刨)—粗磨 粗铣(刨)—半精铣(刨)—粗磨— 精磨 粗车 粗车—半精车 8~7 7~6 12~11 10~9