机械加工工艺规程编制示例

机械加工工艺规程编制示例一、引言机械加工工艺规程是指导机械加工生产的重要技术文件，它规定了零件的加工路线、工序内容、加工方法、设备与工艺装备选择、切削用量及检验要求等。其核心目标是在保证零件质量的前提下，实现高效、低成本生产。本文以减速器输出轴（图1，零件图号：JS-001）为例，详细说明机械加工工艺规程的编制流程与关键要点，强调工艺设计的专业性、严谨性与实用价值。二、零件分析零件分析是工艺规程编制的基础，需从结构特点、材料、技术要求三方面展开，为后续加工方案设计提供依据。（一）零件结构特点减速器输出轴（图1）为典型的阶梯轴类零件，主要结构包括：轴颈：2处（φ30mm、φ25mm），用于安装轴承；轴头：φ20mm，用于安装齿轮（通过键连接）；键槽：1处（8mm×4mm），位于轴头处，用于传递扭矩；螺纹：M18×1.5，位于轴尾，用于固定锁紧螺母；退刀槽：2处（φ28mm×2mm、φ16mm×1mm），用于车削螺纹时退刀。零件整体结构对称，加工难点在于轴颈的尺寸精度与形位公差、键槽的对称度及螺纹的加工质量。（二）零件材料零件材料为45钢（GB/T____），属于中碳结构钢，具有良好的综合力学性能（σb=600MPa，δ5=16%），适合通过调质处理提高硬度（____HBW），满足轴类零件的强度与耐磨性要求。（三）零件技术要求根据零件图（图1），关键技术要求如下（表1）：序号加工表面尺寸精度形位公差表面粗糙度（Ra）备注1φ30mm轴颈（2处）IT6圆度0.005mm；圆柱度0.008mm0.8μm安装滚动轴承2φ25mm轴颈IT7圆度0.01mm；圆柱度0.012mm1.6μm安装油封3φ20mm轴头IT7同轴度0.01mm（相对于φ30mm轴颈）1.6μm安装齿轮4键槽（8mm×4mm）IT9对称度0.02mm（相对于轴中心线）3.2μm传递扭矩5M18×1.5螺纹IT8-3.2μm固定锁紧螺母三、确定毛坯（一）毛坯类型选择轴类零件的毛坯通常有圆钢（热轧/冷轧）和锻件两种。考虑到该输出轴为中小批量生产（月产量500件），且45钢的热轧圆钢已能满足力学性能要求（无需锻造改善组织），故选择热轧圆钢作为毛坯。（二）毛坯尺寸确定毛坯尺寸需根据零件最大外径及加工余量确定。零件最大外径为φ30mm（轴颈），根据《机械加工工艺手册》，热轧圆钢的加工余量为2-3mm（直径方向），故毛坯直径选择φ34mm（留2mm余量）。毛坯长度根据零件总长度（120mm）及端面加工余量（1-2mm/端）确定，取124mm（留2mm/端余量）。四、选择加工方法加工方法的选择需满足零件技术要求（尺寸精度、形位公差、表面粗糙度）及生产效率。以下为各关键表面的加工方法选择：（一）轴颈表面（φ30mm、φ25mm）φ30mm轴颈：尺寸精度IT6，表面粗糙度Ra0.8μm，需采用粗车→半精车→精车→磨削的加工路线（磨削可保证IT6精度及Ra0.8μm粗糙度）；φ25mm轴颈：尺寸精度IT7，表面粗糙度Ra1.6μm，采用粗车→半精车→精车即可（精车可满足IT7精度及Ra1.6μm粗糙度）。（二）键槽（8mm×4mm）键槽的尺寸精度IT9，表面粗糙度Ra3.2μm，且需保证对称度0.02mm。由于键槽为通槽，选择立式铣床+键槽铣刀加工（键槽铣刀可一次铣出槽宽，保证尺寸精度；铣床的刚性及定位精度可满足对称度要求）。（三）螺纹（M18×1.5）螺纹的尺寸精度IT8，表面粗糙度Ra3.2μm，选择车床+螺纹车刀加工（普通车床的螺纹切削功能可满足IT8精度，且效率较高）。（四）退刀槽（φ28mm×2mm、φ16mm×1mm）退刀槽的尺寸精度要求低，选择车床+切槽刀加工（切槽刀可快速切出槽形，满足要求）。五、划分加工阶段为保证加工质量、合理使用设备及便于安排热处理，将加工过程划分为四个阶段（表2）：加工阶段主要任务加工内容设备粗加工去除大部分余量，保证毛坯形状粗车外圆、端面、钻中心孔普通车床（CA6140）半精加工完成次要表面加工，为精加工做准备半精车外圆、铣键槽、切退刀槽普通车床（CA6140）、立式铣床（X5032）精加工保证关键表面的尺寸精度与形位公差精车外圆、磨削轴颈普通车床（CA6140）、外圆磨床（M1432）光整加工改善表面粗糙度（可选）无（本零件无需）-划分理由：粗加工阶段：去除毛坯的大部分余量（约80%），减少后续加工的变形；半精加工阶段：完成键槽、退刀槽等次要表面加工（若放在精加工后，会破坏精加工表面的精度）；精加工阶段：通过磨削等高精度加工方法，保证轴颈等关键表面的尺寸精度与形位公差；光整加工阶段：本零件表面粗糙度要求最高为Ra0.8μm，磨削已满足，故省略。六、安排工序顺序工序顺序的安排需遵循“先基准后其他、先粗后精、先主后次、先面后孔”的原则，结合输出轴的结构特点，具体工序顺序如下（表3）：工序号工序名称加工内容10下料热轧圆钢φ34mm×124mm（锯床切割）20粗车粗车两端面、钻中心孔（φ2mm）；粗车φ30mm、φ25mm、φ20mm外圆（留2mm余量）30调质处理调质（850℃淬火+550℃回火），硬度____HBW40半精车半精车φ30mm、φ25mm、φ20mm外圆（留0.5mm余量）；切退刀槽（φ28mm×2mm、φ16mm×1mm）50铣键槽铣轴头φ20mm处的键槽（8mm×4mm），保证对称度0.02mm60精车精车φ25mm、φ20mm外圆（达到IT7精度）；精车螺纹预加工面（φ18mm）70磨削磨削φ30mm轴颈（达到IT6精度、Ra0.8μm）80车螺纹车M18×1.5螺纹（达到IT8精度）90检验全尺寸检验（尺寸、形位公差、表面粗糙度）工序顺序说明：1.先基准后其他：粗车时先加工两端面并钻中心孔（中心孔作为后续加工的定位基准），保证后续加工的同轴度；2.先粗后精：粗车→半精车→精车→磨削的顺序，逐步提高加工精度；3.先主后次：先加工轴颈、轴头等主要表面，再加工键槽、退刀槽等次要表面（次要表面加工不会影响主要表面精度）；4.热处理安排：调质处理放在粗加工之后（消除粗加工应力，提高材料硬度，便于后续加工）；5.螺纹加工安排：螺纹加工放在最后（避免后续加工碰伤螺纹表面）。七、确定工序内容以粗车工序（工序20）、铣键槽工序（工序50）、磨削工序（工序70）为例，说明工序内容的制定：（一）粗车工序（工序20）加工内容：1.装夹毛坯（三爪卡盘夹一端，顶尖顶另一端）；2.粗车一端面（保证长度122mm）；3.钻中心孔（φ2mm，A型中心孔）；4.调头装夹（三爪卡盘夹已加工端面，顶尖顶中心孔）；5.粗车另一端面（保证总长度124mm）；6.钻中心孔（φ2mm，A型中心孔）；7.粗车φ30mm轴颈（留2mm余量，直径φ32mm）；8.粗车φ25mm轴颈（留2mm余量，直径φ27mm）；9.粗车φ20mm轴头（留2mm余量，直径φ22mm）。设备：普通车床（CA6140）；工艺装备：三爪卡盘、顶尖、粗车刀（YT15硬质合金）、中心钻（φ2mm）；检验项目：端面长度（游标卡尺）、中心孔尺寸（目测）、外圆直径（千分尺）。（二）铣键槽工序（工序50）加工内容：1.装夹零件（V型块支撑φ30mm轴颈，压板固定）；2.找正零件（用百分表校正轴中心线与铣床工作台进给方向平行）；3.铣键槽（键槽铣刀φ8mm，铣削深度4mm，保证槽宽8mm、对称度0.02mm）；4.清理切屑，卸下零件。设备：立式铣床（X5032）；工艺装备：V型块、压板、键槽铣刀（φ8mm，高速钢）、百分表；检验项目：键槽宽度（键槽塞规）、键槽深度（游标卡尺）、对称度（百分表）。（三）磨削工序（工序70）加工内容：1.装夹零件（顶尖顶中心孔，鸡心夹头带动旋转）；2.找正零件（用百分表校正φ30mm轴颈的圆度）；3.磨削φ30mm轴颈（留0.05mm余量）；4.精磨φ30mm轴颈（达到φ30mm±0.01mm，圆度0.005mm，Ra0.8μm）；5.卸下零件，清理表面。设备：外圆磨床（M1432）；工艺装备：顶尖、鸡心夹头、砂轮（白刚玉，粒度46#）；检验项目：轴颈直径（千分尺）、圆度（百分表）、表面粗糙度（表面粗糙度仪）。八、选择设备和工艺装备（一）设备选择根据加工内容及生产批量，选择以下设备（表4）：工序号工序名称设备型号理由10下料锯床（G72）高效切割圆钢20、40、60车削普通车床（CA6140）适合轴类零件的车削加工50铣键槽立式铣床（X5032）适合键槽的铣削加工70磨削外圆磨床（M1432）适合轴颈的高精度磨削80车螺纹普通车床（CA6140）具备螺纹切削功能（二）工艺装备选择工艺装备包括刀具、夹具、量具，选择原则为：满足加工要求、企业现有资源、成本低廉（表5）。工序号工序名称刀具夹具量具20粗车粗车刀（YT15）三爪卡盘、顶尖游标卡尺、千分尺40半精车半精车刀（YT15）三爪卡盘、顶尖游标卡尺、千分尺50铣键槽键槽铣刀（φ8mm，高速钢）V型块、压板键槽塞规、百分表60精车精车刀（YT30）三爪卡盘、顶尖千分尺、百分表70磨削砂轮（白刚玉，46#）顶尖、鸡心夹头千分尺、百分表、表面粗糙度仪80车螺纹螺纹车刀（YT15）三爪卡盘、顶尖螺纹量规（通止规）90检验--游标卡尺、千分尺、百分表、键槽塞规、螺纹量规、表面粗糙度仪九、制定切削用量切削用量（切削速度v、进给量f、背吃刀量ap）的制定需根据机床性能、刀具材料、工件材料及加工要求，参考《机械加工工艺手册》确定（表6）：工序号工序名称加工表面刀具材料背吃刀量ap（mm）进给量f（mm/r）切削速度v（m/min）20粗车φ30mm轴颈YT1520.38040半精车φ30mm轴颈YT150.50.1510050铣键槽8mm×4mm键槽高速钢4（分层铣削，每层1mm）0.12060精车φ25mm轴颈YT300.20.112070磨削φ30mm轴颈白刚玉0.02（粗磨）；0.01（精磨）0.01（粗磨）；0.005（精磨）35（砂轮线速度）80车螺纹M18×1.5螺纹YT150.15（每层）1.5（螺纹导程）40说明：粗车时，背吃刀量取最大值（2mm），进给量取较大值（0.3mm/r），以提高效率；精车时，背吃刀量取较小值（0.2mm），进给量取较小值（0.1mm/r），以提高精度；铣键槽时，采用分层铣削（每层1mm），避免刀具过载；磨削时，粗磨背吃刀量0.02mm，精磨0.01mm，进给量0.01-0.005mm/r，保证表面粗糙度Ra0.8μm。十、确定检验项目和方法检验项目需覆盖零件的所有技术要求，检验方法需符合企业现有条件（表7）：序号检验项目技术要求检验方法量具1φ30mm轴颈直径φ30mm±0.01mm绝对测量千分尺（0-25mm）2φ30mm轴颈圆度0.005mm比较测量百分表（0-10mm）3键槽对称度0.02mm打表法（以轴中心线为基准）百分表、V型块4M18×1.5螺纹中径φ17.026mm±0.028mm通止规检验螺纹量规（M18×1.5）5φ30mm轴颈表面粗糙度Ra0.8μm对比法/仪器测量表面粗糙度仪（TR200）十一、填写工艺文件工艺文件是工艺规程的具体表现形式，需按照企业标准格式填写，主要包括工艺规程卡片（表8）、工序卡片（表9）、刀具卡片（表10）：（一）工艺规程卡片（表8）零件名称减速器输出轴零件图号JS-001材料45钢毛坯类型热轧圆钢毛坯尺寸φ34mm×124mm生产批量中小批量（500件/月）工序号工序名称加工内容设备型号工艺装备工时定额（min）10下料锯切φ34mm×124mm圆钢G72锯床-520粗车粗车端面、钻中心孔、粗车外圆CA6140车床三爪卡盘、顶尖、粗车刀1530调质处理调质（____HBW）箱式炉-6040半精车半精车外圆、切退刀槽CA6140车床三爪卡盘、顶尖、半精车刀1050铣键槽铣8mm×4mm键槽X5032铣床V型块、压板、键槽铣刀860精车精车外圆、螺纹预加工面CA6140车床三爪卡盘、顶尖、精车刀1270磨削磨削φ30mm轴颈M1432磨床顶尖、鸡心夹头、砂轮1080车螺纹车M18×1.5螺纹CA6140车床三爪卡盘、顶尖、螺纹车刀590检验全尺寸检验-游标卡尺、千分尺、百分表等10**总计**----**135**（二）工序卡片（表9，以磨削工序为例）工序号70工序名称磨削零件名称减速器输出轴设备型号M1432设备编号SB-012刀具编号DL-005加工内容磨削φ30mm轴颈，达到φ30mm±0.01mm，圆度0.005mm，Ra0.8μm---夹具名称顶尖、鸡心夹头夹具编号JJ-003量具编号LJ-015切削用量背吃刀量ap：粗磨0.02mm，精磨0.01mm；进给量f：粗磨0.01mm/r，精磨0.005mm/r；切削速度v：35m/s（砂轮线速度）---操作步骤1.装夹零件（顶尖顶中心孔，鸡心夹头带动）；2.找正零件（百分表校正圆度）；3.粗磨φ30mm轴颈（留0.05mm余量）；4.精磨φ30mm轴颈（达到要求）；5.卸下零件，清理表面。---检验项目轴颈直径（千分尺）、圆度（百分表）、表面粗糙度（表面粗