常见机械加工与成型工艺

2025年09月23日更新

1. 车削车削是车床上*基础的切削活儿——让工件转起来，用刀具削。车床不只能车，换钻头、铰刀、丝锥、板牙或者滚花工具，还能做钻孔、攻丝、滚花这些附加加工。原理特简单：工件旋转是主运动，车刀在平面里直着走或弯着走是进给运动，能加工内外圆柱面、端面、圆锥面、成型面甚至螺纹。...

1. 车削

车削是车床上*基础的切削活儿——让工件转起来，用刀具削。车床不只能车，换钻头、铰刀、丝锥、板牙或者滚花工具，还能做钻孔、攻丝、滚花这些附加加工。

原理特简单：工件旋转是主运动，车刀在平面里直着走或弯着走是进给运动，能加工内外圆柱面、端面、圆锥面、成型面甚至螺纹。比如车圆柱面，车刀顺着工件轴线动；车端面或切断，车刀垂直轴线戳过去；要车圆锥面，把车刀运动方向跟工件轴线歪个角就行。

车削主要看两个参数：背吃刀量是已加工面和待加工面的垂直距离——粗车尽量选大的，提高效率；进给量是工件（或刀具）转一圈，两者在进给方向的相对位移——精车得选小的，保证精度和表面质量。

2. 铣削

铣削和车削刚好反过来——刀具旋转是主运动，工件移动是进给运动；要是工件固定，旋转的刀具得同时做主运动和进给运动。这工艺一般在铣床或镗床上做，能用多刃刀，效率比车削高。

铣削的特点是刀齿间断切削，每个刀齿的切削厚度会变；每齿进给量是铣刀转一个齿的时间里，工件移动的距离。它能加工平面、沟槽、花键、齿轮、螺纹，还有模具的特殊型面。

3. 钻削

钻削是打洞的基础方法，钻床、车床、镗床或铣床上都能做。要么刀转工件不动，要么工件转刀不动，反正得一边转一边沿轴向进给。钻削精度低，主要用来粗加工或给精加工打基础。

4. 磨削

磨削是机械精加工的活儿，用高速旋转的砂轮（或其他磨具）蹭工件表面，加工余量小但精度高。磨粒硬度高，还能自己“变锋利”（自锐性），所以淬硬钢、合金钢、硬质合金，甚至玻璃、陶瓷、大理石这种硬材料都能磨。

磨削分四类：

- 外圆磨削：主要在外圆磨床上做，磨轴类工件的外圆。工件慢转，要是同时前后动，砂轮每次横向进给一点，叫纵向磨削法；要是砂轮比要磨的面宽，工件不用动，直接切进去，叫切入磨削法——效率更高。

- 内圆磨削：在内圆磨床、外圆磨床或坐标磨床上做，磨圆柱孔、圆锥孔或孔端面，一般用纵向磨削法；坐标磨床上磨内孔，工件固定，砂轮除了高速转，还绕孔中心线做行星运动。

- 平面磨削：在平面磨床上做，磨平面或沟槽，分用砂轮外圆磨的周边磨削，和用砂轮端面磨的端面磨削。

- 无心磨削：在无心磨床上做，磨工件外圆不用定心——把工件放在砂轮和导轮之间，用托板托着，导轮带它转。要是导轮轴线跟砂轮轴线歪1~6°，工件能一边转一边沿轴向进给，叫贯穿磨削，只适用于外圆柱面。

磨削速度高、温度高，能获得高精度和小粗糙度，但一次切的金属层薄，还会飞细磨粒和金属屑，得注意安全。

5. 刨削

刨削是刨刀和工件来回蹭的切削加工，主要加工平面，适合单件小批量做平面、垂直面或斜面。主运动是变速往复直线运动——但变速时有惯性，速度提不上去，而且回程不切削，效率低，没法大批量生产。

它能加工直槽、燕尾槽、T形槽、齿条、齿轮、花键，还有母线是直线的成型面，通用性好但精度不高。

6. 镗削

镗削是用刀具扩大孔或圆形轮廓内径的工艺——镗刀旋转是主运动，镗刀或工件做进给运动。一般在镗床、加工中心或组合机床上做，主要加工箱体、支架、机座的圆柱孔、螺纹孔、孔内沟槽和端面；用特殊附件还能磨内外球面、锥孔。

镗削时，工件装在工作台或夹具上，镗刀装在镗杆上（或跟镗杆做成整体），由主轴驱动旋转。它能从半粗加工做到精加工，常用单刃镗刀，也能用双刃或多刃的。

7. 拉削

拉削是用拉床和拉刀加工工件内外表面的工艺——拉刀在拉力作用下沿轴向动，就能加工出形状。这工艺得重点考虑刀具磨损和寿命，因为多个刀齿同时啮合，切削宽度大，铁屑不好排，所以常要用低粘度油。

拉削分两类：

- 内拉削：加工圆孔、方孔、多边形孔、花键孔、键槽孔、内齿轮这些通孔或孔内通槽。拉削前得有已加工孔插拉刀，一般适用于8~125毫米的孔，深度不超过孔径的5倍。

- 外拉削：加工平面、成型面、沟槽、榫槽、叶片榫头、外齿轮这些非封闭表面，特别适合大批量生产中加工大尺寸平面或复合型面，比如汽缸体、轴承座、连杆。

拉削效率高、精度高、范围广、操作简单，但刀具结构复杂、成本高。切除余量的方式有四种：成形式（精度高、表面好，但效率低、拉刀长，适合中小圆孔和高精度成型面）、渐成式（适合粗拉方孔、多边形孔、花键孔，刀具好做但表面差）、轮切式（效率高、拉刀短，但表面差，适合大尺寸、大余量、低精度圆孔）、综合轮切式（轮切法粗拉，成形式精拉，兼有两者优点，常用在圆孔拉削）。

8. 锯切

锯切是用带锯齿的刀具（锯条、圆锯片、锯带）或薄片砂轮，把工件切出狭槽或分割开。按刀具分四类：

- 弓锯切：锯条张在弓形锯架上，直线往复运动切割——一般用动力锯切，也能手工做，回程不切削，效率低。

- 圆锯切：圆锯床上主轴带动圆锯片旋转，连续切割，效率高。

- 带锯切：带锯床上两个轮子张紧环形锯带，驱动锯带连续运动切割——宽带锯效率高、切口窄，快取代弓锯了；窄带锯适合切扁平工件的外部曲线或成形通孔。

- 砂轮锯切：用高速旋转的薄片砂轮切割，适合难加工的金属材料。

除了窄带锯，其他锯切精度都不高，一般在备料车间切断棒料、管料这些型材。现在常用硬质合金圆锯片，耐磨性好；设备用气压传动夹紧和进刀，高速切割的话，切面光滑、质量高。

9. 铸造

9.1 压力铸造（压铸）

压铸是把熔融金属用高压高速注入型腔，在压力下凝固成型的方法。特点是高压高速、精度高、产品质量好（强度、硬度、表面光洁度都优）、效率高、经济效果好，适合大批量生产。

压铸的三要素是压铸机、压铸合金、压铸模具。但它也有缺点：金属液充填速度太快，流态不稳定，铸件容易有气孔，没法热处理；内凹复杂的铸件加工难度大；铜、黑色金属这些高熔点合金的压铸型寿命低；小批量生产不划算——因为压铸型成本高。

9.2 重力铸造

重力铸造是金属液靠地球重力注入铸型的工艺，广义包括砂型浇铸、金属型浇铸、熔模铸造、消失模铸造、泥模铸造；狭义主要指金属型浇铸。

10. 冲压

冲压是用压力机和模具，给板材、带材、管材、型材施加外力，让它们塑性变形或分离，做出所需形状和尺寸的冲压件。它的三要素是材料、模具、冲压设备（比如压力机）。

按加工温度分热冲压（适合变形抗力高、塑性差的板料）和冷冲压（室温下做，是薄板常用方法），属于金属塑性加工的主要方法之一。

跟铸件、锻件比，冲压件薄、匀、轻、强，能做带加强筋、肋、起伏或翻边的工件（提高刚性）。用精密模具的话，精度能到微米级，重复精度高、规格一致，还能冲压出孔窝、凸台——冷冲压件一般不用再切削，或只需要少量切削；热冲压件精度和表面状态比冷冲压差，但比铸件、锻件好，切削量少。

冲压的优点：

- 效率高：普通压力机一分钟冲几十次，高速的冲几百甚至上千次，每次行程出一个件；操作方便，容易机械化自动化。

- 质量稳定：靠模具保证尺寸和形状精度，不破坏表面质量，模具寿命长，互换性好。

- 范围广：能加工小到钟表秒表、大到汽车纵梁及覆盖件的零件，形状复杂也能做。

- 省料节能：冷变形硬化能提高零件强度和刚度；一般没有切屑，材料消耗少，不用额外加热，成本低。

但冲压也有问题：

- 模具是专用的，复杂零件得好几套模具，而且模具制造精度高、技术要求高（技术密集型），只有批量大时才划算。

- 传统设备和手工操作会有噪音、振动，容易出安全事故——不过随着计算机和机电一体化技术进步，这些问题会解决。

- 高强度钢板冷冲压时容易破裂，没法满足需求。

冲压按工艺分两类：分离工序（冲裁，让冲压件从板料上分离，保证断面质量）和成形工序（让板料不破坏的情况下变形，做出形状）。实际生产中常组合用，冲裁、弯曲、剪切、拉深、胀形、旋压、矫正是主要工艺。

11. 注塑

注塑是工业产品造型的方法，分橡胶注塑和塑料注塑，工艺有注塑成型模压法和压铸法。

注射成型机（注塑机）是把热塑性或热固性塑料用模具做成各种塑料制品的主要设备——通过注塑机和模具实现注射成型。

橡胶注塑是把胶料直接从机筒注入模型硫化的方法，虽然是间歇操作，但成型周期短、效率高，不用准备胚料，劳动强度小，产品质量好。

塑料注塑是用压力把熔融塑料注入模具，冷却成型得到塑料件的方法。常用塑料是聚苯乙烯，注塑出来的形状一般是最终成品，不用再加工——凸起部、肋、螺纹这些细部都能一步做出来。

注塑机的两个基本部件：注射装置（熔融塑料并送入模具）和合模装置（闭合模具并取出制品）。注射装置常用往复式螺杆（不用柱塞就能熔融和注射，*常用），或者螺杆式预塑化器（第一级预塑化螺杆熔融塑料，第二级注料杆注射，熔融物质量恒定，能高压高速注射，适合透明、薄壁制品和高生产速率，但停留时间不均，容易降解，设备和维修贵）。

注塑工艺基础是温度、压力、速度，常见缺陷有缩孔、缩水、不饱模、毛边、熔接痕、银丝、喷痕、烧焦、翘曲变形、开裂、尺寸超差。