本书全面、系统地介绍了机械制造基础的基本知识。全书共分3篇10章。第1篇为“工程材料基础”,主要阐述了金属材料的性能,金属的内部结构与结晶,热处理方法和常用工程的种类及其选择;第2篇为“材料成形工艺基础”,主要阐述毛坯成形方法的工艺基础,成形方法和结构设计;第3篇为“机械制造工艺基础”,主要阐述零件加工方法的基础知识,常用加工方法综述和零件的结构设计,同时介绍现代制造技术。全书按照宽而不散、少而精,兼顾课堂教学和自学需要的原则进行选材,对传统机械制造基础的内容进行优化整合,注重实用。每章附有思考与练习题,便于学生复习掌握各章知识点。
为高等教育本科教材。偏重应用型本科、高职高专、成人高校机电类及近机类专业使用。
第1篇 工程材料基础
第1章 金属材料 (2)
1.1 金属材料的结构 (2)
1.1.1 金属的晶体结构 (2)
1.1.2 合金的晶体结构 (3)
1.1.3 金属的结晶 (5)
1.2 金属材料的性能 (6)
1.2.1 金属材料的力学性能 (6)
1.2.2 金属材料的物理性能和
化学性能 (11)
1.2.3 金属材料的工艺性能 (12)
1.3 铁碳合金 (12)
1.3.1 铁碳合金的基本组织和
性能 (12)
1.3.2 铁碳合金相图 (13)
1.3.3 铁碳合金的组织转变 (14)
1.3.4 铁碳合金相图的应用 (15)
1.4 常用金属材料 (16)
1.4.1 碳素钢分类和牌号 (16)
1.4.2 合金钢及其牌号 (18)
1.4.3 铸铁和铸钢 (19)
1.4.4 有色金属 (21)
1.5 钢的热处理 (23)
1.5.1 热处理过程中的组织转变 (23)
1.5.2 钢的热处理工艺 (25)
思考与练习题 (27)
第2章 非金属材料与新型材料 (29)
2.1 非金属材料 (29)
2.1.1 非金属材料的性能 (29)
2.1.2 高分子材料 (31)
2.1.3 陶瓷材料 (35)
2.2 新型材料 (37)
2.2.1 复合材料 (37)
2.2.2 磁性材料 (38)
2.2.3 超导材料 (39)
2.2.4 形状记忆合金 (39)
2.2.5 纳米材料 (40)
思考与练习题 (42)
第2篇 材料成形工艺基础
第3章 铸造成形 (44)
3.1 概述 (44)
3.2 铸造成形基础 (44)
3.2.1 金属的流动性 (44)
3.2.2 金属的收缩性 (46)
3.3 砂型铸造 (47)
3.3.1 砂型铸造生产过程 (47)
3.3.2 造型材料 (47)
3.3.3 造型方法 (48)
3.3.4 合金的熔炼和浇注 (50)
3.3.5 落砂、清理与检验 (53)
3.3.6 铸造生产常见缺陷 (53)
3.4 铸造工艺设计 (55)
3.4.1 浇注位置的确定 (55)
3.4.2 分型面的选择 (56)
3.4.3 铸造工艺参数 (57)
3.5 铸造结构的工艺性 (58)
3.5.1 铸造工艺对铸件结构的
要求 (58)
3.5.2 铸造性能对铸件结构的
要求 (59)
3.6 特种铸造方法 (60)
3.6.1 熔模铸造 (60)
3.6.2 金属型铸造 (62)
3.6.3 离心铸造 (63)
3.6.4 压力铸造 (65)
思考与练习题 (66)
第4章 锻压成形 (68)
4.1 概述 (68)
4.2 锻压成形基础 (69)
4.2.1 金属塑性变形的实质 (69)
4.2.2 塑性变形对金属组织和
性能的影响 (70)
4.2.3 金属的锻造性能 (72)
4.3 自由锻 (73)
4.3.1 自由锻的特点及应用 (73)
4.3.2 自由锻的基本工序 (73)
4.3.3 自由锻设备 (75)
4.3.4 自由锻的结构工艺性 (76)
4.4 模锻 (77)
4.4.1 模锻的特点及应用 (77)
4.4.2 模锻的种类 (78)
4.4.3 模锻的结构工艺性 (82)
4.5 板料冲压 (83)
4.5.1 板料冲压的特点及应用 (83)
4.5.2 板料冲压的基本工序 (84)
4.5.3 板料冲压的结构工艺性 (87)
4.6 锻压成形新工艺 (89)
4.6.1 精密模锻 (89)
4.6.2 轧制成形 (90)
4.6.3 挤压成形 (91)
4.6.4 拉拔成形 (91)
4.6.5 爆炸成形 (92)
4.6.6 电磁冲压成形 (92)
4.6.7 超塑性成形 (93)
思考与练习题 (93)
第5章 焊接成形 (94)
5.1 概述 (94)
5.2 焊接成形基础 (95)
5.2.1 焊接电弧 (95)
5.2.2 焊接过程 (95)
5.2.3 焊接接头的组织与性能 (96)
5.2.4 金属材料的焊接性 (97)
5.2.5 常见的焊接缺陷及检验 (97)
5.3 常用焊接方法 (99)
5.3.1 焊条电弧焊 (99)
5.3.2 埋弧焊 (101)
5.3.3 气体保护电弧焊 (101)
5.3.4 气焊与气割 (104)
5.3.5 压焊 (106)
5.3.6 钎焊 (109)
5.3.7 特种焊接方法 (110)
5.4 焊接结构工艺设计 (113)
5.4.1 焊接件材料的选择 (113)
5.4.2 焊接方法的选择 (114)
5.4.3 焊接接头及坡口形式的
选择 (114)
5.4.4 焊缝的合理布置 (116)
思考与练习题 (117)
第6章 粉末冶金和非金属材料成形工艺 (119)
6.1 粉末冶金工艺 (119)
6.1.1 概述 (119)
6.1.2 粉末冶金工艺过程 (119)
6.2 非金属材料成形工艺 (122)
6.2.1 高分子材料成形 (122)
6.2.2 工业陶瓷成形 (128)
6.2.3 复合材料成形 (128)
思考与练习题 (130)
第3篇 机械制造工艺基础
第7章 金属切削加工基础 (132)
7.1 金属切削加工的基础知识 (132)
7.1.1 切削加工概述 (132)
7.1.2 切削运动与切削要素 (132)
7.1.3 切削刀具材料 (134)
7.1.4 刀具切削部分的几何角度 (136)
7.1.5 切削过程的一般规律 (140)
7.2 金属切削机床 (150)
7.2.1 金属切削机床的基础知识 (150)
7.2.2 零件表面的切削加工成形
方法和机床的运动 (155)
7.2.3 机床的传动 (157)
7.2.4 数控机床简介 (160)
思考与练习题 (165)
第8章 常用零件表面的加工方法 (166)
8.1 外圆表面加工 (166)
8.1.1 外圆表面的加工方法 (166)
8.1.2 外圆表面的车削加工 (167)
8.1.3 外圆表面的磨削加工 (173)
8.2 内圆表面加工 (179)
8.2.1 内圆表面的加工方法 (179)
8.2.2 钻削加工 (180)
8.2.3 镗削加工 (185)
8.2.4 拉削加工 (188)
8.2.5 内圆磨削 (191)
8.3 平面加工 (193)
8.3.1 平面加工方法 (193)
8.3.2 刨削与插削加工 (194)
8.3.3 铣削加工 (197)
8.3.4 平面磨削加工 (204)
思考与练习题 (206)
第9章 机械加工工艺过程的基础知识 (207)
9.1 机械加工工艺过程 (207)
9.1.1 概述 (207)
9.1.2 机械加工工艺过程的组成 (207)
9.1.3 工件工艺规程的制定 (210)
9.2 零件的机械加工工艺性 (214)
9.2.1 切削加工对零件结构的
要求 (214)
9.2.2 机械零件加工工艺性典型
实例 (214)
思考与练习题 (216)
第10章 现代制造技术 (218)
10.1 特种加工 (219)
10.1.1 特种加工方法概述 (219)
10.1.2 典型的特种加工方法 (220)
10.2 精密和超精密加工 (227)
10.2.1 精密加工和超精密加工
概述 (228)
10.2.2 超精密加工环境 (229)
10.3 快速成形 (230)
10.3.1 快速成形的工艺过程 (230)
10.3.2 典型的快速成形工艺
方法 (231)
10.4 再制造 (234)
10.4.1 再制造概述 (234)
10.4.2 再制造工程的关键技术 (234)
10.4.3 应急快速维修技术 (236)
10.5 先进制造生产模式 (237)
10.5.1 并行工程 (237)
10.5.2 精益生产 (239)
10.5.3 虚拟制造 (240)
10.5.4 敏捷制造 (242)
10.5.5 绿色制造 (242)
思考与练习题 (244)
参考文献 (246)
前 言
制造技术是将制造资源(物料、能源、设备、工具、资金、技术、信息和人力等),按照市场要求,通过制造过程,转化为可供人们使用和利用的工业品与生活消费品的应用技术,它既是科学技术走向实际应用的接口和桥梁,又是推动科学向前发展的基础。先进的制造技术对于创造物质财富和发展科学技术,具有十分重要的意义。
制造业已成为各工业发达国家基本的支柱产业,所制造的物质财富达到整个国民经济总量的一半以上;要使国家和民族繁荣富强,必须大力创新制造技术,大力发展现代制造业。先进制造技术与现代科学技术密不可分,因此,制造技术教育必须适应科学技术的发展,必须适应现代制造业的需要,教育观念、教学内容、教学方法与手段都必须更新。
本书是根据教育部基础课程教学指导委员会颁布的“机械制造基础教学基本要求”,认真总结国内各兄弟院校关于本课程教学内容与课程体系教学改革的经验,并结合编者的教学实践,经结构优化、整合而成的一本强调应用基础知识的机械类专业基础课程教材,同时注重实践能力和创业能力培养的特点,着重培养既能动脑又能动手的应用型技术人才。
本书的编写主要有以下特点:
本书以加工方法为主线,着重分析各种加工方法的原理、过程和结构工艺性;
坚持“少而精”的原则,做到内容够用,重点突出;
充实了新材料、新工艺和新方法的“三新”内容,试图培养学生“大材料、大机械、大制造”的观念;
全书采用法定计量单位,材料牌号、工艺术语等全面贯彻国家最新标准;
在各章的后面都附有思考与练习题,以加强学生对基本概念的理解,培养学生分析问题和解决问题的能力。
本书可作为高等工科院校机械类、近机械类各专业的《机械制造基础》课程的通用教材,也可供有关工程技术人员参考使用。本书配有PPT课件,可登录电子工业出版社华信教育资源网(www.hxedu.com.cn)注册后免费下载。
全书由湖南工程学院关跃奇负责全书的统稿工作,并编写了前言、篇序、第2章、第10章;吉林农业科技学院蒋俊香编写了第1章、第9章;湖南工程学院刘军安编写了第3章;上海工程技术大学茅健编写了第4章;湖南工程学院陈国强编写了第5章、第6章;湖南工程学院白泉编写了第7章、第8章。
由于编者水平有限,书中难免出现错误与不妥之处,敬请读者批评指正。