機械製造基礎

本書是為適應培養高等技術應用性、技能型人才需求組織編寫的，可以滿足教學計劃60～120課時需要。

本書共分13章，主要內容有機械製造工業管理與環境保護、工程材料、材料的液態成形、材料的塑性成形、材料的連接成形、非金屬材料成形加工、毛坯的選擇、金屬切削加工基礎、機械零件表面加工、特種加工、機械加工工藝基礎、機器設備的裝配工藝、先進位造技術及生產方式。各章后配有一定數量的習題。

第1章機械製造工業管理與環境保護1

1.1工業企業的管理1

1.1.1工業企業的分類1

1.1.2工業企業組織結構及其特點1

1.1.3企業管理及其內容4

1.1.4生產運作管理5

1.1.5現代企業制度5

1.2成本控制與利潤管理6

1.2.1概述6

1.2.2成本預測7

1.2.3成本控制8

1.2.4利潤管理8

1.3新產品生產的可行性分析9

1.3.1基本概念9

1.3.2新產品開發的分析9

1.3.3新產品的可行性分析9

1.4機械製造工業環境保護10

1.4.1概述10

1.4.2機械工業環境污染源11

1.4.3機械工業的環境保護12

第2章工程材料17

2.1材料的性能17

2.1.1材料的力學性能17

2.1.2材料的物理、化學性能23

2.1.3材料的工藝性能24

2.2晶體的結構與結晶24

2.2.1金屬的晶體結構24

2.2.2金屬的結晶26

2.2.3合金的晶體結構28

2.2.4合金的結晶29

2.2.5合金的力學性能與相圖的關係31

2.3鐵碳合金31

2.3.1鐵碳合金基本組織32

2.3.2鐵碳合金相圖33

2.3.3鐵碳合金相圖的應用36

2.4金屬材料的熱處理38

2.4.1鋼的熱處理38

2.4.2鑄鐵的熱處理59

2.4.3非鐵金屬合金的熱處理60

2.5工程材料的表面處理60

2.5.1表面強化處理61

2.5.2表面防護處理61

2.5.3表面裝飾加工65

2.6金屬材料65

2.6.1工業用鋼65

2.6.2鑄鐵91

2.6.3非鐵金屬96

2.6.4粉末冶金材料103

2.7非金屬材料106

2.7.1高分子材料106

2.7.2陶瓷材料113

2.7.3複合材料114

2.8現代新型工程材料簡介116

2.8.1概述116

2.8.2功能高分子材料116

2.8.3微晶和非晶體材料117

2.8.4先進陶瓷材料118

2.8.5納米材料118

2.8.6超導材料120

2.8.7形狀記憶合金121

2.8.8超硬材料122

2.9機械工程材料的選擇122

2.9.1零件的失效分析122

2.9.2機械工程材料的選用124

2.9.3典型零件的選材129

第3章材料的液態成形136

3.1概述136

3.1.1金屬液態成形的特點136

3.1.2金屬液態成形的分類137

3.2金屬液態成形工藝基礎137

3.2.1鑄件的凝固137

3.2.2合金的鑄造性能138

3.3金屬液態成形方法142

3.3.1砂型鑄造142

3.3.2特種鑄造146

3.4金屬液態成形工藝設計151

3.4.1澆注位置的選擇151

3.4.2鑄型分型面的選擇152

3.4.3鑄造工藝參數的確定154

3.4.4確定澆注系統155

3.4.5繪製鑄造工藝圖156

3.5鑄件的結構工藝性158

3.5.1鑄造工藝對鑄件結構的要求158

3.5.2鑄造性能對鑄件結構的要求159

3.5.3組合鑄件的應用161

3.6鑄件質量與技術檢驗161

3.6.1鑄件缺陷的產生原因及修補

方法161

3.6.2鑄件檢驗161

3.7現代液態成型新技術163

3.7.1造型技術的新進展163

3.7.2計算機在鑄造技術中的應用163

第4章材料的塑性成形166

4.1概述166

4.1.1材料塑性成形的概念166

4.1.2材料塑性成形的特點166

4.1.3材料塑性成形加工生產的適用

範圍166

4.1.4材料塑性成形方法的分類166

4.2金屬塑性成形的工藝基礎167

4.2.1金屬的塑性變形167

4.2.2變形金屬的組織和性能169

4.3自由鍛170

4.3.1自由鍛設備170

4.3.2自由鍛工藝172

4.3.3自由鍛件的分類和鍛造過程174

4.4模鍛176

4.4.1錘上模鍛177

4.4.2曲柄壓力機上模鍛177

4.4.3平鍛機上模鍛179

4.4.4摩擦壓力機上模鍛180

4.4.5其他模鍛設備180

4.5鍛件質量與技術檢驗182

4.5.1鍛件常見缺陷182

4.5.2鍛件的質量檢驗183

4.6板料衝壓183

4.6.1概述184

4.6.2板料衝壓的基本工序184

4.7鍛壓件結構設計189

4.7.1自由鍛件結構工藝性189

4.7.2模鍛件結構工藝性190

4.7.3衝壓件結構工藝性191

4.8現代塑性成形新技術193

4.8.1超塑性成形193

4.8.2輥鍛194

4.8.3等溫成形196

4.8.4楔橫軋技術196

4.8.5擺動碾壓196

4.8.6高速高能成形197

4.8.7粉末冶金鍛造198

4.8.8精密成形198

第5章材料的連接成形200

5.1概述200

5.2焊條電弧焊201

5.2.1焊接電弧201

5.2.2焊接接頭202

5.2.3焊條203

5.2.4焊接接頭的金屬組織與性能204

5.2.5焊接應力與變形205

5.3其他焊接方法206

5.3.1埋弧焊206

5.3.2氣體保護焊206

5.3.3氣焊與氣割207

5.3.4電渣焊208

5.3.5等離子弧焊208

5.3.6電阻焊208

5.3.7釺焊209

5.4常用金屬材料的焊接210

5.4.1碳鋼的焊接210

5.4.2低合金結構鋼的焊接211

5.4.3不鏽鋼的焊接211

5.4.4鑄鐵的焊補211

5.4.5非鐵金屬的焊接212

5.5焊接結構工藝設計212

5.5.1焊接結構工藝設計212

5.5.2焊接結構工藝設計實例214

5.6焊接質量與檢驗216

5.6.1焊縫常見缺陷216

5.6.2焊接質量檢驗217

5.7膠接218

5.7.1膠黏劑218

5.7.2膠接工藝219

5.8現代焊接技術的發展219

5.8.1提高焊接生產率219

5.8.2焊接過程自動化和智能化220

5.8.3熱源開發與環保220

5.8.4數字化焊接220

第6章非金屬材料成形加工222

6.1高分子材料成形加工222

6.1.1塑料成形加工工藝222

6.1.2橡膠製品的成形230

6.2陶瓷材料的成形235

6.2.1工業陶瓷製品的成形基礎235

6.2.2工業陶瓷製品的成形方法236

6.3複合材料的成形239

6.3.1樹脂基複合材料的成形239

6.3.2金屬基複合材料的成形242

6.3.3陶瓷基複合材料的成形246

6.4成形技術的新進展248

6.4.1工程塑料成形新技術248

6.4.2陶瓷材料成形新技術248

6.4.3複合材料成形新技術248

第7章毛坯的選擇250

7.1常見毛坯的分類與比較250

7.1.1毛坯類型及製造方法的比較250

7.1.2毛坯的成本251

7.2毛坯選擇原則252

7.2.1滿足材料的工藝性能要求252

7.2.2滿足零部件的使用要求252

7.2.3滿足經濟性的要求253

7.2.4符合生產條件253

7.3典型零件毛坯的選擇253

7.3.1軸桿類零件的毛坯選擇254

7.3.2盤套類零件的毛坯選擇254

7.3.3箱體類零件的毛坯選擇256

第8章金屬切削加工基礎258

8.1加工質量258

8.1.1加工精度258

8.1.2表面質量258

8.2切削運動259

8.2.1切削運動259

8.2.2切屑形成分類259

8.2.3工件表面261

8.2.4切削要素262

8.3刀具切削部分的幾何角度263

8.3.1刀具的組成263

8.3.2刀具幾何角度參考系264

8.3.3刀具標註角度265

8.3.4刀具工作角度266

8.4刀具的材料266

8.4.1刀具材料應具備的性能266

8.4.2刀具材料267

8.5金屬切削過程270

8.5.1切屑的形成過程271

8.5.2金屬切削層的三個變形區271

8.5.3切屑的類型272

8.5.4切屑變形的表示方法272

8.6切削力273

8.6.1切削力的分解與合成273

8.6.2切削力的計算274

8.6.3切削功率的計算274

8.6.4影響切削力的主要因素274

8.7切削熱與切削溫度276

8.7.1切削熱的產生與傳遞276

8.7.2切削溫度的分佈276

8.7.3影響切削溫度的主要因素276

8.8刀具磨損與刀具壽命277

8.8.1刀具的磨損形式278

8.8.2刀具的磨損原因278

8.8.3刀具磨損的過程及磨鈍標準279

8.8.4刀具的耐用度與刀具壽命280

8.9切削加工技術經濟分析281

8.9.1切削加工的技術經濟指標281

8.9.2工件材料的切削加工工藝性283

8.9.3提高切削加工技術經濟性的

途徑284

第9章機械零件表面加工286

9.1金屬切削機床基礎知識286

9.1.1機床的分類286

9.1.2機床型號的編製方法286

9.1.3零件表面的切削加工成形方法與

機床的運動288

9.1.4機床傳動基本組成290

9.2外圓表面的加工290

9.2.1外圓表面的車削加工291

9.2.2外圓表面的磨削加工292

9.3孔的加工成形294

9.3.1鑽削294

9.3.2鏜削296

9.3.3車削297

9.3.4磨削297

9.4平面切削成形298

9.4.1零件的平面298

9.4.2平面車削298

9.4.3平面刨削299

9.4.4平面銑削300

9.4.5平面拉削301

9.4.6平面磨削302

9.5齒輪的齒形加工303

9.5.1齒輪齒形的加工方法304

9.5.2成形法加工齒輪304

9.5.3展成法加工齒輪305

第10章特種加工311

10.1電火花加工311

10.1.1電火花加工原理311

10.1.2電火花加工設備312

10.1.3電火花加工的特點及應用313

10.1.4電火花線切割加工314

10.2電解加工314

10.2.1電解加工原理315

10.2.2電解加工的特點及應用315

10.3超聲加工315

10.3.1超聲加工原理315

10.3.2超聲加工的特點及應用316

10.4激光加工316

10.4.1激光加工原理316

10.4.2激光加工的特點及應用317

10.5電子束加工317

10.5.1電子束加工原理317

10.5.2電子束加工的特點及應用318

10.6離子束加工318

10.6.1離子束加工原理318

10.6.2離子束加工的特點及應用319

第11章機械加工工藝基礎320

11.1工藝過程與工藝規程320

11.1.1概述320

11.1.2機械加工工藝過程的組成320

11.1.3生產綱領與生產類型321

11.1.4機械加工工藝規程制訂323

11.1.5零件結構的工藝性326

11.2機床夾具基礎329

11.2.1概述329

11.2.2工件定位的基本原理332

11.2.3定位方法及定位元件334

11.3夾緊機構341

11.3.1夾緊機構概述341

11.3.2基本夾緊機構344

11.4典型零件加工工藝348

11.4.1軸類零件的加工348

11.4.2箱體零件加工360

11.4.3套筒零件加工370

11.5機械加工的質量374

11.5.1機械加工精度374

11.5.2機械加工表面質量382

第12章機器設備的裝配工藝386

12.1機械設備裝配概述386

12.1.1裝配的概念386

12.1.2裝配精度386

12.1.3裝配精度與零件精度的關係386

12.1.4裝配尺寸鏈的建立387

12.2裝配方法及其選擇389

12.2.1互換法389

12.2.2選配法391

12.2.3修配法392

12.2.4調整法394

12.2.5裝配方法的選擇395

12.3裝配工藝規程的制訂396

12.3.1制定裝配工藝規程的基本要求396

12.3.2制定裝配工藝規程的步驟與工作

內容396

第13章先進位造技術及生產方式399

13.1數控加工技術399

13.1.1概述399

13.1.2數控機床的組成及基本原理399

13.1.3數控機床的分類400

13.1.4數控機床的特點及應用範圍402

13.2快速成形技術403

13.2.1概述403

13.2.2快速成形技術的工作原理403

13.2.3快速成形技術的工藝方法404

13.2.4快速成形技術的特點及其應用406

13.3超精密與納米加工技術407

13.3.1超精密加工技術407

13.3.2納米加工技術407

13.4超高速加工技術408

13.4.1概述408

13.4.2超高速加工技術409

13.5工業機器人410

13.5.1概述410

13.5.2工業機器人的應用411

13.6柔性製造技術411

13.6.1概述411

13.6.2柔性製造技術的應用412

13.7計算機集成製造系統413

13.7.1概述413

13.7.2計算機集成製造的應用414

13.8敏捷製造415

13.8.1概述415

13.8.2敏捷製造的應用417

13.9智能製造418

13.9.1概述418

13.9.2智能製造系統的特徵418

13.10綠色製造419

13.10.1概述419

13.10.2綠色製造系統420

參考文獻422