一本高職的
《金屬材料及機械制造工藝》
作者：任長春
叢書名：高職高專國家示范性院機電類專業課改教材
出版社：西安電子科技大學出版社 　　
ISBN： 　　
出版日期：2012 年3月 　　
開本：16開 　　
頁碼：364 　　
版次：1-1
內容簡介
《金屬材料及機械制造工藝》以機械零件的制造工藝過程為主線，把機械零件制造過程分解成改變材料性能的方法、機械零件材料的選用、毛坯成型方式的選擇、普通機械加工工藝及加工設備的選擇、特種加工設備及加工方法的選擇、機械零件加工工藝基礎、典型機械零件加工工藝的編制、機械產品裝配工藝規程的編制、先進制造技術介紹等九個項目，每個項目又分解成多個學習任務進行知識講解。每個項目前有知識目標和能力目標要求，后有一定數量的復習思考題可供學生練習。本書實用性強，配有大量來自生產實際的實例，書中涉及的專業名詞術語、圖紙等資料均采用最新國家標準。 　　《金屬材料及機械制造工藝》可作為高等職業技術院校的教材，也可作為相關工程技術人員、管理人員、操作人員的參考書及培訓教材。
前 言
本書是為了適應當前我國高職高專發展的需要，配合“國家示范性(骨干)高等職業院校建設計劃”，體現高職高專辦學特色，促進示范性(骨干)建設院校的專業核心建設，本著“工學結合、校企合作”的宗旨，在反復論證、多方征求意見的基礎上編寫的。
本書的編寫根據高等職業教育特點，力求實用性和適度性，教材內容以項目教學為主體，體現了以工作或學習任務為中心的編寫思路。本書把機械零件制造工藝過程分解成若干項目，項目內容又分解成多個學習任務，以技術理論知識為背景，以技術實踐知識為焦點，以拓展知識為延伸，形成了本書的實用性、系統性和知識的綜合應用性的統一。
本書以機械零件的制造工藝過程為主線，重點介紹了機械零件制造所需要的材料學、熱處理、毛坯成型(熱加工)、普通切削加工、加工工藝規程編制、裝配等知識，并根據現代機械制造業的發展特點，增加了特種加工的相關內容，且對最新的先進制造技術進行了介紹。
本書的特點是：
(1) 本書在內容安排上以機械零件的制造工藝過程為順序，有利于學生系統性地掌握機械零件的制造方法。
(2) 本書不僅注重學生獲得知識和分析問題能力的培養，而且增加了大量的典型零件的實例，體現了對學生工程素質和創新能力的培養。
(3) 本書著重介紹了基本概念和基本技能，在注重知識的典型性的基礎上，擴展了相關的知識范圍，有利于拓展學生的知識面。學生通過本書的學習，可以對機械零件的制造過程形成一個整體的認識，從而為后續課程的學習打下堅實的基礎。
(4) 本書在編寫過程中引用參照了目前最新的相關國家標準和行業標準。
本書的教學參考課時為90～120課時，書中內容可根據不同專業的教學要求進行選學。
協助本書編寫的企業有寶鋼集團梅山冶金公司、南京線路器材廠等，編者在編寫過程中從這些企業獲得了大量的實際案例和最新的工藝、設備資料，并從企業的實際工作要求及基本技能出發，調整、增刪了教材的相關內容。
南京信息職業技術學院任長春任本書主編，南京信息職業技術學院單以才、南京線路器材廠謝波和陸桂來任副主編，南京信息職業技術學院李一民任主審。參加本書編寫的還有南京信息職業技術學院丁友生、張穎利和馬云鵬，寶鋼集團梅山冶金公司裴新華，以及南京線路器材廠房小明。全書由任長春統稿。在本書的編寫過程中還得到了南京工程學院章婷、南京電力金具設計研究院陳作新等的大力支持和幫助，在此深表感謝。
由于本書摘錄了最新的相關國家、行業標準及相關技術參數，因此本書可作為高等職業技術學院的教材，也可作為相關工程技術人員、管理人員、操作人員的參考書及培訓教材。
本書在編寫過程中，參考了國內外公開出版的同類書籍并引用了部分資料，在此向有關作者和單位表示誠摯的感謝。
由于編者水平有限，書中難免有疏漏和不當之處，懇請廣大讀者批評指正。
目 錄

緒論
0.1 機械零件概述
0.2 機械制造技術現狀及發展趨勢
0.3 本課程的性質、任務及學習方法
項目一 改變材料性能的方法
任務1 金屬材料的性能 5
1.1 力學性能 5
1.1.1 剛度及強度 6
1.1.2 塑性 8
1.1.3 硬度 9
1.1.4 沖擊韌度 13
1.1.5 疲勞強度 14
1.1.6 磨損 15
1.2 物理與化學性能 15
1.3 工藝性能 16
任務2 金屬材料的結構 17
2.1 金屬的晶體結構 17
2.1.1 晶體結構的基礎知識 17
2.1.2 典型金屬晶格 18
2.1.3 金屬實際的晶體結構及缺陷 19
2.2 金屬的結晶 20
2.2.1 金屬結晶的概念 20
2.2.2 純金屬的結晶過程 21
2.2.3 金屬結晶與晶粒大小 22
2.3 合金的晶體結構 22
2.3.1 合金的基本概念 22
2.3.2 合金的組織結構 23
2.4 合金的結晶及相圖 24
2.4.1 二元合金相圖的建立 24
2.4.2 二元合金相圖的分析 25
2.5 鐵碳合金相圖 28
2.5.1 鐵碳合金基本組織 28
2.5.2 鐵碳合金相圖 29
2.6 鐵碳合金相圖的應用 34
2.6.1 含碳量對鐵碳合金組織和力學性能的影響規律 34
2.6.2 鐵碳相圖的應用 35
任務3 鋼的熱處理 36
3.1 鋼的熱處理的基本概念 36
3.1.1 鋼的熱處理定義 36
3.1.2 鋼的熱處理工藝曲線 37
3.1.3 鋼在加熱時的轉變 37
3.1.4 鋼在冷卻時的轉變 40
3.2 鋼的普通熱處理 45
3.2.1 鋼的退火 45
3.2.2 鋼的正火 47
3.2.3 鋼的淬火 48
3.2.4 鋼的回火 51
3.2.5 鋼的調質處理 52
3.3 鋼的表面熱處理 53
3.3.1 鋼的表面淬火 53
3.3.2 鋼的表面化學熱處理 54
3.4 熱處理新技術 56
3.4.1 真空熱處理 56
3.4.2 可控氣氛熱處理 57
3.4.3 形變熱處理 57
3.4.4 化學氣相沉積 57
3.4.5 激光熱處理 58
3.4.6 電子束表面淬火 58
任務4 金屬的塑性變形與強化 58
4.1 金屬的塑性變形 58
4.1.1 單晶體金屬的塑性變形 58
4.1.2 多晶體金屬的塑性變形 59
4.1.3 晶粒大小對金屬力學性能的影響 59
4.1.4 合金的塑性變形 59
4.2 加工硬化 60
4.3 回復與再結晶 60
4.3.1 回復 61
4.3.2 再結晶 61
4.3.3 結晶后的晶粒長大 62
復習思考題
項目二 機械零件材料的選用
任務1 工業用鋼 63
1.1 鋼內元素對鋼性能的影響 63
1.1.1 鋼內雜質元素對鋼性能的影響 63
1.1.2 合金元素對鋼性能的影響 64
1.2 鋼的分類和編號 65
1.2.1 鋼的分類 65
1.2.2 鋼的編號 65
1.3 結構鋼 67
1.3.1 一般工程結構鋼 67
1.3.2 優質結構鋼 69
1.4　工具鋼 76
1.4.1　刃具鋼 77
1.4.2 模具鋼 80
1.4.3 量具鋼 88
1.5 特殊性能鋼 88
1.5.1 不銹鋼 89
1.5.2 耐熱鋼 90
1.5.3 耐磨鋼 90
任務2 鑄鐵 91
2.1 鑄鐵的石墨化 91
2.1.1 石墨化過程 91
2.1.2 影響石墨化的因素 92
2.1.3 鑄鐵的性能特點 92
2.2 常用鑄鐵 92
2.2.1 鑄鐵牌號表示方法 93
2.2.2 灰鑄鐵 94
2.2.3 可鍛鑄鐵 95
2.2.4 球墨鑄鐵 96
2.2.5 蠕墨鑄鐵 97
2.2.6 特殊性能鑄鐵 98
任務3 有色金屬及粉末冶金材料 99
3.1 鋁及鋁合金 99
3.1.1 工業純鋁 99
3.1.2 鋁合金 100
3.2 銅及銅合金 101
3.2.1 純銅 101
3.2.2 銅合金 102
3.3　鈦及鈦合金 103
3.3.1 　純鈦 104
3.3.2　鈦合金 104
3.4 鎂及鎂合金 105
3.4.1 純鎂 105
3.4.2 鎂合金 105
3.5 滑動軸承合金 106
3.5.1 滑動軸承合金的特點 106
3.5.2 滑動軸承合金的分類 106
3.6 粉末冶金材料 108
3.6.1 粉末冶金及其特點 108
3.6.2 常用粉末冶金材料 109
任務4 非金屬材料 111
4.1 高分子材料 111
4.1.1 工程塑料 111
4.1.2 橡膠 112
4.2 陶瓷材料 113
4.2.1 陶瓷的性能 113
4.2.2 常用陶瓷材料及其應用113
4.3 復合材料 114
4.3.1 復合材料的組成和分類 114
4.3.2 常用復合材料的性能特點和應用 114
任務5 機械零件的失效與材料選用的一般原則 115
5.1 機械零件的失效 115
5.1.1 失效的基本概念 116
5.1.2 零件失效的主要形式 116
5.1.3 零件失效的原因 116
5.2 機械零件材料選用的一般原則 117
5.2.1 使用性能 117
5.2.2 工藝性能 118
5.2.3 經濟性 119
復習思考題
項目三 毛坯成型方式的選擇
任務1 毛坯成型方式概述 120
1.1 機械零件常用毛坯的種類 120
1.2 毛坯成型方式選擇的依據 122
1.3 毛坯形狀及尺寸設計 123
1.4 毛坯的質量檢驗 123
任務2 毛坯成型方式—鑄造 125
2.1 概述 125
2.2 砂型鑄造 126
2.2.1 砂型鑄造的特點 126
2.2.2 砂型鑄造生產過程 126
2.3 特種鑄造 130
2.3.1 金屬型鑄造 131
2.3.2 壓力鑄造 132
2.3.3 熔模鑄造 134
2.3.4 離心鑄造 135
2.3.5 低壓鑄造 135
2.4 鑄件的常見缺陷 136
任務3 毛坯成型方式—鍛壓 137
3.1 概述 137
3.2 鍛造 139
3.2.1 自由鍛 140
3.2.2 模鍛 141
3.3 沖壓 142
3.3.1 沖壓的基本工序 143
3.3.2 沖模 144
3.4 其他鍛壓成型方法 145
3.4.1 軋鍛 145
3.4.2 擠壓 146
3.4.3 拉拔 147
3.5 鍛壓件的常見缺陷 147
3.5.1 鍛造件的常見缺陷 147
3.5.2 沖壓件的常見缺陷 148
任務4 毛坯成型方式—焊接 148
4.1 概述 148
4.2 常用焊接方法 149
4.2.1 手工電弧焊 149
4.2.2 CO2保護焊 151
4.2.3 氬氣保護焊 152
4.2.4 埋弧焊 153
4.2.5 電渣焊 154
4.2.6 壓力電阻焊 155
4.2.7 釬焊 156
4.2.8 氣焊 157
4.2.9 激光焊接 157
4.3 焊接的常見缺陷 157
復習思考題
項目四 普通機械加工工藝及
加工設備的選擇
任務1 金屬切削機床及切削
加工概述 159
1.1 金屬切削機床的分類 159
1.2 金屬切削機床的型號編制方法 160
1.3 切削刀具 162
1.3.1 刀具材料應具備的性能 162
1.3.2 常用刀具材料 162
1.4 切削液 164
1.4.1 切削液的作用 164
1.4.2 常用切削液的種類 164
1.4.3 切削液的選用 165
任務2 車床及車削加工 165
2.1 車床 165
2.2 車削加工 167
2.3 車刀 169
2.4 車床附件及零件安裝 169
任務3 銑床及銑削加工 173
3.1 銑床 173
3.2 銑削加工 175
3.2.1 銑削的特點 175
3.2.2 銑削方式 176
3.3 銑刀 177
3.4 銑床附件及零件裝夾 179
任務4 鉆床及鉆削加工 180
4.1 鉆床 180
4.2 鉆削加工 182
4.2.1 鉆孔 182
4.2.2 擴孔 183
4.2.3 鉸孔 183
4.2.4 攻螺紋 184
4.2.5 锪孔 184
4.3 鉆頭及鉸刀 184
4.3.1 鉆頭 184
4.3.2 鉸刀 186
4.4 鉆床附件及零件裝夾 187
任務5 磨床及磨削加工 187
5.1 磨床 187
5.2 磨削工藝 191
5.2.1 磨削原理 191
5.2.2 外圓磨削 192
5.2.3 內圓磨削 193
5.2.4 平面磨削 193
5.2.5 無心磨削 194
5.3 精密磨削及光整加工 195
5.3.1 高精度磨削 195
5.3.2 超精加工 195
5.3.3 研磨 196
5.3.4 珩磨 197
5.3.5 拋光 197
任務6 鏜床及鏜削加工 198
6.1 鏜床 198
6.2 鏜削加工 199
6.2.1 鏜削的特點 199
6.2.2 鏜孔 200
6.3 鏜刀 201
任務7 刨床、插床、拉床及刨削、
插削、拉削加工 203
7.1 刨床及刨削 203
7.1.1 刨床 203
7.1.2 刨削加工 204
7.2 插床及插削 206
7.2.1 插床 206
7.2.2 插削加工 207
7.3 拉床及拉削 207
7.3.1 拉床 207
7.3.2 拉削加工 208
任務8 齒輪和螺紋加工 209
8.1 齒輪加工 209
8.1.1 齒形加工方法 209
8.1.2 齒輪加工機床及加工特點 211
8.2 螺紋加工 214
8.2.1 螺紋加工方法選擇 214
8.2.2　螺紋加工方法 215
任務9 數控機床及數控加工 217
9.1 數控機床的工作原理 217
9.2 數控機床的分類 218
9.3 數控加工機床的編程 219
9.4 數控加工的工藝特點及應用 220
復習思考題
項目五 特種加工設備及
加工方法的選擇
任務1 特種加工概述 222
1.1 特種加工的產生及發展 222
1.2 特種加工的特點 223
1.3 特種加工的分類 223
任務2 電火花加工 224
2.1 電火花加工概述 224
2.1.1 電火花加工的基本原理 224
2.1.3 電火花加工的分類 225
2.2 電火花成型加工 225
2.2.1 電火花成型加工的工作原理 225
2.2.2 電火花成型加工的特點 225
2.2.3 電火花成型加工機床 226
2.2.4 電火花成型加工方法 227
2.3 電火花線切割加工 228
2.3.1 電火花線切割加工的
工作原理 228
2.3.2 電火花線切割的加工特點 229
2.3.3 電火花線切割加工的機床 229
2.3.4 電火花線切割加工的編程 230
2.4 電火花高速穿孔加工 230
2.4.1 電火花高速穿孔加工的
工作原理 230
2.4.2 電火花高速穿孔加工的
特點及應用 231
任務3 電化學加工 231
3.1 電解加工 232
3.1.1 電解加工的基本原理 232
3.1.2 電解加工的特點 232
3.1.3 電解加工的應用 233
3.2 電解磨削 233
3.2.1 電解磨削的基本原理 233
3.2.2 電解磨削的特點 234
3.2.3 電解磨削的應用 234
3.3 電鑄加工 234
3.3.1 電鑄加工的基本原理 234
3.3.2 電鑄加工的特點 235
3.3.3 電鑄加工的應用 235
3.4 涂鍍加工 236
3.4.1 涂鍍加工的基本原理 236
3.4.2 涂鍍加工的特點 236
3.4.3 涂鍍加工的應用 236
任務4 超聲波加工 237
4.1 超聲波加工的基本原理 237
4.2 超聲波加工的特點 238
4.3 超聲波加工的應用 238
任務5 高能束加工 238
5.1 激光加工 238
5.1.1 激光加工的基本原理 238
5.1.2 激光加工的特點 239
5.1.3 激光加工的應用 239
5.2 電子束加工 239
5.2.1 電子束加工的基本原理 239
5.2.2 電子束加工的特點 240
5.2.3 電子束加工的應用 240
5.3 離子束加工 240
5.3.1 離子束加工的基本原理 240
5.3.2 離子束加工的特點 241
5.3.3 離子束加工的應用 241
復習思考題
項目六 機械零件加工工藝基礎
任務1 機械零件加工工藝規程的制訂 243
1.1 基本概念 243
1.1.1 機械的生產過程和工藝過程 243
1.1.2 機械加工工藝過程的組成 244
1.1.3 生產綱領、生產類型及
生產組織形式 246
1.2 機械加工工藝規程 248
1.2.1 機械加工工藝規程的作用 248
1.2.2 工藝規程制訂的原則 248
1.2.3 制訂工藝規程的原始資料 249
1.2.4 制訂工藝規程的步驟 249
1.2.5 機械加工工藝文件的格式 249
1.3 零件的工藝分析 250
1.3.1 分析研究產品的零件圖和
裝配圖 250
1.3.2 零件的結構工藝性分析 250
1.3.3 技術要求分析 255
1.4 定位及定位基準的選擇 256
1.4.1 基準的概念及其分類 256
1.4.2 工件定位的概念 257
1.4.3 工件定位方法 258
1.4.4 定位的基本原理 258
1.4.5 定位基準選擇 260
1.5 工藝路線的擬訂 263
1.5.1 加工方法的選擇 263
1.5.2 加工順序的確定 267
1.6 加工余量的確定 270
1.6.1 加工余量的概念 270
1.6.2 影響加工余量的因素 272
1.6.3 確定加工余量的方法 273
1.7 工序尺寸及其公差的確定 273
1.7.1 工藝基準和設計基準重合時
工序尺寸及公差的確定 273
1.7.2 工藝尺寸鏈 275
1.7.3 工藝基準與設計基準不重合時
工序尺寸及其公差的確定 279
1.8 機床、工藝裝備等的選擇 286
1.8.1 機床的選擇 286
1.8.2 工藝裝備的選擇 286
1.8.3 切削用量與時間定額的確定 287
任務2 機械加工精度 287
2.1 概述 287
2.1.1 機械加工精度的概念 287
2.1.2 獲得加工精度的方法 288
2.2 影響加工精度的原始誤差 289
任務3 機械加工的表面質量 290
3.1 概述 290
3.2 機械加工表面質量對機器使用性能和
使用壽命的影響 291
任務4 機械加工中的振動 292
4.1 機械加工中的強迫振動及其控制 293
4.1.1 強迫振動的主要特點 293
4.1.2 減小強迫振動的措施和途徑 293
4.2 機械加工中的自激振動及其控制 294
4.2.1 自激振動的主要特點 294
4.2.2 控制自激振動的措施和途徑 294
復習思考題
項目七 典型機械零件加工工藝的編制
任務1 軸類零件加工工藝 298
1.1 概述 298
1.1.1 軸類零件的功用與結構特點 298
1.1.2 軸類零件的技術要求 299
1.1.3 軸類零件的材料和毛坯 299
1.1.4 軸類零件的預加工 300
1.1.5 軸類零件的熱處理 300
1.2 軸類零件的一般加工方法 301
1.2.1 軸類零件外圓表面的
車削加工 301
1.2.2 軸類零件外圓表面的
磨削加工 302
1.2.3 軸類零件的單鍵槽、花鍵及
螺紋加工 302
1.3 軸類零件的裝夾 303
1.4 軸類零件的加工工藝過程分析及
舉例 304
任務2 套筒類零件加工工藝 309
2.1 概述 309
2.1.1 套筒類零件的功用與結構 309
2.1.2 套筒類零件的技術要求 310
2.1.3 套筒類零件的材料與毛坯 310
2.1.4 套筒類零件的熱處理 310
2.2 套筒類零件的一般加工方法 311
2.2.1 套筒類零件加工方法的選擇 311
2.2.2 深孔加工 311
2.3 套筒類零件的裝夾 311
2.3.1 套筒類零件的裝夾方法 311
2.3.2 保證套筒類零件表面
位置精度的方法 312
2.3.3 防止加工中套筒變形的措施 313
2.4 套筒類零件的加工工藝過程分析及
舉例 314
任務3 箱體類零件加工工藝 318
3.1 概述 318
3.1.1 箱體類零件的功用和
結構特點 318
3.1.2 箱體類零件的主要技術要求 318
3.1.3 箱體類零件的材料及毛坯 319
3.2 箱體類零件的一般加工方法 319
3.2.1 箱體類零件的平面加工方法 319
3.2.2 箱體類零件的孔系加工 320
3.2.3 箱體類零件加工工藝過程
遵循的原則 324
3.3 箱體類零件的裝夾 325
3.3.1 箱體類零件的裝夾方法 325
3.3.2 箱體類零件加工的
定位基準選擇 327
3.4 箱體類零件的加工工藝過程
分析及舉例 328
任務4 板類零件加工工藝 330
4.1 概述 330
4.1.1 板類零件的功用與結構 330
4.1.2 板類零件的技術要求 330
4.1.3 板類零件的材料與毛坯 331
4.1.4 板類零件的熱處理 331
4.2 板類零件的一般加工方法 331
4.2.1 板類零件加工方法的選擇 331
4.2.2 板類零件的裝夾與定位 332
4.3 板類零件的加工工藝過程
分析及舉例 333
復習思考題
項目八 機械產品裝配工藝
規程的編制
任務1 機械產品裝配工藝基礎 342
1.1 概述 342
1.1.1 裝配的概念 342
1.1.2 裝配工作的基本內容 342
1.1.3 裝配的組織形式 343
1.2 機械產品的裝配精度 344
1.2.1 裝配精度的概念
1.2.2 裝配尺寸鏈
1.3 裝配方法及其選擇 344
任務2 機械產品裝配工藝規程的制訂 346
2.1 制訂裝配工藝規程的原則 346
2.2 制訂裝配工藝規程所需的
原始資料 346
2.3 制訂裝配工藝規程的
方法及步驟 347
復習思考題
項目九 先進制造技術介紹
任務1 高速切削技術 350
1.1 高速切削的概念 350
1.2 高速切削的特點 350
1.3 高速切削機床簡介 351
1.4 高速切切削的應用 351
任務2 快速原型制造技術 351
2.1 快速原型制造的概念 351
2.2 快速原型制造的方法 352
2.3 快速原型制造技術的應用 354
任務3 逆向工程技術 354
3.1 逆向工程技術的概念 354
3.2 逆向工程技術的應用范圍 355
任務4 成組技術 356
4.1 成組技術的概念 356
4.2 成組技術的原理及應用 356
任務5 柔性制造技術 357
5.1 柔性制造技術的概念 357
5.2 柔性制造單元 357
5.3 柔性制造系統 358
5.4 柔性自動生產線 359
5.5 計算機集成制造系統 359
復習思考題
參考文獻 361

標簽：工藝熱加工加工