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第1章 绪论1

1.1 机械制造及其在国民经济中的地位1

1.1.1 制造与制造技术1

1.1.2 机械制造业在国民经济中的地位2

1.2 机械制造过程的基本概念2

1.2.1 生产过程、工艺过程及工艺规程2

1.2.2 生产的组织形式3

1.2.3 生产纲领3

1.2.4 生产类型3

1.2.5 生产节拍4

1.2.6 机械加工工艺系统5

1.3 机械制造工艺方法5

1.3.1 零件的制造方法5

1.3.2 机械制造工艺方法的分类6

1.4 机械产品的制造质量6

1.4.1 产品质量与机械产品质量6

1.4.2 机械加工质量7

1.4.3 获得加工精度的方法8

1.4.4 获得表面质量的方法9

1.5 机械工程师在机械制造中的主要任务9

1.5.1 设计合理的零件加工工艺9

1.5.2 设计合理的产品装配工艺9

1.5.3 保证加工和装配质量9

1.5.4 提高劳动生产率9

1.5.5 降低生产成本10

1.6 本课程的内容、特点和学习要求10

第2章 金属材料的分类与应用11

2.1 金属材料的分类11

2.1.1 概述11

2.1.2 钢材的分类11

2.1.3 铸铁的分类12

2.2 结构钢12

2.2.1 工程构件用钢12

2.2.2 机器零件用钢14

2.3 特殊性能钢17

2.3.1 不锈钢17

2.3.2 耐热钢18

2.3.3 耐磨钢19

2.3.4 低温钢19

2.3.5 超高强度钢19

2.4 工具钢19

2.4.1 模具钢20

2.4.2 量具钢21

2.5 铸铁21

2.5.1 常用普通铸铁21

2.5.2 特殊性能铸铁24

2.6 有色金属及其合金25

2.6.1 铝及铝合金25

2.6.2 镁及镁合金26

2.6.3 铜及铜合金27

2.6.4 钛及钛合金28

2.6.5 镍及镍基高温合金29

2.6.6 轴承合金29

第3章 零件毛坯的制备方法31

3.1 铸造31

3.1.1 铸造的概述31

3.1.2 砂型铸造31

3.1.3 特种铸造33

3.1.4 铸造工艺基础36

3.1.5 铸件结构的工艺性39

3.2 锻造42

3.2.1 自由锻造43

3.2.2 模型锻造45

3.2.3 胎模锻45

3.3 板料冲压（冷冲压）45

3.4 焊接46

3.5 型材47

第4章 金属切削与磨削原理48

4.1 金属切削与刀具概述48

4.1.1 基本概念48

4.1.2 刀具构造及刀具角度50

4.2 刀具材料53

4.2.1 刀具材料的性能要求53

4.2.2 碳素工具钢与合金工具钢54

4.2.3 高速钢54

4.2.4 硬质合金56

4.2.5 涂层刀具59

4.2.6 陶瓷60

4.2.7 立方氮化硼60

4.2.8 金刚石60

4.3 金属切削过程61

4.3.1 切削层的变形过程61

4.3.2 切屑的受力分析及前刀面上的摩擦63

4.3.3 积屑瘤的形成、影响及控制65

4.3.4 影响切削变形的主要因素66

4.3.5 切屑的类型及其控制67

4.4 切削力69

4.4.1 切削力的来源69

4.4.2 切削合力与分力69

4.4.3 切削功率70

4.4.4 单位切削力的概念70

4.4.5 切削力的测量与经验公式的建立70

4.4.6 影响切削力的因素71

4.5 切削热和切削温度73

4.5.1 切削热的产生与传导73

4.5.2 切削温度及其测量74

4.5.3 影响切削温度的主要因素75

4.6 刀具磨损与刀具使用寿命76

4.6.1 刀具磨损的形式76

4.6.2 刀具磨损的原因77

4.6.3 刀具磨损过程与磨钝标准77

4.6.4 刀具寿命及其选择原则78

4.7 材料的切削加工性80

4.7.1 切削加工性的定义80

4.7.2 切削加工性的衡量指标81

4.7.3 影响工件材料切削加工性的因素82

4.7.4 难加工材料及其切削加工特点83

4.7.5 改善材料切削加工性的途径84

4.8 切削液及其应用85

4.8.1 切削液的基本性能85

4.8.2 切削液的种类85

4.8.3 切削液的使用方法86

4.9 刀具几何参数的选择87

4.9.1 前角yo的功用与选择87

4.9.2 后角αo的功用与选择87

4.9.3 主偏角kr和副偏角k＇r的功用与选择88

4.9.4 刃倾角λs的功用与选择89

4.10 切削用量的选择90

4.11 砂轮与磨削原理92

4.11.1 砂轮的特性及其选择92

4.11.2 超硬砂轮的特性和选择95

4.11.3 磨削加工类型95

4.11.4 磨削运动95

4.11.5 磨削过程97

4.11.6 磨削力98

4.11.7 磨削温度98

4.11.8 砂轮寿命99

第5章 机械加工方法与机床100

5.1 概述100

5.1.1 零件表面成形原理100

5.1.2 机床的基本结构与传动链102

5.1.3 机床技术性能指标102

5.1.4 机床精度与刚度103

5.1.5 机床分类与型号104

5.2 车削加工方法与车床106

5.2.1 车削加工方法106

5.2.2 卧式车床110

5.2.3 立式车床121

5.2.4 转塔车床和回轮车床121

5.2.5 马鞍车床122

5.2.6 落地车床122

5.2.7 仿形车床122

5.3 铣削加工方法与铣床123

5.3.1 铣削加工方法123

5.3.2 卧式升降台铣床126

5.3.3 立式升降台铣床127

5.3.4 龙门铣床127

5.3.5 工具铣床128

5.4 直线运动加工方法及其机床128

5.4.1 刨削加工方法及刨床128

5.4.2 插削加工方法及插床129

5.4.3 拉削加工方法及拉床130

5.5 钻削加工方法与钻床134

5.5.1 钻削加工方法134

5.5.2 钻床138

5.6 镗削加工方法与镗床139

5.6.1 镗削加工方法139

5.6.2 卧式镗床141

5.6.3 坐标镗床141

5.7 磨削加工方法与磨床142

5.7.1 磨削加工方法142

5.7.2 磨床145

5.8 齿轮加工方法及其机床147

5.8.1 齿轮加工方法147

5.8.2 滚齿机153

5.8.3 插齿机158

5.9 组合机床与数控机床159

5.9.1 组合机床159

5.9.2 数控机床160

5.10 特种加工方法161

5.10.1 电火花成形加工方法161

5.10.2 电解加工162

5.10.3 激光加工163

5.10.4 超声波加工163

第6章 机床夹具原理与设计165

6.1 概述165

6.1.1 机床夹具的作用165

6.1.2 机床夹具的分类165

6.1.3 机床夹具的组成166

6.2 基准及其分类167

6.2.1 设计基准167

6.2.2 工艺基准168

6.3 工件的装夹168

6.4 工件在夹具中的定位169

6.4.1 定位原理169

6.4.2 常见定位方式与定位元件172

6.4.3 定位方案的设计177

6.5 工件在夹具中的夹紧178

6.5.1 夹紧装置的组成和要求178

6.5.2 夹紧力的确定178

6.5.3 典型夹紧机构180

6.5.4 夹紧的动力装置182

6.6 装夹误差185

6.6.1 定位误差的定义与产生原因185

6.6.2 定位误差的分析与计算186

6.6.3 夹紧误差191

6.7 典型机床夹具192

6.7.1 车床夹具192

6.7.2 钻床夹具193

6.7.3 铣床夹具196

6.7.4 组合夹具197

6.7.5 随行夹具198

6.8 机床夹具设计方法199

6.8.1 机床夹具设计要求199

6.8.2 机床夹具设计内容及步骤199

6.8.3 机床夹具设计示例200

第7章 零件的热处理及表面处理工艺205

7.1 零件的热处理工艺205

7.1.1 热处理工艺的组成及分类205

7.1.2 钢的加热和冷却206

7.1.3 钢的退火处理206

7.1.4 钢的正火处理207

7.1.5 钢的淬火处理208

7.1.6 回火处理210

7.1.7 复合热处理工艺211

7.2 零件的表面处理工艺211

7.2.1 表面机械强化211

7.2.2 表面电火花强化214

7.2.3 表面激光强化214

7.2.4 钢的表面淬火215

7.2.5 表面电镀216

7.2.6 表面氧化处理217

7.2.7 钢的化学热处理218

7.3 零件表面的清理220

7.3.1 去毛刺220

7.3.2 清洗221

第8章 零件的检测技术223

8.1 零件外观的检测223

8.2 零件尺寸精度的检测223

8.2.1 零件尺寸的单项检测223

8.2.2 零件尺寸的综合检测224

8.3 零件角度与锥度的检测225

8.3.1 角度的检测225

8.3.2 锥度的检测225

8.4 零件几何精度的检测226

8.4.1 几何公差特征项目226

8.4.2 几何误差的检测原则227

8.5 零件表面粗糙度的检测228

8.6 零件表面与内部缺陷的无损检测228

8.6.1 超声波检测228

8.6.2 磁粉检测231

8.6.3 渗透检测232

8.6.4 射线检测233

8.6.5 涡流检测234

8.7 零件物理力学性能的检测235

8.7.1 拉伸试验235

8.7.2 压缩试验237

8.7.3 弯曲试验237

8.7.4 扭转试验238

8.7.5 剪切试验238

8.7.6 冲击试验239

8.7.7 疲劳试验239

8.7.8 硬度检测240

第9章 机械加工工艺规程设计244

9.1 概述244

9.1.1 工艺规程的组成244

9.1.2 工艺规程的作用245

9.1.3 工艺规程文件246

9.1.4 工艺规程的设计246

9.2 零件工艺性分析249

9.3 毛坯料的设计252

9.4 定位基准的选择253

9.4.1 精基准的选择253

9.4.2 粗基准的选择原则254

9.5 工艺路线的拟定256

9.5.1 加工方法的选择256

9.5.2 典型表面的加工方案257

9.5.3 加工阶段的划分258

9.5.4 工序集中与工序分散260

9.5.5 加工顺序的安排261

9.5.6 机床和工艺设备的选择263

9.6 加工余量及工序尺寸计算263

9.6.1 加工余量的确定263

9.6.2 工序尺寸和公差的确定268

9.6.3 工艺尺寸链269

9.7 工艺过程的生产率和经济性280

9.7.1 机械加工生产率分析280

9.7.2 提高劳动生产率的工艺途径281

9.7.3 工艺过程的技术经济分析283

9.8 工艺规程文件的编制285

9.8.1 工艺规程的文件形式与基本要求285

9.8.2 工艺文件的设计程序286

9.9 数控加工工艺简介287

9.9.1 数控加工的基本过程287

9.9.2 数控加工工艺设计的主要内容288

第10章 典型零件的工艺规程291

10.1 轴类零件的工艺规程291

10.1.1 概述291

10.1.2 主轴的机械加工工艺过程293

10.1.3 主轴加工工艺过程分析294

10.1.4 主轴加工中的几个工艺问题297

10.2 箱体类零件的工艺规程301

10.2.1 概述301

10.2.2 箱体结构工艺性303

10.2.3 箱体机械加工工艺过程及工艺分析304

10.2.4 箱体平面的加工方法309

10.2.5 箱体孔系的加工方法309

10.2.6 主轴孔加工313

10.2.7 箱体零件的高效自动化加工314

10.2.8 箱体精度的检测315

10.3 圆柱齿轮加工工艺规程315

10.3.1 齿轮的材料和毛坯315

10.3.2 圆柱齿轮加工工艺过程及分析316

第11章 机械加工质量320

11.1 加工精度概述320

11.1.1 加工精度与加工误差320

11.1.2 原始误差320

11.1.3 误差敏感方向320

11.2 影响加工精度的因素321

11.2.1 工艺系统的几何误差321

11.2.2 工艺系统受力变形对加工质量的影响326

11.2.3 工艺系统受热变形对加工质量的影响332

11.2.4 工件内应力对加工质量的影响337

11.2.5 其他误差对加工误差的影响339

11.3 加工误差的统计分析340

11.3.1 加工误差的性质340

11.3.2 加工误差的分布规律340

11.3.3 分布曲线分析法341

11.3.4 点图分析法348

11.4 机械加工表面质量351

11.4.1 加工表面质量的概念351

11.4.2 加工表面质量对机械零件使用性能的影响352

11.4.3 加工表面的表面粗糙度353

11.4.4 加工表面的物理力学性能354

11.4.5 提高表面加工质量的途径356

11.5 机械加工中的振动358

11.5.1 机械加工中的强迫振动及其控制358

11.5.2 机械加工中的自激振动及其控制359

第12章 装配工艺规程设计363

12.1 装配概述363

12.1.1 机器的装配过程363

12.1.2 装配的组织形式364

12.1.3 装配精度365

12.1.4 装配尺寸链的概念与建立366

12.1.5 装配尺寸链的计算步骤368

12.2 保证精度的4种装配方法369

12.2.1 互换装配法369

12.2.2 选配装配法372

12.2.3 修配装配法373

12.2.4 调整装配法375

12.3 装配工艺性评价376

12.4 装配工艺规程的设计380

12.4.1 装配工艺规程设计的基本原则380

12.4.2 装配工艺规程设计的步骤380

第13章 机械制造技术的新发展382

13.1 先进制造工艺技术382

13.1.1 超精密与纳米级加工技术382

13.1.2 高速切削技术385

13.1.3 3D打印技术386

13.2 先进制造生产模式387

13.2.1 绿色制造387

13.2.2 成组技术388

13.2.3 精益生产388

13.2.4 计算机集成制造系统388

13.2.5 生物制造390

13.3 微型机械与微细加工390

13.3.1 微型机械390

13.3.2 微细加工391

参考文献393