机械制造基础内容简介

随着高职高专教育的蓬勃发展和高职高专教学改革的不断深入，编写符合高职高专教育特色要求的教材，是促进高职高专教学改革、培养适应时代要求的高等技术应用性专门人才的一项重要工作。

为了满足高职高专教育人才的培养模式和教学内容体系改革的要求，在吸取近年高职高专教学实践中成功经验的基础上，本着高职高专基础课程教材要体现以讲清概念、强化应用为教学目的的宗旨，本书编写时力求体现如下特点：

1.以理实一体教学理念从工程材料选择、毛坯生成、零件加工整个过程将教学内容划分为几个模块。

2.打破了传统机械制造理论体系，以机械制造工艺为主线，以金属加工及机床为两翼，对课程内容进行重新整合。

3.引入了工厂的实际工艺和先进加工技术，有利于培养学生和企业员工的实践能力和职业应用能力。

本书内容丰富、涉及面广、适应性强。不同学校、不同专业使用本书时，可按具体教学需要进行调整或取舍。本书可供高职高专机械类或机电类各专业使用，也可作为相关工程技术人员的参考读物。

本书以机械制造工艺为主线，以金属加工及机床为两翼，对课程内容进行整合，内容包括工程材料导论、铸造、锻压、焊接、机械零件毛坯的选择、金属切削加工的基础知识、机械零件表面加工、特种加工、机械加工工艺规程、先进制造技术等内容。书中引入了工厂的实际工艺和案例，与实际应用紧密结合。

本书内容丰富、涉及面广、适应性强，可供高职高专院校机械类或机电类各专业使用，也可作为相关工程技术人员的参考读物。

第1章工程材料导论1

1.1常用金属材料1

1.1.1碳素钢1

1.1.2合金钢3

1.1.3常用铸造合金8

1.1.4有色金属及其合金12

2工程材料的性能15

1.2.1工程材料的力学性能15

1.2.2材料的物理、化学性能18

1.2.3材料的工艺性能20

3钢的热处理21

1.3.1概述21

1.3.2普通热处理21

1.3.3表面处理技术23

4非金属材料24

1.4.1工程塑料25

1.4.2合成橡胶27

1.4.3陶瓷材料28

1.4.4新型材料30

复习与思考题35

第2章铸造36

2. 1概述36

2. 2铸造理论基础37

2.2.1铸造的特点及分类37

2.2.2铸件的凝固37

2.2.3合金的铸造性能39

2. 3铸造方法45

2.3.1砂型铸造45

2.3.2特种铸造47

2.3.3铸造生产常见缺陷54

2. 4铸造工艺设计56

2.4.1浇注位置和分型面的选择56

2.4.2确定铸造主要工艺参数59

2.4.3确定浇注系统63

2.4.4绘制铸造工艺图63

2.4.5综合分析举例66

2. 5铸件结构工艺性67

2.5.1铸造性能对铸件结构的要求67

2.5.2铸造工艺对铸件结构的要求69

2. 6常用铸造合金的生产72

2.6.1铸铁件的生产72

2.6.2铸钢件的生产73

2.6.3有色合金铸件的生产74

复习与思考题74

第3章锻压78

3. 1概述78

3.1.1锻压生产的特点78

3.1.2锻压生产的适用范围79

3.1.3锻压生产的发展趋势79

3. 2锻压工艺基础79

3.2.1金属的塑性变形79

3.2.2变形后金属的组织和性能80

3.2.3金属的锻造性能82

3. 3自由锻82

3.3.1自由锻设备83

3.3.2自由锻工序85

3.3.3自由锻件的分类和锻造过程85

3. 4模锻88

3.4.1锤上模锻89

3.4.2曲柄压力机上模锻89

3.4.3平锻机上模锻90

3.4.4摩擦压力机上模锻91

3.4.5其他模锻设备92

3. 5板料冲压93

3.5.1板料冲压的特点与设备93

3.5.2板料冲压的基本工序94

3.5.3冲压件结构工艺性98

3. 6锻压件结构设计100

3. 7其他塑性成形方法103

3.7.1精密模锻103

3.7.2轧制104

3.7.3挤压与拉拔105

3.7.4超塑性成形106

复习与思考题107

第4章焊接109

4. 1概述109

4. 2焊条电弧焊111

4.2.1焊接电弧111

4.2.2焊接接头112

4.2.3焊条113

4.2.4焊接接头的金属组织与性能115

4.2.5焊接应力与变形116

4. 3其他焊接方法117

4.3.1埋弧自动焊117

4.3.2气体保护电弧焊118

4.3.3气焊和气割119

4.3.4电渣焊121

4.3.5等离子弧焊122

4.3.6压焊与钎焊123

4. 4常用金属材料的焊接126

4.4.1碳钢的焊接126

4.4.2低合金结构钢的焊接126

4.4.3不锈钢的焊接127

4.4.4铸铁的焊补128

4.4.5非铁金属的焊接128

4. 5焊接结构工艺设计130

4.5.1焊接结构生产工艺过程概述130

4.5.2焊接结构工艺设计130

4.5.3焊接结构工艺设计实例135

4. 6胶接136

复习与思考题137

第5章机械零件毛坯的选择139

5. 1常见零件毛坯的分类与比较139

5.1.1毛坯类型及制造方法的比较139

5.1.2毛坯生产成本的比较140

5. 2毛坯选择的原则143

5.2.1满足材料的工艺性能要求143

5.2.2满足零件的使用要求143

5.2.3满足降低生产成本的要求144

5.2.4符合生产条件145

5. 3典型零件毛坯的选择146

5.3.1轴杆类零件的毛坯选择146

5.3.2盘套类零件的毛坯选择147

5.3.3箱体机架类零件的毛坯选择148

复习与思考题149

第6章金属切削加工的基础知识150

6. 1加工质量150

6.1.1加工精度150

6.1.2表面质量152

6. 2切削运动152

6.2.1切削运动152

6.2.2工件表面153

6.2.3切削用量153

6. 3刀具切削部分的几何角度154

6.3.1车刀的组成154

6.3.2刀具几何角度参考系155

6.3.3刀具标注角度定义156

6.3.4刀具工作角度157

6.3.5切削层参数158

6. 4刀具材料159

6.4.1刀具材料应当具备的性能159

6.4.2高速钢159

6.4.3硬质合金160

6. 5金属切削过程161

6.5.1切屑的形成过程161

6.5.2第Ⅰ变形区162

6.5.3第Ⅱ变形区164

6.5.4第Ⅲ变形区165

6. 6切削力166

6.6.1切削力的来源、合力及其分力166

6.6.2切削力的计算167

6.6.3切削功率的计算167

6.6.4影响切削力的主要因素167

6. 7切削热和切削温度168

6.7.1切削热的产生和传出168

6.7.2切削温度的分布169

6.7.3影响切削温度的主要因素169

6. 8刀具磨损和刀具寿命170

6.8.1刀具的磨损形式170

6.8.2刀具磨损的原因170

6.8.3刀具的磨损过程及磨钝标准171

6.8.4刀具寿命172

6. 9工件材料的切削加工性172

6. 10金属切削条件的选择173

6.10.1刀具几何参数的选择173

6.10.2刀具寿命的选择175

6.10.3切削用量的选择176

6.10.4切削液的选择176

复习与思考题177

第7章机械零件表面加工179

7. 1金属切削机床的基础知识179

7.1.1机床的分类179

7.1.2机床型号的编制方法180

7.1.3零件表面的切削加工成形方法和机床的运动182

7.1.4机床传动的基本组成和传动原理图183

7.1.5机床传动系统图和运动计算184

7. 2外圆表面加工186

7.2.1外圆表面的加工方法186

7.2.2外圆表面的车削加工186

7.2.3外圆表面的磨削加工194

7. 3内圆表面加工200

7.3.1内圆表面的加工方法200

7.3.2钻削加工201

7.3.3镗削加工 207

7.3.4拉削加工209

7.3.5内圆磨削211

7. 4平面加工方法213

7.4.1平面加工213

7.4.2刨削与插削加工214

7.4.3铣削加工216

7.4.4平面磨削加工222

7. 5齿轮的齿形加工224

7.5.1圆柱齿轮齿形加工方法224

7.5.2滚齿加工225

7.5.3插齿加工228

7.5.4齿形的其他加工方法230

7.5.5齿形加工方案的选择231

复习与思考题232

第8章特种加工234

8. 1概述234

8.1.1特种加工的产生与发展234

8.1.2特种加工方法的分类235

8.1.3特种加工对机械制造工艺技术产生的影响235

8. 2电火花加工236

8.2.1电火花加工的原理与特点236

8.2.2电火花加工的应用237

8. 3电解加工239

8.3.1电解加工原理239

8.3.2电解加工的特点240

8.3.3电解加工的应用240

8.3.4电解去毛刺241

8. 4超声波加工241

8.4.1超声波加工的原理与特点241

8.4.2超声波加工的应用242

8. 5激光加工242

8.5.1激光加工的原理与特点243

8.5.2激光加工的应用243

8. 6水射流切割技术244

8.6.1水射流切割原理244

8.6.2水射流切割的特点245

8.6.3水射流切割的应用245

复习与思考题245

第9章机械加工工艺规程246

9. 1工艺过程与工艺规程246

9.1.1概述246

9.1.2机械加工工艺过程的组成246

9.1.3生产纲领与生产类型248

9.1.4机械加工工艺规程制订249

9.1.5零件的结构工艺性252

9. 2典型零件机械加工工艺过程256

9.2.1轴类零件加工256

9.2.2套类零件加工258

9.2.3箱类零件加工261

复习与思考题265

第10章先进制造技术266

10. 1概述266

10.1.1制造技术的基本概念与发展概况266

10.1.221世纪制造业的主要特点268

10.1.3先进制造技术的发展趋势270

10. 2先进制造技术271

10.2.1计算机集成制造系统(CIMS)271

10.2.2柔性制造系统(FMS)275

10. 3快速成形制造技术279

10.3.1国内外研究与发展状况279

10.3.2快速成形原理和特点280

10.3.3快速成形技术的分类281

10.3.4快速成形技术的应用282

10. 4绿色制造283

10.4.1绿色的概念284

10.4.2绿色制造的研究现状284

10.4.3绿色制造的研究内容285

10.4.4绿色制造的专题技术285

10.4.5绿色制造的发展趋势286

参考文献288

• 课程资源

《工程材料与机械制造基础（第3版）》的数字课程与纸质教材一体化设计，数字课程资源为多媒体课件，素材包括图片、动画等。

《工程材料与机械制造基础（第3版）》配有慕课——“工程材料与机械制造基础”。

该书是根据中华人民共和国教育部高等学校机械基础课程教学指导分委员会工程材料与机械制造基础课程指导小组制定的新课程知识体系和教学基本要求（基于新工科版）修订而成。除保持了第2版的编写特点外，还在第一章工程材料与制造技术简论中，按照该书整体内容变化情况进行了部分修改调整，重点介绍了有关新材料、新技术、新工艺。鉴于增材制造与各种制造技术的交叉融合及重要性，在上册增加了第十章增材制造。鉴于智能制造、大数据、工业互联网在先进制造技术中的应用，在下册第七章先进制造技术中增加了智能制造、大数据、工业互联网一节。考虑到学时限制，下册原第六章不再予以保留。

该书分上、下两册，由山东大学孙康宁、李爱菊、张景德组织编写。上册由孙康宁、张景德任主编，王昕、莫德秀任副主编。修订分工如下：山东大学孙康宁编写第一章、第二章，以及第三章第三、四节，第七章第六节，第八章第四节，第九章第一节；山东大学张景德与中国海洋大学王昕编写第三章其他节与第四章；山东理工大学莫德秀编写第五章及第八章其他节；山东大学李爱菊、范润华编写第六章；景德镇陶瓷大学谭训彦、山东大学龚红宇编写第七章其他节；山东大学张景德编写第十章。下册由李爱菊任主编，付平、龚红宇任副主编。修订分工如下：山东大学李爱菊编写第二章，同时与合肥工业大学王瑞芳编写第一章，与青岛科技大学的周桂莲编写第四章，与山东大学龚红宇编写第五章，与福州大学林钦平编写第六章、第七章；青岛科技大学付平编写第三章，同时与周桂莲编写第九章，合肥工业大学王瑞芳编写第八章。全书由清华大学傅水根教授审阅。该书在编写过程中得到《现代工程材料成形与机械制造基础》编写人员提供的一些资料。

2019年9月16日，《工程材料与机械制造基础（第3版）》下册由高等教育出版社出版发行；9月30日，《工程材料与机械制造基础（第3版）》上册由高等教育出版社出版发行。

该书在内容上与国际教材接轨，体现工程材料与机械制造基础课程知识体系的完整性与系统性，较传统的金属工艺学更为丰富，注意了按照成形工艺和不同工程材料种类的成形方法加以分类，并据此进行了模块化编写。横向上不仅涵盖了常规机械制造基础知识，还体现了与材料科学、先进制造技术、现代信息技术和现代管理科学等学科的交叉与融合；纵向上不仅涉及当前工程材料成形和制造技术，还体现了工程材料和制造技术的历史传承和未来发展趋势。