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第1章 一般生产性考虑 1

1.1主要材料的考虑 1

1.1.1材料选择考虑的因素 3

1.1.1.1抗拉强度 3

1.1.1.2弹性极限 3

1.1.1.3屈服强度 3

1.1.1.4弹性模量 3

1.1.1.5塑性 4

1.1.1.6硬度 4

1.1.1.7韧性 4

1.1.1.8强度重量比 4

1.1.1.9冲击韧性 4

1.1.1.10疲劳性能 5

1.1.1.11高温性能 5

1.1.1.12低温性能 5

1.1.1.13耐腐蚀性 5

1.1.1.14电动势 5

1.1.1.15 电阻 6

1.1.1.16可焊性 6

1.1.1.17密度 6

1.1.1.18比热 6

1.1.1.19热膨胀系数 6

1.1.1.20化学成分 7

1.1.1.21可锻性 7

1.1.1.22淬透性 7

1.1.1.23金相组织 8

1.1.2典型材料的适用性和生产性 8

1.1.2.1碳素结构钢 8

1.1.2.2合金结构钢 12

1.1.2.3碳素工具钢 22

1.1.2.4合金工具钢 23

1.1.2.5耐热钢 25

1.1.2.6弹簧钢 29

1.1.2.7不锈钢 31

1.1.2.8轴承钢 31

1.1.2.9铸造碳钢 33

1.1.2.10铸铁 33

1.1.2.11铝及铝合金 36

1.1.2.12铸造铜及铜合金 47

1.1.2.13钛及钛合金 53

1.1.3成本考虑 55

1.1.4材料的可获得性 55

1.1.5军方要求 56

1.1.6与制造方法有关的材料 56

1.2基本制造方法 56

1.2.1成形 56

1.2.1.1常用成形方法 56

1.2.1.2典型金属零件的成形方法 57

1.2.2去除加工 59

1.2.2.1切削加工 59

1.2.2.2磨削加工 62

1.2.2.3绿色干切削加工 63

1.2.3连接 66

1.2.3.1焊接 66

1.2.3.2螺纹连接 68

1.2.3.3铆接 69

1.2.3.4胶接 73

1.2.4最终加工 76

1.2.4.1机械式最终加工方法 76

1.2.4.2表面光饰 77

1.2.4.3表面涂镀 78

1.3特种制造方法 79

1.3.1电火花加工 79

1.3.1.1电火花加工机理 79

1.3.1.2电火花加工的特点 81

1.3.1.3电火花加工的分类 82

1.3.2电解加工 82

1.3.2.1电解加工的机理 82

1.3.2.2电解加工的特点及应用 83

1.3.2.3电解液 83

1.3.2.4电解加工的基本设备 84

1.3.3激光加工 84

1.3.3.1激光加工的特点和机理 84

1.3.3.2激光加工的基本设备 85

1.3.3.3激光加工的基本工艺规律 86

1.3.3.4激光加工的应用 88

1.3.4离子束加工 88

1.3.4.1离子束加工的基本原理 88

1.3.4.2离子束加工的特点 89

1.3.4.3离子束加工的应用 89

1.3.5电子束加工 90

1.3.5.1电子束加工的基本原理和特点 90

1.3.5.2电子束加工装置 90

1.3.5.3电子束加工的应用 91

1.3.6超声加工 91

1.3.6.1超声加工的基本原理 92

1.3.6.2超声加工的机理和特点 92

1.3.6.3超声加工的设备及构成 93

1.3.6.4超声加工的工艺参数及应用 94

1.3.7水切割加工 94

1.3.7.1水射流切割的基本原理 95

1.3.7.2水射流切割的特点 96

1.3.7.3水射流切割设备 96

1.3.7.4水射流切割工艺参数 97

1.3.7.5水射流切割的应用 97

1.4材料的试验和检查 98

1.4.1磁粉探伤 99

1.4.2射线探伤 99

1.4.3超声波探伤 100

1.4.3.1超声波探伤的基本概念 100

1.4.3.2超声波的特性 100

1.4.3.3超声波探伤的方法 101

1.4.3.4超声波探伤的典型应用 103

1.4.4渗透探伤 104

1.5零件的试验与检查 105

1.5.1零件测量的基本原则 105

1.5.2形状和位置精度的控制和评定 107

1.5.2.1形状和位置精度对零件的作用和影响 107

1.5.2.2形位公差与形位误差的基本术语与定义 108

1.5.3形状公差与形状误差测量 109

1.5.3.1直线度 109

1.5.3.2平面度 110

1.5.3.3圆度 111

1.5.3.4圆柱度 112

1.5.3.5线、面轮廓度 113

1.5.4位置公差与位置误差测量 113

1.5.4.1平行度 113

1.5.4.2垂直度 115

1.5.4.3倾斜度 115

1.5.4.4同轴度 116

1.5.4.5对称度 117

1.5.4.6位置度 117

1.5.4.7跳动 118

1.5.5零件表面测量 121

1.5.5.1零件表面特征的形成与划分 121

1.5.5.2零件表面粗糙度测量方法 122

1.5.6零件表面分析技术 124

1.5.6.1电子探针X射线显微分析（EPMA） 124

1.5.6.2俄歇电子能谱仪（AES） 125

1.5.6.3 X射线光电子能谱仪（XPS） 125

1.5.6.4扫描电子显微镜（SEM） 126

1.5.6.5透射电子显微镜（TEM） 127

1.5.6.6 X射线衍射分析（XRD） 128

1.6热处理 129

1.6.1普通热处理 129

1.6.1.1钢的退火和正火 129

1.6.1.2钢的淬火 130

1.6.1.3钢的回火 131

1.6.2表面热处理 131

1.6.2.1钢的表面淬火 131

1.6.2.2化学热处理 132

1.6.3其他热处理技术 133

1.7光整加工 135

1.7.1研磨 135

1.7.2珩磨 136

1.7.3抛光 136

第2章 板成形零件与体积成形零件 138

2.1金属板成形零件 138

2.1.1板成形常用材料 138

2.1.1.1常用钢板及钢带 138

2.1.1.2金属材料的交货状态 141

2.1.1.3板材力学性能及其指标 143

2.1.1.4板材性能实验 147

2.1.1.5金属牌号对照 151

2.1.2板料成形方法 156

2.1.2.1板料冲压成形 156

2.1.2.2旋压加工 186

2.1.2.3挤压 190

2.1.2.4特种成形加工方法 193

2.2体积成形零件 199

2.2.1体积成形零件所用金属材料 199

2.2.1.1常用金属材料焊号的表示方法 199

2.2.1.2材料的选择 204

2.2.1.3常用金属零件的材料选择 206

2.2.2金属体积成形方法 210

2.2.2.1铸造 210

2.2.2.2锻造成形 228

2.2.2.3轧制 234

2.2.2.4拉拔成形 236

2.2.2.5粉末冶金成形 236

2.2.2.6摆动辗压成形 237

2.2.2.7快速原型制造技术 238

2.2.3常用成形加工方法的比较 239

2.2.4成形产品或毛坯质量及性能的比较 240

第3章 机械加工工艺方法 243

3.1几种典型几何结构的机械加工方法 243

3.1.1外圆加工工艺 243

3.1.1.1车外圆 244

3.1.1.2磨外圆 244

3.1.1.3外圆柱表面的光整加工 244

3.1.2平面加工工艺 246

3.1.2.1刨平面 246

3.1.2.2铣平面 246

3.1.2.3拉平面 247

3.1.2.4磨平面 247

3.1.3孔加工工艺 248

3.1.3.1钻孔 249

3.1.3.2扩孔 251

3.1.3.3铰孔 252

3.1.3.4镗孔 252

3.1.3.5拉孔 255

3.1.3.6磨孔 255

3.1.4制齿工艺 258

3.1.4.1滚齿 258

3.1.4.2插齿 259

3.1.4.3剃齿 259

3.1.4.4磨齿 260

3.2基础机械加工方法 261

3.2.1车削工艺 261

3.2.1.1工艺过程及特点 261

3.2.1.2主要应用 262

3.2.1.3机床类型与用途 262

3.2.2铣削工艺 262

3.2.2.1工艺过程及其特点 262

3.2.2.2主要应用 263

3.2.2.3机床类型 264

3.2.3刨削和拉削工艺 265

3.2.3.1工艺过程及其特点 265

3.2.3.2主要应用 267

3.2.3磨削工艺 268

3.2.3.1工艺过程及其特点 268

3.2.3.2主要应用 269

3.3数控机床与数控加工 271

3.3.1数控技术 271

3.3.1.1数控机床的运动控制 271

3.3.1.2数控系统的组成 272

3.3.1.3数控系统的分类 273

3.3.2数控编程 274

3.3.2.1数控加工编程内容、方法及步骤 274

3.3.2.2手工编程的常用编程指令、程序结构与格式 274

3.3.2.3常用的G指令 277

3.3.2.4常用的M指令 279

3.3.2.5自动编程 279

3.3.3计算机数控CNC的组成、工作原理、功能及优点 281

3.3.3.1 CNC装置的硬件结构 281

3.3.3.2 CNC装置的软件结构 283

3.3.3.3 CNC的工作原理及特点 284

3.3.4刀具插补与补偿 285

3.3.4.1逐点比较法 286

3.3.4.2数字积分法 286

3.3.4.3刀具的长度补偿 287

3.3.4.4刀具的半径补偿 288

3.3.5进给速度的控制 290

3.3.5.1开环CNC系统的进给速度及加减速控制 290

3.3.5.2闭环CNC系统的进给速度及加减速控制 290

3.3.6数控机床 291

3.4先进切削加工技术 293

3.4.1高速切削加工技术 294

3.4.2干切削加工技术 294

3.4.3硬切削加工技术 295

3.4.4微细、精密和超精密切削加工技术 295

3.4.5虚拟切削加工技术 296

3.4.6超高速磨削加工技术 297

第4章 重型结构件 298

4.1概述 298

4.2主要材料的选择 298

4.2.1重型结构件常用的金属材料 298

4.2.1.1碳素结构钢 298

4.2.1.2低合金钢铸件 299

4.2.1.3不锈钢铸件 299

4.2.1.4高锰钢铸件 300

4.2.1.5耐热钢铸件 300

4.2.1.6高强度钢及超高强度钢结构件 300

4.2.1.7灰口铸铁件 302

4.2.1.8球墨铸铁件 303

4.2.1.9耐热铸铁件 304

4.2.1.10中锰抗磨球墨铸铁件 304

4.2.1.11耐磨铸铁件 305

4.2.1.12铝合金铸件 305

4.2.1.13碳素结构钢锻件 305

4.2.1.14合金结构钢锻件 308

4.2.1.15 压力容器锻件 309

4.2.1.16人造水晶高压釜锻件 311

4.2.1.17表面硬化处理钢锻件 311

4.2.1.18锻造合金钢冷轧工作辊 312

4.2.1.19锻造合金钢热轧工作辊 312

4.2.1.20锻造合金钢支撑辊 313

4.2.1.21合金钢大型热模、锻模块锻件材料 313

4.2.1.22水轮机、水轮发电机大轴锻件 314

4.2.1.23汽轮发电机磁性环锻件 314

4.2.1.24汽轮机轮盘及叶轮锻件 314

4.2.1.25汽轮发电机转子锻件 314

4.2.1.26冷、热剪刀片合金钢锻件 314

4.2.1.27钛合金结构件 315

4.2.2材料选择的因素 315

4.2.2.1对材料力学性能的考虑 316

4.2.2.2对材料工艺性能的考虑 316

4.2.2.3对材料经济性的考虑 316

4.2.2.4对产品“轻型化、高寿命”的考虑 316

4.3制造方法的选择 316

4.3.1第二级常规制造方法 317

4.3.1.1车削 317

4.3.1.2铣削 322

4.3.1.3刨削 326

4.3.1.4锯削 329

4.3.1.5拉削 331

4.3.2第二级数控制造方法 338

4.3.2.1数控机械加工工作特性 338

4.3.2.2数控机床加工零件的合理选择 338

4.3.2.3数控机床加工工艺方案的确定 339

4.3.2.4数控机床加工切削用量 341

4.3.3第二级特种制造方法 342

4.3.3.1数控氧气切割 342

4.3.3.2电火花线切割 343

4.3.3.3水射流切割 346

4.3.4重型结构件的失效问题 350

4.3.4.1失效的原因 350

4.3.4.2重型结构件失效的形式 350

第5章 金属零件主要生产性问题 352

5.1薄壁件加工变形 352

5.1.1机械加工难点 352

5.1.2解决问题的途径 352

5.1.3加工效果对比 354

5.2铸造残余应力和变形 355

5.2.1原因和影响 355

5.2.1.1残余应力的基本形式 355

5.2.1.2影响铸造应力的因素 356

5.2.2解决问题的途径 356

5.2.2.1防止缩孔、缩松的方法 356

5.2.2.2防止应力和变形的方法 357

5.2.2.3两种凝固原则应采用的工艺措施 358

5.2.2.4铸造残余应力的消除 358

5.3焊接残余应力和变形 359

5.3.1原因和影响 359

5.3.1.1焊接残余应力与变形产生的原因 359

5.3.1.2焊接应力和变形的基本形式 359

5.3.1.3焊接裂纹 360

5.3.1.4焊接应力和变形对焊接结构的影响 361

5.3.2焊接变形的控制 361

5.3.3焊接变形的矫正方法 362

5.3.4减少和消除焊接残余应力的措施 362

5.3.5保证焊接质量的措施 362

参考文献 364