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第1部分 制造基础理论与技术 1

第1章 制造技术及其发展 1

1.1 制造及相关概念 1

1.1.1 制造 1

1.1.2 制造业与制造技术 2

1.1.3 制造系统 2

1.1.4 制造模式 2

1.2 制造技术的发展 3

1.2.1 制造创造了人类 3

1.2.2 制造技术的发展：四次技术革命 4

1.2.3 制造业发展的教训 5

1.3 机械制造的过程 6

1.3.1 广义的制造过程 6

1.3.2 狭义的制造过程 7

1.4 现代制造技术 8

1.4.1 主要内容 8

1.4.2 形成过程 9

1.4.3 发展特点 9

1.4.4 发展趋势 11

第2章 工程材料 13

2.1 材料的种类及成形 13

2.1.1 材料的种类 13

2.1.2 材料的制备与加工 13

2.2 金属材料 15

2.2.1 钢 15

2.2.2 铸铁 15

2.2.3 有色金属 16

2.3 非金属材料 16

2.4 材料的性能 17

2.4.1 力学性能 17

2.4.2 材料的物理、化学及工艺性能 19

第3章 切削加工基础知识 21

3.1 切削运动 21

3.1.1 主运动 21

3.1.2 进给运动 21

3.1.3 切削表面 22

3.1.4 切削用量 22

3.2 刀具材料 23

3.2.1 对刀具材料的基本要求 23

3.2.2 常用刀具材料 23

3.3 刀具结构 25

3.3.1 车刀的组成 25

3.3.2 车刀角度 26

第4章 生产管理与安全生产 28

4.1 国家有关工业安全法规 28

4.2 机械工程安全 29

4.2.1 机械危害 29

4.2.2 危险性大的机械设备 30

4.2.3 机械伤害的形式 31

4.2.4 机械事故的原因 32

4.3 用电安全常识 33

4.3.1 触电 33

4.3.2 电气火灾及爆炸 33

4.3.3 用电安全技术措施 33

4.4 防火与化工安全 34

4.4.1 火的来源与类型 34

4.4.2 防火措施 34

4.4.3 灭火 35

4.4.4 化学药品和危险物料常识 35

复习思考题 36

参考文献 36

第2部分 材料成形 37

第5章 铸造 37

5.1 铸造的概念及发展 37

5.1.1 铸造的概念 37

5.1.2 铸造的发展 37

5.1.3 铸造的分类 37

5.1.4 铸造生产的特点 38

5.2 合金的铸造性能 38

5.2.1 合金的流动性 38

5.2.2 合金的凝固与收缩 38

5.2.3 缩孔与缩松 39

5.2.4 铸造应力 40

5.2.5 变形及裂纹 41

5.3 砂型铸造 42

5.3.1 概念与工艺流程 42

5.3.2 型砂及芯砂 42

5.3.3 造型方法 43

5.3.4 铸造工艺设计 44

5.4 特种铸造 47

5.4.1 金属型铸造 47

5.4.2 压力铸造 47

5.4.3 熔模（失蜡）铸造 47

5.4.4 离心铸造 48

5.5 铸件结构 48

5.5.1 铸造工艺对铸件结构的要求 48

5.5.2 合金的铸造性能对铸件结构的要求 48

第6章 锻压 50

6.1 金属压力加工 50

6.1.1 金属的可锻性 50

6.1.2 压力加工的分类 51

6.1.3 金属塑性变形 51

6.1.4 锻压概述 52

6.2 锻造 53

6.2.1 自由锻 53

6.2.2 模锻 55

6.2.3 胎模锻 57

6.3 冲压 58

6.3.1 板料冲压的特点 58

6.3.2 板料冲压的基本工序 58

6.3.3 冲压件的构造工艺性 59

第7章 焊接 61

7.1 焊接基础理论 61

7.1.1 基本概念 61

7.1.2 金属材料的焊接性 62

7.1.3 焊接应力与焊接变形 62

7.2 金属熔焊 64

7.2.1 熔焊的冶金特点 64

7.2.2 焊接接头金属组织与性能的变化 64

7.2.3 提高焊接接头质量的措施 65

7.3 电弧焊 65

7.3.1 焊条电弧焊 65

7.3.2 埋弧焊 66

7.3.3 气体保护焊 68

7.4 其他焊接方法 69

7.4.1 电渣焊 69

7.4.2 摩擦焊 69

7.4.3 等离子弧焊 69

7.4.4 电阻焊 69

7.4.5 钎焊 71

7.5 常用金属材料的焊接 71

7.5.1 常用钢材的焊接 71

7.5.2 铸铁件的补焊 71

7.5.3 有色金属及其合金的焊接 72

7.6 焊接结构设计 72

7.6.1 焊件选择的原则 72

7.6.2 焊件的结构工艺 73

第8章 热处理和表面处理 76

8.1 热处理概述 76

8.1.1 热处理工艺特点 76

8.1.2 热处理的分类 77

8.1.3 热处理常用设备及其使用 77

8.2 钢的常用热处理 78

8.2.1 退火与正火 78

8.2.2 淬火 78

8.2.3 回火 79

8.2.4 钢的表面热处理 80

8.3 金属常用表面处理技术 80

8.3.1 表面机械强化 80

8.3.2 转化膜处理 81

复习思考题 83

参考文献 83

第3部分 钳工与装配 85

第9章 测量及量具 85

9.1 零件的加工质量 85

9.1.1 尺寸精度 85

9.1.2 形状和位置精度 85

9.1.3 表面粗糙度 88

9.2 常用量具简介 88

9.2.1 钢直尺 88

9.2.2 游标卡尺 89

9.2.3 千分尺 90

9.2.4 卡钳 91

9.2.5 塞规和卡规 91

9.2.6 百分表和千分表 92

9.2.7 塞尺 93

9.2.8 直角尺和游标万能角度尺 93

第10章 钳工 95

10.1 钳工概述 95

10.2 划线 95

10.2.1 划线的作用和种类 95

10.2.2 常用划线工具 96

10.2.3 划线基准 99

10.2.4 划线过程 100

10.3 锯削、锉削与錾削 102

10.3.1 锯削 102

10.3.2 锉削 105

10.3.3 錾削 109

10.4 钻孔、扩孔与铰孔 114

10.4.1 钻床的种类 114

10.4.2 钻头与钻孔方法 115

10.4.3 钻头的刃磨 117

10.4.4 扩孔 117

10.4.5 铰孔 118

10.4.6 锪孔及锪端面 118

10.5 攻、套螺纹 119

10.5.1 攻螺纹 119

10.5.2 套螺纹 121

10.6 刮削和研磨 122

10.6.1 刮削 122

10.6.2 研磨 126

第11章 装配 129

11.1 装配基础 129

11.1.1 装配的概念 129

11.1.2 装配工作的要求 129

11.2 典型组件装配方法 130

11.3 拆卸工作的要求 134

复习思考题 134

参考文献 135

第4部分 金属切削 136

第12章 车削加工 136

12.1 基础知识 136

12.2 车床 137

12.2.1 卧式车床 137

12.2.2 立式车床 139

12.2.3 转塔车床 139

12.3 工件的装夹及车床附件 140

12.3.1 卡盘装夹 140

12.3.2 顶尖装夹 142

12.3.3 心轴装夹 142

12.3.4 花盘装夹 142

12.3.5 中心架及跟刀架的使用 143

12.4 车刀 144

12.4.1 车刀的种类 144

12.4.2 车刀的刃磨 145

12.4.3 车刀的安装 145

12.5 车削操作的要领 146

12.5.1 刻度盘的原理及应用 146

12.5.2 车削的步骤 146

12.6 典型车削操作 147

12.6.1 车端面 147

12.6.2 车外圆和台阶 148

12.6.3 切槽、切断、车成形面和滚花 149

12.6.4 车圆锥面 152

12.6.5 孔加工 153

12.6.6 车螺纹 154

12.7 车削综合实例 156

第13章 铣削加工 157

13.1 基础知识 157

13.2 铣床 158

13.2.1 卧式万能升降台铣床 158

13.2.2 立式升降台铣床 158

13.2.3 龙门铣床 159

13.3 常用铣床附件 159

13.3.1 平口钳 159

13.3.2 回转工作台 159

13.3.3 万能立铣头 160

13.3.4 万能分度头 160

13.3.5 分度方法 161

13.4 铣刀及安装 161

13.4.1 常用铣刀的种类和应用 161

13.4.2 铣刀的安装 162

13.5 典型的铣削操作 163

13.5.1 铣平面 163

13.5.2 铣沟槽 165

13.5.3 铣螺旋槽 166

13.5.4 铣成形面 167

13.6 铣削综合实例 167

第14章 刨削加工 169

14.1 基础知识 169

14.2 刨床 170

14.2.1 牛头刨床 170

14.2.2 龙门刨床 171

14.2.3 插床 171

14.3 刨刀及工件安装 172

14.3.1 刨刀的结构与种类 172

14.3.2 工件的安装 173

14.4 典型的刨削操作 173

14.4.1 刨水平面 173

14.4.2 刨垂直面和斜面 174

14.4.3 刨沟槽 174

14.5 刨削综合实例 175

第15章 磨削加工 178

15.1 基础知识 178

15.2 磨床 179

15.2.1 外圆磨床 179

15.2.2 平面磨床 180

15.2.3 内圆磨床 181

15.3 砂轮及工件安装 182

15.4 典型的磨削操作 183

15.4.1 外圆磨削 183

15.4.2 内圆磨削 184

15.4.3 平面磨削 184

15.5 磨削综合实例 184

第16章 齿轮加工 186

16.1 成形法 186

16.2 展成法 187

16.2.1 插齿加工 187

16.2.2 滚齿加工 188

复习思考题 189

参考文献 190

第5部分 数控加工与先进制造 191

第17章 数控车削 191

17.1 数控加工概述 191

17.1.1 数控程序编制的定义 191

17.1.2 数控程序编制的方法 192

17.1.3 数控机床的分类 194

17.1.4 数控加工的特点 195

17.1.5 安全操作规程 196

17.2 数控车削 197

17.2.1 数控机床的工作原理 197

17.2.2 数控车床分类 198

17.2.3 数控车床加工对象 199

17.2.4 数控车床的操作 200

17.3 数控机床程序代码标准 203

17.3.1 数控程序结构 203

17.3.2 准备功能字G 205

17.3.3 尺寸字 210

17.3.4 进给功能字F 210

17.3.5 主轴转速功能字S 210

17.3.6 刀具功能字T 210

17.3.7 辅助功能字M 210

17.4 数控车削加工实例 211

17.4.1 数控加工顺序安排原则 211

17.4.2 加工路线的确定 211

17.4.3 加工实例 212

第18章 数控铣削 217

18.1 数控铣床 217

18.1.1 数控铣床概述 217

18.1.2 数控铣床分类 217

18.1.3 数控铣床的主要加工对象 218

18.1.4 数控铣床操作 218

18.2 加工中心 219

18.2.1 加工中心的定义 219

18.2.2 加工中心的工作原理 219

18.2.3 加工中心的特点 220

18.2.4 加工中心的分类 220

18.2.5 刀具管理 221

18.3 数控铣削加工实例 222

第19章 特种加工 229

19.1 特种加工概述 229

19.1.1 特种加工的概念 229

19.1.2 特种加工的特点 229

19.1.3 特种加工的分类 229

19.2 电火花加工 230

19.2.1 电火花加工的基本原理 230

19.2.2 电火花加工的特点 231

19.2.3 电火花加工的分类及应用 231

19.2.4 电火花加工机床 232

19.3 电火花线切割加工 234

19.3.1 电火花线切割加工的基本原理 234

19.3.2 电火花线切割加工的特点 234

19.3.3 电火花线切割加工的应用 235

19.3.4 电火花线切割机床 235

19.3.5 电火花线切割数控编程 238

19.4 激光加工 240

19.4.1 激光加工的基本原理 240

19.4.2 激光加工的特点 240

19.4.3 激光加工的应用 241

19.4.4 激光加工的基本设备 242

19.5 超声波加工 243

19.5.1 超声波加工的基本原理 243

19.5.2 超声波加工的特点 244

19.5.3 超声波加工的应用 244

19.5.4 超声波加工设备 245

第20章 精密与超精密加工技术 247

20.1 概述 247

20.1.1 精密与超精密加工的概念 247

20.1.2 精密与超精密加工技术的特点 247

20.1.3 精密与超精密加工的重要性 248

20.2 精密与超精密加工的主要方法 249

20.2.1 超精密切削加工 249

20.2.2 超精密磨削加工 251

20.2.3 超精密研磨 252

20.2.4 超精密抛光 253

20.3 精密与超精密加工的机床设备 255

20.3.1 精密主轴部件 255

20.3.2 机床的总体布局 257

20.3.3 导轨 258

20.3.4 进给驱动系统 259

20.3.5 微量进给装置 260

第21章 柔性制造系统 261

21.1 柔性制造系统的基本概念 261

21.2 柔性制造系统的分类 262

21.3 柔性制造系统的组成 263

21.4 柔性制造系统中的机床特点 265

21.5 柔性制造系统应具备的功能 266

第22章 逆向工程与快速成型技术 267

22.1 逆向工程 267

22.1.1 逆向工程系统的组成 267

22.1.2 逆向工程的应用 268

22.1.3 逆向工程设计制造的工作流程 269

22.1.4 逆向工程的关键技术 270

22.1.5 三坐标测量 271

22.1.6 激光扫描 273

22.2 快速成型技术 275

22.2.1 快速成型的成型原理 275

22.2.2 快速成型的工艺过程 276

22.2.3 快速成型技术的特点 276

22.2.4 快速成型制造工艺的分类 277

22.2.5 分层实体制造工艺 278

22.3 三维打印 280

22.3.1 三维打印快速成型的工艺流程 280

22.3.2 三维打印快速成型工艺的特点 281

复习思考题 282

参考文献 283

第6部分 PLC电气控制基础 285

第23章 自动化（PLC）实训 285

23.1 PLC概述 285

23.1.1 PLC的定义 285

23.1.2 PLC的分类 286

23.1.3 PLC的特点 286

23.1.4 PLC的应用领域 287

23.1.5 PLC的工作原理 288

23.1.6 PLC的主要技术指标 289

23.2 实训平台简介 290

23.2.1 CPU 224型PLC外形及端子介绍 290

23.2.2 CPU 224型PLC结构及性能指标 292

23.2.3 CPU 224型PLC的工作方式 293

23.2.4 工程训练中心PLC实训平台简介 294

23.3 STEP 7—Micro/WIN编程软件简介 295

23.3.1 编程软件STEP 7—Micro/WIN的安装 295

23.3.2 STEP 7—Micro/WIN编程软件的主要功能 295

23.3.3 建议S7—200 CPU的通信 296

23.3.4 STEP 7—Micro/WIN窗口组件 297

23.4 基本逻辑指令实训 298

23.4.1 梯形图（Ladder Diagram）程序设计语言 298

23.4.2 点亮一只LED指示灯实训 298

23.4.3 逻辑与、或、非实训 299

23.4.4 学生自主设计 299

23.5 自锁、互锁电路设计 299

23.5.1 自锁电路 299

23.5.2 互锁电路 300

23.5.3 自主设计 301

23.6 定时器指令 301

23.6.1 定时器指令介绍 301

23.6.2 三种定时器指令实训 302

23.6.3 通电延时定时器（TON）实训 302

23.6.4 自主设计 303

23.7 计数器指令 303

23.7.1 计数器指令介绍 303

23.7.2 三种计数器指令实训 303

23.7.3 计数器的扩展（即乘法器） 304

23.7.4 自主设计 304

23.8 比较指令 305

23.8.1 比较指令介绍 305

23.8.2 比较指令与定时器相结合 305

23.8.3 比较指令与计数器相结合 306

23.8.4 自主设计 306

23.9 数据处理指令 306

23.9.1 数据传送指令 306

23.9.2 移位指令 307

23.9.3 应用举例 308

23.9.4 自主设计 310

复习思考题 310

参考文献 310