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0　绪论 1

0.1　本课程的性质、内容和地位 1

0.2　本课程的目的、任务和特点 2

0.2.1　本课程的目的 2

0.2.2　本课程的主要任务 2

0.2.3　本课程的主要特点 2

第1篇 工程材料导论 5

1　金属材料的主要性能 5

1.1　金属材料的力学性能 5

1.1.1　强度 5

1.1.2 塑性 6

1.1.3　硬度 7

1.1.4 冲击韧度 8

1.1.5　疲劳强度 8

1.2　金属材料的物理、化学性能 9

1.2.1　物理性能 9

1.2.2　化学性能 10

1.3　金属材料的工艺性能 10

复习思考题 11

2　铁碳合金 12

2.1　金属及合金的晶体结构 12

2.1.1 晶体结构及同素异构转变 12

2.1.2　合金的晶体结构 14

2.2　铁碳合金相图及其应用 16

2.2.1　铁碳合金的基本相及组织 17

2.2.2　铁碳合金相图分析 17

2.2.3　相图中的铁碳合金分类 19

2.2.4　典型铁碳合金的结晶过程分析 20

2.2.5　碳对铁碳合金平衡组织和性能的影响 25

2.3　常用的金属材料及选用 27

2.3.1 钢中常存杂质元素对钢的性能的影响 27

2.3.2 钢的分类 28

2.3.3　碳钢的牌号和用途 28

2.3.4　零件选材的一般原则 29

复习思考题 30

3　钢的热处理 31

3.1　概述 31

3.2　退火和正火 32

3.2.1　退火 32

3.2.2 正火（空冷） 34

3.2.3　退火和正火的选择 34

3.3　淬火和回火 35

3.3.1 淬火 35

3.3.2 回火 36

3.4　表面淬火和化学热处理 36

3.4.1　表面淬火 37

3.4.2　化学热处理 37

复习思考题 38

4　非金属材料 39

4.1　高分子材料 39

4.1.1 工程塑料的组成与分类 40

4.1.2　常用工程塑料 41

4.2　陶瓷材料 43

4.2.1 陶瓷的性能 43

4.2.2 常用陶瓷材料及其应用 44

4.3　复合材料 46

4.3.1　复合材料的性能 46

4.3.2　复合材料的种类及其应用 47

4.4　纳米材料 49

复习思考题 50

第2篇　铸造 52

5　铸造工艺基础 52

5.1　液态合金的充型 52

5.1.1　合金的流动性 52

5.1.2 浇注条件 54

5.1.3　铸型填充条件 54

5.1.4　铸件结构 55

5.2　铸造合金的凝固与收缩 55

5.2.1　铸造合金的凝固 55

5.2.2　铸造合金的收缩 57

5.2.3　铸件中的缩孔与缩松 58

5.3　铸造内应力、变形与裂纹 61

5.3.1　铸造应力的形成 61

5.3.2　铸件的变形 63

5.3.3　铸件的裂纹 64

5.4　铸件的气孔与偏析 65

5.4.1　铸件的气孔 65

5.4.2　铸件的偏析 67

复习思考题 68

6　常用合金铸件的生产 69

6.1　铸铁件的生产 69

6.1.1　铸铁的结晶过程和石墨化 70

6.1.2　灰口铸铁 73

6.1.3　可锻铸铁 77

6.1.4　球墨铸铁 78

6.1.5　蠕墨铸铁 83

6.1.6　合金铸铁 84

6.2　铸钢件的生产 85

6.2.1　铸钢的种类 85

6.2.2　铸钢的铸造工艺特点 86

6.3　铸造有色合金件的生产 87

6.3.1　铝合金铸件的生产 87

6.3.2　铜合金铸件的生产 89

复习思考题 91

7　砂型铸造 93

7.1　造型方法的选择 93

7.1.1　常见的造型（芯）方法 94

7.1.2　造型生产线 97

7.2　浇注位置和分型面的选择 98

7.2.1　浇注位置的选择原则 98

7.2.2　铸型分型面的确定原则 99

7.3　铸造工艺参数的选择 101

7.3.1　机械加工余量和铸孔 101

7.3.2　铸造收缩率 103

7.3.3　拔模斜度 103

7.3.4　铸造圆角 103

7.3.5　型芯及其固定 104

7.3.6 浇注系统、冒口和冷铁 105

7.3.7　铸造工艺图中工艺符号及其表示方法 107

7.3.8 铸造工艺图的绘制及工艺分析举例 108

7.4　铸件的结构设计 109

7.4.1　铸造工艺对铸件结构的要求 109

7.4.2　合金铸造性能对铸件结构的要求 112

7.4.3 不同铸造方法对铸件结构的要求 115

复习思考题 117

8　特种铸造 118

8.1　金属型铸造 118

8.1.1 金属铸型的构造及铸造工艺特点 118

8.1.2　金属型铸造的特点和应用范围 119

8.2　压力铸造 120

8.2.1　压铸机及其工艺过程 120

8.2.2 压力铸造的特点及适用范围 121

8.3　低压铸造 123

8.3.1　低压铸造的工艺过程 123

8.3.2　低压铸造的特点及适用范围 123

8.4　离心铸造 124

8.4.1　工艺过程及分类 124

8.4.2 离心铸造特点及应用 124

8.5　熔模铸造 125

8.5.1　熔模铸造的工艺过程 125

8.5.2 熔模铸造的特点及适用范围 126

8.6　陶瓷型铸造 126

8.6.1 工艺过程 126

8.6.2 陶瓷型铸造的特点及适用范围 127

8.7　消失模铸造 127

8.7.1 消失模铸造成形原理 127

8.7.2　消失模铸造主要特点及应用 128

8.8　挤压铸造 128

8.8.1　挤压铸造工艺原理 128

8.8.2　挤压铸造工艺特点及应用 129

8.9　半固态铸造 130

8.9.1　半固态铸造技术原理 130

8.9.2　半固态铸造技术特点及应用 131

8.10　常用铸造方法的比较 131

复习思考题 133

第3篇　金属压力加工 135

9　金属压力加工基础 135

9.1　金属塑性变形的实质 135

9.1.1　金属的变形 135

9.1.2　金属塑性变形的实质 135

9.2　塑性变形对金属组织和性能的影响 137

9.2.1　金属的加工硬化与回复、再结晶 137

9.2.2 冷变形与热变形 138

9.2.3　纤维组织变化 138

9.3　金属的可锻性 140

9.3.1 金属的本质（内在因素） 140

9.3.2　加工条件（外在因素） 140

复习思考题 142

10　常用的锻造方法 143

10.1 自由锻 143

10.1.1　锻造坯料准备 143

10.1.2 自由锻的基本工序 145

10.1.3 自由锻件结构设计的要求 146

10.2　模锻 148

10.2.1　胎模锻 149

10.2.2 固定模锻 150

10.2.3　模锻件结构工艺性 159

复习思考题 161

11　板料冲压 163

11.1　板料冲压的基本工序 163

11.1.1　分离工序 163

11.1.2 变形工序 168

11.2　冲压件结构设计要求 172

11.3　板料冲压设备 173

11.4　冲压模具 174

11.4.1 简单模 174

11.4.2　连续模 174

11.4.3　复合模 175

复习思考题 176

12　特种压力加工方法简介 177

12.1　精密模锻 177

12.2　高速锤锻造 177

12.3　径向锻造 178

12.4　轧制 178

12.5　挤压 180

12.6　拉拔 182

12.7　超塑性成形 182

12.8　高速高能成形 184

复习思考题 185

第4篇 焊接 187

13　焊接工艺基础 187

13.1　概述 187

13.1.1 焊接方法的分类 187

13.1.2　焊接方法的特点 188

13.1.3 焊接方法的应用 189

13.2　电弧焊工艺基础 189

13.2.1　焊接电弧 189

13.2.2 电弧焊冶金过程及特点 190

13.2.3 焊条 191

13.3　焊接接头组织与性能 194

13.4　焊接应力与变形 196

13.4.1 焊接应力与变形的产生 196

13.4.2 焊接变形的基本形式 197

13.4.3 防止和减小焊接变形的措施 197

复习思考题 199

14　常用的焊接方法 200

14.1　手工电弧焊和埋弧焊 200

14.1.1　手工电弧焊 200

14.1.2　埋弧焊 201

14.2　气体保护焊 202

14.2.1 氩弧焊 202

14.2.2　CO2气体保护焊 203

14.3　电渣焊 203

14.4　等离子弧焊与切割 204

14.4.1　等离子弧焊接 205

14.4.2　等离子弧切割 205

14.5　压力焊 205

14.5.1 电阻焊 205

14.5.2　摩擦焊 207

14.6　钎焊 207

复习思考题 208

15　常用金属材料的焊接 209

15.1　金属材料的焊接性 209

15.1.1　金属焊接性的概念 209

15.1.2　金属焊接性的评定 209

15.2　碳钢的焊接 211

15.2.1　低碳钢的焊接 211

15.2.2 中碳钢的焊接 211

15.2.3 高碳钢的焊接 212

15.3　合金结构钢的焊接 212

15.3.1　合金结构钢的焊接 212

15.3.2　珠光体耐热钢的焊接 212

15.3.3　不锈钢的焊接 213

15.4　铸铁的补焊 213

15.4.1　铸铁的补焊方法 213

15.4.2 铸铁补焊时产生白口的原因及预防措施 214

15.5　有色金属的焊接 215

15.5.1　铝及铝合金的焊接 215

15.5.2　铜及铜合金的焊接 216

15.6　焊接缺陷与检验 217

15.6.1 焊缝常见缺陷 217

15.6.2　焊接检验过程 218

15.6.3　焊接接头检验方法 218

15.6.4 常用非破坏检验方法 219

复习思考题 220

16　焊接件的结构设计 221

16.1　焊接规范 221

16.1.1 分析工作条件并提出性能要求 221

16.1.2　提出设计方案和优化设计 221

16.1.3　按照设计内容分步进行设计 221

16.2　焊接方法的选择 221

16.3　焊接结构件材料的选择 225

16.4　焊接接头工艺设计 225

16.4.1 焊接接头及坡口形式的确定 225

16.4.2　焊缝的合理布置 227

16.5　焊接件结构工艺设计 230

16.5.1 结构工艺性 230

16.5.2 改善结构工艺性的实例 232

复习思考题 233

第5篇　金属切削加工 235

17　金属切削加工基础知识 235

17.1　切削运动及切削要素 235

17.1.1 零件表面的形成及切削运动 235

17.1.2　切削用量 236

17.1.3　切削层参数 238

17.2　刀具材料及结构 238

17.2.1 刀具材料 238

17.2.2　刀具几何参数 241

17.2.3 刀具结构 246

17.3　金属切削过程 247

17.3.1　切屑形成过程及切屑种类 247

17.3.2　积屑瘤 248

17.3.3　切削力和切削功率 249

17.3.4　切削热和切削温度 251

17.3.5 刀具磨损和刀具耐用度 252

17.4　切削加工技术经济简析 254

17.4.1　切削加工主要技术经济指标 254

17.4.2 切削用量的合理选择 257

17.4.3　切削液的选用 260

17.4.4　材料切削加工性的改善 261

复习思考题 262

18　常用金属切削加工方法 264

18.1　车削加工 264

18.1.1 车削的工艺特点 264

18.1.2 车削的应用 265

18.2　钻削和镗削加工 266

18.2.1 钻削加工 267

18.2.2　镗孔 271

18.3　刨削和拉削加工 274

18.3.1 刨削 274

18.3.2　拉削 275

18.4　铣削加工 277

18.4.1　铣削的工艺特点 277

18.4.2　铣削方式 277

18.4.3　铣削的应用 279

18.5　磨削加工 281

18.5.1 磨削过程 281

18.5.2　磨削的工艺特点 282

18.5.3　磨削的应用和发展 283

复习思考题 289

19　数控加工基础 290

19.1　数控的基本原理 290

19.1.1　数控机床的工作原理及基本组成 290

19.1.2　数控机床加工的插补原理 292

19.1.3　数控加工程序段格式及程序结构 292

19.2　数控机床的分类 293

19.2.1　按工艺用途分类 293

19.2.2　按运动的方式分类 294

19.2.3　按伺服系统的类型分类 294

19.3　数控加工工艺特点 295

19.4　数控加工工艺设计需考虑的因素 296

19.5　数控加工方法 297

19.5.1　平面孔系零件的加工 298

19.5.2　旋转体类零件的加工 298

19.5.3　平面轮廓零件的加工 298

19.5.4　立体轮廓表面的加工 298

复习思考题 300

20　零件典型表面加工方法的选择 301

20.1　外圆面的加工方法 301

20.1.1 外圆表面的车削加工 301

20.1.2 外圆表面的磨削加工 303

20.1.3 外圆表面的光整加工 303

20.1.4 外圆表面加工方案的选择 304

20.2　孔的加工方法 305

20.2.1　钻、扩、铰、镗、拉孔 306

20.2.2　磨孔 307

20.2.3　孔的光整加工 307

20.2.4　孔的加工方案的选择 307

20.3　平面的加工方法 308

20.3.1 平面的车削加工 308

20.3.2　平面的铣、刨加工 309

20.3.3　平面的拉削加工 309

20.3.4　平面磨削 309

20.3.5　平面研磨 310

20.3.6 平面加工方法的选择 310

20.4　成形面的加工方法 311

20.4.1 成形刀具法加工成形面 311

20.4.2　运动轨迹法加工成形面 312

20.4.3 成形刀具与运动轨迹复合成形法加工成形面 314

20.5　螺纹的加工方法 314

20.5.1 车螺纹 314

20.5.2　铣螺纹 315

20.5.3　用丝锥、板牙加工螺纹 315

20.5.4　磨削螺纹 316

20.5.5 滚压螺纹 316

20.6　齿轮加工（齿轮齿形加工）方法 318

20.6.1　概述 318

20.6.2　滚齿法和插齿法 320

复习思考题 323

21　机械加工工艺的基本知识 324

21.1　基本概念 324

21.1.1 生产过程和工艺过程 324

21.1.2 生产纲领与生产类型 326

21.1.3　制定零件机械加工工艺规程的原则、内容及步骤 327

21.2　毛坯选择的一般原则 328

21.2.1 材料的使用性能原则 328

21.2.2　材料的工艺性能原则 329

21.2.3 经济性原则 330

21.2.4　毛坯的种类 330

21.2.5　毛坯种类的选择 331

21.3　工件的安装与夹具 334

21.3.1　工件的安装方式 334

21.3.2　基准及其选择 335

21.3.3　工件的定位原理 339

21.4　工艺路线的拟定 341

21.4.1　加工方法的选择 341

21.4.2　加工阶段的划分 343

21.4.3 工序的集中与分散 344

21.4.4　加工顺序的安排 345

21.5　典型零件的加工工艺过程实例 346

21.5.1　轴的机械加工工艺的制定 346

21.5.2 圆柱齿轮的机械加工工艺过程的制定 348

复习思考题 349

22　特种加工简介 351

22.1　特种加工方法的特点及分类 351

22.2　电火花加工 352

22.2.1 电火花加工的基本原理 352

22.2.2 电火花加工的特点 353

22.2.3 电火花加工的应用 353

22.3　电火花线切割加工 354

22.3.1 电火花线切割加工原理 354

22.3.2 电火花线切割加工的特点及应用 355

22.4 电解加工 355

22.4.1 电解加工的基本原理 355

22.4.2 电解加工的特点及应用 356

22.5　激光加工 356

22.5.1　激光加工的基本原理 356

22.5.2　激光加工的工艺特点 357

22.5.3　激光加工的应用 357

22.6　超声波加工 358

22.6.1　超声波加工的基本原理 358

22.6.2 超声波加工的工艺特点及应用 359

22.7　电子束加工 359

22.7.1 电子束加工原理 359

22.7.2 电子束加工的工艺特点及应用 360

22.8　离子束加工 361

22.8.1 离子束加工原理 361

22.8.2 离子束加工的工艺特点及应用 361

复习思考题 363

23　零件的结构工艺性 364

23.1　结构工艺性的基本概念 364

23.2　切削加工对零件结构工艺性的要求 365

23.2.1　尽量采用标准化参数 365

23.2.2　便于装夹 366

23.2.3　便于加工 367

23.2.4　便于提高生产效率 370

23.2.5　便于测量 372

23.3　装配结构工艺性 372

23.3.1　便于装配 373

23.3.2　便于拆卸 374

23.3.3　应有正确的装配基面 374

复习思考题 375

24　金属切削机床的基础知识 376

24.1　金属切削机床的分类及编号 376

24.1.1 金属切削机床的分类 376

24.1.2　金属切削机床型号的编制方法简介 376

24.2　机床的基本传动方法 380

24.2.1 机床上常用的传动副及其传动关系 380

24.2.2　各种传动件的符号 383

24.2.3　传动链及其传动比 384

24.3　机床的变速机构 384

24.3.1 滑动齿轮变速机构 384

24.3.2 离合器式齿轮变速机构 385

24.4　普通车床的传动系统分析 385

24.4.1　主运动分析 386

24.4.2　进给运动分析 387

24.5　机床的液压传动 388

24.5.1 外圆磨床液压传动简介 388

24.5.2　机床液压传动的组成 389

24.5.3　液压传动的优缺点 390

复习思考题 390

附录 391

参考文献 400