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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 37

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 79

6.1.5 蠕墨铸铁 84

6.1.6 合金铸铁 85

6.2 铸钢件的生产 86

6.2.1 铸钢的种类 86

6.2.2 铸钢的铸造工艺特点 87

6.3 铸造有色合金件的生产 88

6.3.1 铝合金铸件的生产 88

6.3.2 铜合金铸件的生产 90

复习思考题 93

7 砂型铸造 94

7.1 造型方法的选择 94

7.1.1 常见的造型（芯）方法 95

7.1.2 造型生产线 98

7.2 浇注位置和分型面的选择 99

7.2.1 浇注位置的选择原则 99

7.2.2 铸型分型面的确定原则 100

7.3 铸造工艺参数的选择 102

7.3.1 机械加工余量和铸孔 102

7.3.2 铸造收缩率 104

7.3.3 起模斜度 104

7.3.4 铸造圆角 104

7.3.5 型芯及其固定 105

7.3.6 浇注系统、冒口和冷铁 106

7.3.7 铸造工艺图中工艺符号及其表示方法 108

7.3.8 铸造工艺图的绘制及工艺分析举例 109

7.4 铸件的结构设计 110

7.4.1 铸造工艺对铸件结构的要求 110

7.4.2 合金铸造性能对铸件结构的要求 113

7.4.3 不同铸造方法对铸件结构的要求 116

复习思考题 118

8 特种铸造 119

8.1 金属型铸造 119

8.1.1 金属铸型的构造及铸造工艺特点 119

8.1.2 金属型铸造的特点和应用范围 120

8.2 压力铸造 121

8.2.1 压铸机及其工艺过程 121

8.2.2 压力铸造的特点及适用范围 122

8.3 低压铸造 124

8.3.1 低压铸造的工艺过程 124

8.3.2 低压铸造的特点及适用范围 124

8.4 离心铸造 125

8.4.1 工艺过程及分类 125

8.4.2 离心铸造特点及应用 125

8.5 熔模铸造 126

8.5.1 熔模铸造的工艺过程 126

8.5.2 熔模铸造的特点及适用范围 127

8.6 陶瓷型铸造 127

8.6.1 工艺过程 127

8.6.2 陶瓷型铸造的特点及适用范围 128

8.7 消失模铸造 128

8.7.1 消失模铸造成形原理 129

8.7.2 消失模铸造主要特点及应用 129

8.8 挤压铸造 129

8.8.1 挤压铸造工艺原理 130

8.8.2 挤压铸造工艺特点及应用 130

8.9 半固态铸造 131

8.9.1 半固态铸造技术原理 131

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 132

复习思考题 134

第3篇 金属压力加工 136

9 金属压力加工基础 136

9.1 金属塑性变形的实质 136

9.1.1 金属的变形 136

9.1.2 金属塑性变形的实质 136

9.2 塑性变形对金属组织和性能的影响 138

9.2.1 金属的加工硬化与回复、再结晶 138

9.2.2 冷变形与热变形 139

9.2.3 纤维组织变化 139

9.3 金属的可锻性 141

9.3.1 金属的本质（内在因素） 141

9.3.2 加工条件（外在因素） 141

复习思考题 143

10 常用的锻造方法 144

10.1 自由锻 144

10.1.1 锻造坯料准备 144

10.1.2 自由锻的基本工序 146

10.1.3 自由锻件结构设计的要求 147

10.2 模锻 149

10.2.1 胎模锻 150

10.2.2 固定模锻 151

10.2.3 模锻件结构工艺性 160

复习思考题 162

11 板料冲压 164

11.1 板料冲压的基本工序 164

11.1.1 分离工序 164

11.1.2 变形工序 169

11.2 冲压件结构设计要求 173

11.3 板料冲压设备 174

11.4 冲压模具 175

11.4.1 简单模 175

11.4.2 连续模 175

11.4.3 复合模 176

复习思考题 177

12 特种压力加工方法简介 178

12.1 精密模锻 178

12.2 高速锤锻造 178

12.3 径向锻造 179

12.4 轧制 179

12.5 挤压 181

12.6 拉拔 183

12.7 超塑性成形 183

12.8 高速高能成形 185

复习思考题 186

第4篇 焊接 188

13 焊接工艺基础 188

13.1 概述 188

13.1.1 焊接方法的分类 188

13.1.2 焊接方法的特点 189

13.1.3 焊接方法的应用 190

13.2 电弧焊工艺基础 190

13.2.1 焊接电弧 190

13.2.2 电弧焊冶金过程及特点 191

13.2.3 焊条 192

13.3 焊接接头组织与性能 195

13.4 焊接应力与变形 197

13.4.1 焊接应力与变形的产生 197

13.4.2 焊接变形的基本形式 198

13.4.3 防止和减小焊接变形的措施 198

复习思考题 200

14 常用的焊接方法 201

14.1 手工电弧焊和埋弧焊 201

14.1.1 手工电弧焊 201

14.1.2 埋弧焊 202

14.2 气体保护焊 203

14.2.1 氩弧焊 203

14.2.2 CO2气体保护焊 204

14.3 电渣焊 204

14.4 等离子弧焊与切割 205

14.4.1 等离子弧焊接 206

14.4.2 等离子弧切割 206

14.5 压力焊 206

14.5.1 电阻焊 206

14.5.2 摩擦焊 208

14.6 钎焊 208

复习思考题 209

15 常用金属材料的焊接 210

15.1 金属材料的焊接性 210

15.1.1 金属焊接性的概念 210

15.1.2 金属焊接性的评定 210

15.2 碳钢的焊接 212

15.2.1 低碳钢的焊接 212

15.2.2 中碳钢的焊接 212

15.2.3 高碳钢的焊接 213

15.3 合金结构钢的焊接 213

15.3.1 合金结构钢的焊接 213

15.3.2 珠光体耐热钢的焊接 213

15.3.3 不锈钢的焊接 214

15.4 铸铁的补焊 214

15.4.1 铸铁的补焊方法 214

15.4.2 铸铁补焊时产生白口的原因及预防措施 215

15.5 有色金属的焊接 216

15.5.1 铝及铝合金的焊接 216

15.5.2 铜及铜合金的焊接 217

15.6 焊接缺陷与检验 218

15.6.1 焊缝常见缺陷 218

15.6.2 焊接检验过程 219

15.6.3 焊接接头检验方法 219

15.6.4 常用非破坏检验方法 220

复习思考题 221

16 焊接件的结构设计 222

16.1 焊接规范 222

16.1.1 分析工作条件并提出性能要求 222

16.1.2 提出设计方案和优化设计 222

16.1.3 按照设计内容分步进行设计 222

16.2 焊接方法的选择 222

16.3 焊接结构件材料的选择 226

16.4 焊接接头工艺设计 226

16.4.1 焊接接头及坡口形式的确定 226

16.4.2 焊缝的合理布置 228

16.5 焊接件结构工艺设计 231

16.5.1 结构工艺性 231

16.5.2 改善结构工艺性的实例 233

复习思考题 234

第5篇 金属切削加工 236

17 金属切削加工基础知识 236

17.1 切削运动及切削要素 236

17.1.1 零件表面的形成及切削运动 236

17.1.2 切削用量 237

17.1.3 切削层参数 239

17.2 刀具材料及结构 239

17.2.1 刀具材料 239

17.2.2 刀具几何参数 242

17.2.3 刀具结构 247

17.3 金属切削过程 248

17.3.1 切屑形成过程及切屑种类 248

17.3.2 积屑瘤 249

17.3.3 切削力和切削功率 250

17.3.4 切削热和切削温度 252

17.3.5 刀具磨损和刀具耐用度 253

17.4 切削加工技术经济简析 255

17.4.1 切削加工主要技术经济指标 255

17.4.2 切削用量的合理选择 258

17.4.3 切削液的选用 261

17.4.4 材料切削加工性的改善 262

复习思考题 263

18 金属切削机床的基础知识 265

18.1 金属切削机床的分类及编号 265

18.1.1 金属切削机床的分类 265

18.1.2 金属切削机床型号的编制方法简介 265

18.2 机床的基本传动方法 269

18.2.1 机床上常用的传动副及其传动关系 269

18.2.2 各种传动件的符号 272

18.2.3 传动链及其传动比 273

18.3 机床的变速机构 273

18.3.1 滑动齿轮变速机构 273

18.3.2 离合器式齿轮变速机构 274

18.4 普通车床的传动系统分析 274

18.4.1 主运动分析 275

18.4.2 进给运动分析 276

18.5 机床的液压传动 277

18.5.1 外圆磨床液压传动简介 277

18.5.2 机床液压传动的组成 278

18.5.3 液压传动的优缺点 279

复习思考题 279

19 常用金属切削加工方法 280

19.1 车削加工 280

19.1.1 车削的工艺特点 280

19.1.2 车削的应用 281

19.2 钻削和镗削加工 282

19.2.1 钻削加工 283

19.2.2 镗孔 287

19.3 刨削和拉削加工 290

19.3.1 刨削 290

19.3.2 拉削 291

19.4 铣削加工 293

19.4.1 铣削的工艺特点 293

19.4.2 铣削方式 293

19.4.3 铣削的应用 295

19.5 磨削加工 297

19.5.1 磨削过程 297

19.5.2 磨削的工艺特点 298

19.5.3 磨削的应用和发展 299

复习思考题 305

20 数控加工基础 306

20.1 数控的基本原理 306

20.1.1 数控机床的工作原理及基本组成 306

20.1.2 数控机床加工的插补原理 308

20.1.3 数控加工程序段格式及程序结构 308

20.2 数控机床的分类 309

20.2.1 按工艺用途分类 309

20.2.2 按运动的方式分类 310

20.2.3 按伺服系统的类型分类 310

20.3 数控加工工艺特点 311

20.4 数控加工工艺设计需考虑的因素 312

20.5 数控加工方法 313

20.5.1 平面孔系零件的加工 314

20.5.2 旋转体类零件的加工 314

20.5.3 平面轮廓零件的加工 314

20.5.4 立体轮廓表面的加工 314

复习思考题 316

21 零件典型表面加工方法的选择 317

21.1 外圆面的加工方法 317

21.1.1 外圆表面的车削加工 317

21.1.2 外圆表面的磨削加工 319

21.1.3 外圆表面的光整加工 319

21.1.4 外圆表面加工方案的选择 320

21.2 孔的加工方法 321

21.2.1 钻、扩、铰、镗、拉孔 322

21.2.2 磨孔 323

21.2.3 孔的光整加工 323

21.2.4 孔的加工方案的选择 323

21.3 平面的加工方法 324

21.3.1 平面的车削加工 324

21.3.2 平面的铣、刨加工 325

21.3.3 平面的拉削加工 325

21.3.4 平面磨削 325

21.3.5 平面研磨 326

21.3.6 平面加工方法的选择 326

21.4 成形面的加工方法 327

21.4.1 成形刀具法加工成形面 327

21.4.2 运动轨迹法加工成形面 328

21.4.3 成形刀具与运动轨迹复合成形法加工成形面 330

21.5 螺纹的加工方法 330

21.5.1 车螺纹 330

21.5.2 铣螺纹 331

21.5.3 用丝锥、板牙加工螺纹 331

21.5.4 磨削螺纹 332

21.5.5 滚压螺纹 332

21.6 齿轮加工（齿轮齿形加工）方法 334

21.6.1 概述 334

21.6.2 滚齿法和插齿法 336

复习思考题 339

22 机械加工工艺的基本知识 340

22.1 基本概念 340

22.1.1 生产过程和工艺过程 340

22.1.2 生产纲领与生产类型 342

22.1.3 制定零件机械加工工艺规程的原则、内容及步骤 343

22.2 毛坯选择的一般原则 344

22.2.1 材料的使用性能原则 344

22.2.2 材料的工艺性能原则 345

22.2.3 经济性原则 346

22.2.4 毛坯的种类 346

22.2.5 毛坯种类的选择 347

22.3 工件的安装与夹具 350

22.3.1 工件的安装方式 350

22.3.2 基准及其选择 351

22.3.3 工件的定位原理 355

22.4 工艺路线的拟定 357

22.4.1 加工方法的选择 357

22.4.2 加工阶段的划分 359

22.4.3 工序的集中与分散 360

22.4.4 加工顺序的安排 361

22.5 典型零件的加工工艺过程实例 362

22.5.1 轴的机械加工工艺的制定 362

22.5.2 圆柱齿轮的机械加工工艺过程的制定 364

复习思考题 365

23 特种加工简介 367

23.1 特种加工方法的特点及分类 367

23.2 电火花加工 368

23.2.1 电火花加工的基本原理 368

23.2.2 电火花加工的特点 369

23.2.3 电火花加工的应用 369

23.3 电火花线切割加工 370

23.3.1 电火花线切割加工原理 370

23.3.2 电火花线切割加工的特点及应用 371

23.4 电解加工 371

23.4.1 电解加工的基本原理 371

23.4.2 电解加工的特点及应用 372

23.5 激光加工 372

23.5.1 激光加工的基本原理 372

23.5.2 激光加工的工艺特点 373

23.5.3 激光加工的应用 373

23.6 超声波加工 374

23.6.1 超声波加工的基本原理 374

23.6.2 超声波加工的工艺特点及应用 375

23.7 电子束加工 376

23.7.1 电子束加工原理 376

23.7.2 电子束加工的工艺特点及应用 376

23.8 离子束加工 377

23.8.1 离子束加工原理 377

23.8.2 离子束加工的工艺特点及应用 377

复习思考题 379

24 零件的结构工艺性 380

24.1 结构工艺性的基本概念 380

24.2 切削加工对零件结构工艺性的要求 381

24.2.1 尽量采用标准化参数 381

24.2.2 便于装夹 382

24.2.3 便于加工 383

24.2.4 便于提高生产效率 386

24.2.5 便于测量 388

24.3 装配结构工艺性 388

24.3.1 便于装配 389

24.3.2 便于拆卸 390

24.3.3 应有正确的装配基面 390

复习思考题 391

附录 392

参考文献 401