金属材料及机械制造工艺PDF电子书下载

绪论 1

0.1 机械零件概述 1

0.2 机械制造技术现状及发展趋势 2

0.3 本课程的性质、任务及学习方法 4

项目一 改变材料性能的方法 5

任务1金属材料的性能 5

1.1 力学性能 5

1.1.1 刚度及强度 6

1.1.2 塑性 8

1.1.3 硬度 9

1.1.4 冲击韧度 13

1.1.5 疲劳强度 14

1.1.6 磨损 15

1.2 物理与化学性能 15

1.3 工艺性能 16

任务2金属材料的结构 17

2.1 金属的晶体结构 17

2.1.1 晶体结构的基础知识 17

2.1.2 典型金属晶格 18

2.1.3 金属实际的晶体结构及缺陷 19

2.2 金属的结晶 20

2.2.1 金属结晶的概念 20

2.2.2 纯金属的结晶过程 21

2.2.3 金属结晶与晶粒大小 22

2.3 合金的晶体结构 22

2.3.1 合金的基本概念 22

2.3.2 合金的组织结构 23

2.4 合金的结晶及相图 24

2.4.1 二元合金相图的建立 24

2.4.2 二元合金相图的分析 25

2.5 铁碳合金相图 28

2.5.1 铁碳合金基本组织 28

2.5.2 铁碳合金相图 29

2.6 铁碳合金相图的应用 34

2.6.1 含碳量对铁碳合金组织和力学性能的影响规律 34

2.6.2 铁碳相图的应用 35

任务3钢的热处理 36

3.1 钢的热处理的基本概念 36

3.1.1 钢的热处理定义 36

3.1.2 钢的热处理工艺曲线 37

3.1.3 钢在加热时的转变 37

3.1.4 钢在冷却时的转变 40

3.2 钢的普通热处理 45

3.2.1 钢的退火 45

3.2.2 钢的正火 48

3.2.3 钢的淬火 49

3.2.4 钢的回火 52

3.2.5 钢的调质处理 53

3.3 钢的表面热处理 53

3.3.1 钢的表面淬火 54

3.3.2 钢的表面化学热处理 55

3.4 热处理新技术 57

3.4.1 真空热处理 57

3.4.2 可控气氛热处理 57

3.4.3 形变热处理 58

3.4.4 化学气相沉积 58

3.4.5 激光热处理 58

3.4.6 电子束表面淬火 58

任务4金属的塑性变形与强化 59

4.1 金属的塑性变形 59

4.1.1 单晶体金属的塑性变形 59

4.1.2 多晶体金属的塑性变形 59

4.1.3 晶粒大小对金属力学性能的影响 60

4.1.4 合金的塑性变形 60

4.2 加工硬化 61

4.3 回复与再结晶 61

4.3.1 回复 62

4.3.2 再结晶 62

4.3.3 结晶后的晶粒长大 62

复习思考题 62

项目二 机械零件材料的选用 64

任务1工业用钢 64

1.1 钢内元素对钢性能的影响 64

1.1.1 钢内杂质元素对钢性能的影响 64

1.1.2 合金元素对钢性能的影响 65

1.2 钢的分类和编号 66

1.2.1 钢的分类 66

1.2.2 钢的编号 66

1.3 结构钢 68

1.3.1 一般工程结构钢 68

1.3.2 优质结构钢 70

1.4 工具钢 77

1.4.1 刃具钢 78

1.4.2 模具钢 81

1.4.3 量具钢 89

1.5 特殊性能钢 89

1.5.1 不锈钢 90

1.5.2 耐热钢 91

1.5.3 耐磨钢 91

任务2铸铁 92

2.1 铸铁的石墨化 92

2.1.1 石墨化过程 92

2.1.2 影响石墨化的因素 93

2.1.3 铸铁的性能特点 93

2.2 常用铸铁 93

2.2.1 铸铁牌号表示方法 94

2.2.2 灰铸铁 95

2.2.3 可锻铸铁 96

2.2.4 球墨铸铁 97

2.2.5 蠕墨铸铁 98

2.2.6 特殊性能铸铁 99

任务3有色金属及粉末冶金材料 100

3.1 铝及铝合金 100

3.1.1 工业纯铝 100

3.1.2 铝合金 101

3.2 铜及铜合金 102

3.2.1 纯铜 102

3.2.2 铜合金 103

3.3 钛及钛合金 104

3.3.1 纯钛 105

3.3.2 钛合金 105

3.4 镁及镁合金 106

3.4.1 纯镁 106

3.4.2 镁合金 106

3.5 滑动轴承合金 107

3.5.1 滑动轴承合金的特点 107

3.5.2 滑动轴承合金的分类 107

3.6 粉末冶金材料 109

3.6.1 粉末冶金及其特点 109

3.6.2 常用粉末冶金材料 110

任务4非金属材料 112

4.1 高分子材料 112

4.1.1 工程塑料 112

4.1.2 橡胶 113

4.2 陶瓷材料 114

4.2.1 陶瓷的性能 114

4.2.2 常用陶瓷材料及其应用 114

4.3 复合材料 115

4.3.1 复合材料的组成和分类 115

4.3.2 常用复合材料的性能特点和应用 115

任务5机械零件的失效与材料选用的一般原则 116

5.1 机械零件的失效 116

5.1.1 失效的基本概念 117

5.1.2 零件失效的主要形式 117

5.1.3 零件失效的原因 117

5.2 机械零件材料选用的一般原则 118

5.2.1 使用性能 118

5.2.2 工艺性能 119

5.2.3 经济性 120

复习思考题 120

项目三 毛坯成型方式的选择 121

任务1毛坯成型方式概述 121

1.1 机械零件常用毛坯的种类 121

1.2 毛坯成型方式选择的依据 123

1.3 毛坯形状及尺寸设计 124

1.4 毛坯的质量检验 124

任务2毛坯成型方式——铸造 126

2.1 概述 126

2.2 砂型铸造 127

2.2.1 砂型铸造的特点 127

2.2.2 砂型铸造生产过程 127

2.3 特种铸造 131

2.3.1 金属型铸造 132

2.3.2 压力铸造 133

2.3.3 熔模铸造 135

2.3.4 离心铸造 136

2.3.5 低压铸造 136

2.4 铸件的常见缺陷 137

任务3毛坯成型方式——锻压 138

3.1 概述 138

3.2 锻造 140

3.2.1 自由锻 141

3.2.2 模锻 142

3.3 冲压 143

3.3.1 冲压的基本工序 144

3.3.2 冲模 145

3.4 其他锻压成型方法 146

3.4.1 轧锻 146

3.4.2 挤压 147

3.4.3 拉拔 148

3.5 锻压件的常见缺陷 148

3.5.1 锻造件的常见缺陷 148

3.5.2 冲压件的常见缺陷 149

任务4毛坯成型方式——焊接 149

4.1 概述 149

4.2 常用焊接方法 150

4.2.1 手工电弧焊 150

4.2.2 CO2保护焊 152

4.2.3 氩气保护焊 153

4.2.4 埋弧焊 154

4.2.5 电渣焊 155

4.2.6 压力电阻焊 156

4.2.7 钎焊 157

4.2.8 气焊 158

4.2.9 激光焊接 158

4.3 焊接的常见缺陷 158

复习思考题 159

项目四 普通机械加工工艺及加工设备的选择 160

任务1金属切削机床及切削加工概述 160

1.1 金属切削机床的分类 160

1.2 金属切削机床的型号编制方法 161

1.3 切削刀具 163

1.3.1 刀具材料应具备的性能 163

1.3.2 常用刀具材料 163

1.4 切削液 165

1.4.1 切削液的作用 165

1.4.2 常用切削液的种类 165

1.4.3 切削液的选用 166

任务2车床及车削加工 166

2.1 车床 166

2.2 车削加工 168

2.3 车刀 170

2.4 车床附件及零件安装 170

任务3铣床及铣削加工 174

3.1 铣床 174

3.2 铣削加工 175

3.2.1 铣削的特点 176

3.2.2 铣削方式 176

3.3 铣刀 178

3.4 铣床附件及零件装夹 179

任务4钻床及钻削加工 181

4.1 钻床 181

4.2 钻削加工 183

4.2.1 钻孔 183

4.2.2 扩孔 184

4.2.3 铰孔 184

4.2.4 攻螺纹 185

4.2.5 锪孔 185

4.3 钻头及铰刀 185

4.3.1 钻头 185

4.3.2 铰刀 187

4.4 钻床附件及零件装夹 188

任务5磨床及磨削加工 188

5.1 磨床 188

5.2 磨削工艺 192

5.2.1 磨削原理 192

5.2.2 外圆磨削 193

5.2.3 内圆磨削 194

5.2.4 平面磨削 194

5.2.5 无心磨削 195

5.3 精密磨削及光整加工 196

5.3.1 高精度磨削 196

5.3.2 超精加工 196

5.3.3 研磨 197

5.3.4 珩磨 198

5.3.5 抛光 198

任务6镗床及镗削加工 199

6.1 镗床 199

6.2 镗削加工 200

6.2.1 镗削的特点 200

6.2.2 镗孔 201

6.3 镗刀 202

任务7刨床、插床、拉床及刨削、插削、拉削加工 204

7.1 刨床及刨削 204

7.1.1 刨床 204

7.1.2 刨削加工 205

7.2 插床及插削 207

7.2.1 插床 207

7.2.2 插削加工 208

7.3 拉床及拉削 208

7.3.1 拉床 208

7.3.2 拉削加工 209

任务8齿轮和螺纹加工 210

8.1 齿轮加工 210

8.1.1 齿形加工方法 210

8.1.2 齿轮加工机床及加工特点 212

8.2 螺纹加工 215

8.2.1 螺纹加工方法的选择 215

8.2.2 常用螺纹加工方法 216

任务9数控机床及数控加工 218

9.1 数控机床的工作原理 218

9.2 数控机床的分类 219

9.3 数控加工机床的编程 220

9.4 数控加工的工艺特点及应用 221

复习思考题 221

项目五 特种加工设备及加工方法的选择 223

任务1特种加工概述 223

1.1 特种加工的产生及发展 223

1.2 特种加工的特点 224

1.3 特种加工的分类 224

任务2电火花加工 225

2.1 电火花加工概述 225

2.1.1 电火花加工的基本原理 225

2.1.2 电火花加工的分类 226

2.2 电火花成型加工 226

2.2.1 电火花成型加工的工作原理 226

2.2.2 电火花成型加工的特点 226

2.2.3 电火花成型加工机床 227

2.2.4 电火花成型加工方法 228

2.3 电火花线切割加工 229

2.3.1 电火花线切割加工的工作原理 229

2.3.2 电火花线切割加工的特点 230

2.3.3 电火花线切割加工的机床 230

2.3.4 电火花线切割加工的编程 231

2.4 电火花高速穿孔加工 231

2.4.1 电火花高速穿孔加工的工作原理 231

2.4.2 电火花高速穿孔加工的特点及应用 232

任务3电化学加工 232

3.1 电解加工 233

3.1.1 电解加工的基本原理 233

3.1.2 电解加工的特点 233

3.1.3 电解加工的应用 234

3.2 电解磨削 234

3.2.1 电解磨削的基本原理 234

3.2.2 电解磨削的特点 235

3.2.3 电解磨削的应用 235

3.3 电铸加工 235

3.3.1 电铸加工的基本原理 235

3.3.2 电铸加工的特点 236

3.3.3 电铸加工的应用 236

3.4 涂镀加工 237

3.4.1 涂镀加工的基本原理 237

3.4.2 涂镀加工的特点 237

3.4.3 涂镀加工的应用 237

任务4超声波加工 238

4.1 超声波加工的基本原理 238

4.2 超声波加工的特点 239

4.3 超声波加工的应用 239

任务5高能束加工 239

5.1 激光加工 239

5.1.1 激光加工的基本原理 239

5.1.2 激光加工的特点 240

5.1.3 激光加工的应用 240

5.2 电子束加工 240

5.2.1 电子束加工的基本原理 240

5.2.2 电子束加工的特点 241

5.2.3 电子束加工的应用 241

5.3 离子束加工 241

5.3.1 离子束加工的基本原理 241

5.3.2 离子束加工的特点 242

5.3.3 离子束加工的应用 242

复习思考题 243

项目六 机械零件加工工艺基础 244

任务1机械零件加工工艺规程的制订 244

1.1 基本概念 244

1.1.1 机械的生产过程和工艺过程 244

1.1.2 机械加工工艺过程的组成 245

1.1.3 生产纲领、生产类型及生产组织形式 247

1.2 机械加工工艺规程 249

1.2.1 机械加工工艺规程的作用 249

1.2.2 工艺规程制订的原则 249

1.2.3 制订工艺规程的原始资料 250

1.2.4 制订工艺规程的步骤 250

1.2.5 机械加工工艺文件的格式 250

1.3 零件的工艺分析 251

1.3.1 分析研究产品的零件图和装配图 251

1.3.2 零件的结构工艺性分析 251

1.3.3 技术要求分析 256

1.4 定位及定位基准的选择 257

1.4.1 基准的概念及其分类 257

1.4.2 工件定位的概念 258

1.4.3 工件定位方法 259

1.4.4 定位的基本原理 259

1.4.5 定位基准选择 261

1.5 工艺路线的拟订 264

1.5.1 加工方法的选择 264

1.5.2 加工顺序的确定 268

1.6 加工余量的确定 271

1.6.1 加工余量的概念 271

1.6.2 影响加工余量的因素 273

1.6.3 确定加工余量的方法 274

1.7 工序尺寸及其公差的确定 274

1.7.1 工艺基准与设计基准重合时工序尺寸及其公差的确定 274

1.7.2 工艺尺寸链 276

1.7.3 工艺基准与设计基准不重合时工序尺寸及其公差的确定 280

1.8 机床、工艺装备等的选择 287

1.8.1 机床的选择 287

1.8.2 工艺装备的选择 287

1.8.3 切削用量与时间定额的确定 288

任务2机械加工精度 288

2.1 概述 288

2.1.1 机械加工精度的概念 288

2.1.2 获得加工精度的方法 289

2.2 影响加工精度的原始误差 290

任务3机械加工的表面质量 291

3.1 概述 291

3.2 机械加工表面质量对机器使用性能和使用寿命的影响 292

任务4机械加工中的振动 293

4.1 机械加工中的强迫振动及其控制 294

4.1.1 强迫振动的主要特点 294

4.1.2 减小强迫振动的措施和途径 294

4.2 机械加工中的自激振动及其控制 295

4.2.1 自激振动的主要特点 295

4.2.2 控制自激振动的措施和途径 295

复习思考题 296

项目七 典型机械零件加工工艺的编制 299

任务1轴类零件加工工艺 299

1.1 概述 299

1.1.1 轴类零件的功用与结构特点 299

1.1.2 轴类零件的技术要求 300

1.1.3 轴类零件的材料和毛坯 300

1.1.4 轴类零件的预加工 301

1.1.5 轴类零件的热处理 301

1.2 轴类零件的一般加工方法 302

1.2.1 轴类零件外圆表面的车削加工 302

1.2.2 轴类零件外圆表面的磨削加工 303

1.2.3 轴类零件的单键槽、花键及螺纹加工 303

1.3 轴类零件的装夹 304

1.4 轴类零件的加工工艺过程分析及举例 305

任务2套筒类零件加工工艺 310

2.1 概述 310

2.1.1 套筒类零件的功用与结构 310

2.1.2 套筒类零件的技术要求 311

2.1.3 套筒类零件的材料与毛坯 311

2.1.4 套筒类零件的热处理 311

2.2 套筒类零件的一般加工方法 312

2.2.1 套筒类零件加工方法的选择 312

2.2.2 深孔加工 312

2.3 套筒类零件的装夹 312

2.3.1 套筒类零件的装夹方法 312

2.3.2 保证套筒类零件表面位置精度的方法 313

2.3.3 防止加工中套筒变形的措施 314

2.4 套筒类零件的加工工艺过程分析及举例 315

任务3箱体类零件加工工艺 319

3.1 概述 319

3.1.1 箱体类零件的功用和结构特点 319

3.1.2 箱体类零件的主要技术要求 319

3.1.3 箱体类零件的材料及毛坯 320

3.2 箱体类零件的一般加工方法 320

3.2.1 箱体类零件的平面加工方法 320

3.2.2 箱体类零件的孔系加工 321

3.2.3 箱体类零件加工工艺过程遵循的原则 325

3.3 箱体类零件的装夹 326

3.3.1 箱体类零件的装夹方法 326

3.3.2 箱体类零件加工的定位基准选择 328

3.4 箱体类零件的加工工艺过程分析及举例 329

任务4板类零件加工工艺 331

4.1 概述 331

4.1.1 板类零件的功用与结构 331

4.1.2 板类零件的技术要求 331

4.1.3 板类零件的材料与毛坯 332

4.1.4 板类零件的热处理 332

4.2 板类零件的一般加工方法 332

4.2.1 板类零件加工方法的选择 332

4.2.2 板类零件的装夹与定位 333

4.3 板类零件的加工工艺过程分析及举例 334

复习思考题 340

项目八 机械产品装配工艺规程的编制 343

任务1机械产品装配工艺基础 343

1.1 概述 343

1.1.1 装配的概念 343

1.1.2 装配工作的基本内容 343

1.1.3 装配的组织形式 344

1.2 机械产品的装配精度 345

1.2.1 装配精度的概念 345

1.2.2 装配尺寸链 345

1.3 装配方法及其选择 346

任务2机械产品装配工艺规程的制订 348

2.1 制订装配工艺规程的原则 348

2.2 制订装配工艺规程所需的原始资料 348

2.3 制订装配工艺规程的方法及步骤 349

复习思考题 351

项目九 先进制造技术介绍 352

任务1高速切削技术 352

1.1 高速切削的概念 352

1.2 高速切削的特点 352

1.3 高速切削机床简介 353

1.4 高速切切削的应用 353

任务2快速原型制造技术 353

2.1 快速原型制造的概念 353

2.2 快速原型制造的方法 354

2.3 快速原型制造技术的应用 356

任务3逆向工程技术 356

3.1 逆向工程技术的概念 356

3.2 逆向工程技术的应用范围 357

任务4成组技术 358

4.1 成组技术的概念 358

4.2 成组技术的原理及应用 358

任务5柔性制造技术 359

5.1 柔性制造技术的概念 359

5.2 柔性制造单元 359

5.3 柔性制造系统 360

5.4 柔性自动生产线 361

5.5 计算机集成制造系统 361

复习思考题 362

参考文献 363