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《金属材料及机械制造工艺》
作者：任长春
丛书名：高职高专国家示范性院机电类专业课改教材
出版社：西安电子科技大学出版社
ISBN：9787560627403
出版日期：2012 年3月
开本：16开
页码：364
版次：1-1
内容简介
《金属材料及机械制造工艺》以机械零件的制造工艺过程为主线，把机械零件制造过程分解成改变材料性能的方法、机械零件材料的选用、毛坯成型方式的选择、普通机械加工工艺及加工设备的选择、特种加工设备及加工方法的选择、机械零件加工工艺基础、典型机械零件加工工艺的编制、机械产品装配工艺规程的编制、先进制造技术介绍等九个项目，每个项目又分解成多个学习任务进行知识讲解。每个项目前有知识目标和能力目标要求，后有一定数量的复习思考题可供学生练习。本书实用性强，配有大量来自生产实际的实例，书中涉及的专业名词术语、图纸等资料均采用最新国家标准。 《金属材料及机械制造工艺》可作为高等职业技术院校的教材，也可作为相关工程技术人员、管理人员、操作人员的参考书及培训教材。
前 言
本书是为了适应当前我国高职高专发展的需要，配合“国家示范性(骨干)高等职业院校建设计划”，体现高职高专办学特色，促进示范性(骨干)建设院校的专业核心建设，本着“工学结合、校企合作”的宗旨，在反复论证、多方征求意见的基础上编写的。
本书的编写根据高等职业教育特点，力求实用性和适度性，教材内容以项目教学为主体，体现了以工作或学习任务为中心的编写思路。本书把机械零件制造工艺过程分解成若干项目，项目内容又分解成多个学习任务，以技术理论知识为背景，以技术实践知识为焦点，以拓展知识为延伸，形成了本书的实用性、系统性和知识的综合应用性的统一。
本书以机械零件的制造工艺过程为主线，重点介绍了机械零件制造所需要的材料学、热处理、毛坯成型(热加工)、普通切削加工、加工工艺规程编制、装配等知识，并根据现代机械制造业的发展特点，增加了特种加工的相关内容，且对最新的先进制造技术进行了介绍。
本书的特点是：
(1) 本书在内容安排上以机械零件的制造工艺过程为顺序，有利于学生系统性地掌握机械零件的制造方法。
(2) 本书不仅注重学生获得知识和分析问题能力的培养，而且增加了大量的典型零件的实例，体现了对学生工程素质和创新能力的培养。
(3) 本书着重介绍了基本概念和基本技能，在注重知识的典型性的基础上，扩展了相关的知识范围，有利于拓展学生的知识面。学生通过本书的学习，可以对机械零件的制造过程形成一个整体的认识，从而为后续课程的学习打下坚实的基础。
(4) 本书在编写过程中引用参照了目前最新的相关国家标准和行业标准。
本书的教学参考课时为90～120课时，书中内容可根据不同专业的教学要求进行选学。
协助本书编写的企业有宝钢集团梅山冶金公司、南京线路器材厂等，编者在编写过程中从这些企业获得了大量的实际案例和最新的工艺、设备资料，并从企业的实际工作要求及基本技能出发，调整、增删了教材的相关内容。
南京信息职业技术学院任长春任本书主编，南京信息职业技术学院单以才、南京线路器材厂谢波和陆桂来任副主编，南京信息职业技术学院李一民任主审。参加本书编写的还有南京信息职业技术学院丁友生、张颖利和马云鹏，宝钢集团梅山冶金公司裴新华，以及南京线路器材厂房小明。全书由任长春统稿。在本书的编写过程中还得到了南京工程学院章婷、南京电力金具设计研究院陈作新等的大力支持和帮助，在此深表感谢。
由于本书摘录了最新的相关国家、行业标准及相关技术参数，因此本书可作为高等职业技术学院的教材，也可作为相关工程技术人员、管理人员、操作人员的参考书及培训教材。
本书在编写过程中，参考了国内外公开出版的同类书籍并引用了部分资料，在此向有关作者和单位表示诚挚的感谢。
由于编者水平有限，书中难免有疏漏和不当之处，恳请广大读者批评指正。
目 录
绪论
0.1 机械零件概述
0.2 机械制造技术现状及发展趋势
0.3 本课程的性质、任务及学习方法
项目一 改变材料性能的方法
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 47
3.2.3 钢的淬火 48
3.2.4 钢的回火 51
3.2.5 钢的调质处理 52
3.3 钢的表面热处理 53
3.3.1 钢的表面淬火 53
3.3.2 钢的表面化学热处理 54
3.4 热处理新技术 56
3.4.1 真空热处理 56
3.4.2 可控气氛热处理 57
3.4.3 形变热处理 57
3.4.4 化学气相沉积 57
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 58
4.1 金属的塑性变形 58
4.1.1 单晶体金属的塑性变形 58
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 59
4.1.4 合金的塑性变形 59
4.2 加工硬化 60
4.3 回复与再结晶 60
4.3.1 回复 61
4.3.2 再结晶 61
4.3.3 结晶后的晶粒长大 62
复习思考题
项目二 机械零件材料的选用
任务1 工业用钢 63
1.1 钢内元素对钢性能的影响 63
1.1.1 钢内杂质元素对钢性能的影响 63
1.1.2 合金元素对钢性能的影响 64
1.2 钢的分类和编号 65
1.2.1 钢的分类 65
1.2.2 钢的编号 65
1.3 结构钢 67
1.3.1 一般工程结构钢 67
1.3.2 优质结构钢 69
1.4 工具钢 76
1.4.1 刃具钢 77
1.4.2 模具钢 80
1.4.3 量具钢 88
1.5 特殊性能钢 88
1.5.1 不锈钢 89
1.5.2 耐热钢 90
1.5.3 耐磨钢 90
任务2 铸铁 91
2.1 铸铁的石墨化 91
2.1.1 石墨化过程 91
2.1.2 影响石墨化的因素 92
2.1.3 铸铁的性能特点 92
2.2 常用铸铁 92
2.2.1 铸铁牌号表示方法 93
2.2.2 灰铸铁 94
2.2.3 可锻铸铁 95
2.2.4 球墨铸铁 96
2.2.5 蠕墨铸铁 97
2.2.6 特殊性能铸铁 98
任务3 有色金属及粉末冶金材料 99
3.1 铝及铝合金 99
3.1.1 工业纯铝 99
3.1.2 铝合金 100
3.2 铜及铜合金 101
3.2.1 纯铜 101
3.2.2 铜合金 102
3.3 钛及钛合金 103
3.3.1 纯钛 104
3.3.2 钛合金 104
3.4 镁及镁合金 105
3.4.1 纯镁 105
3.4.2 镁合金 105
3.5 滑动轴承合金 106
3.5.1 滑动轴承合金的特点 106
3.5.2 滑动轴承合金的分类 106
3.6 粉末冶金材料 108
3.6.1 粉末冶金及其特点 108
3.6.2 常用粉末冶金材料 109
任务4 非金属材料 111
4.1 高分子材料 111
4.1.1 工程塑料 111
4.1.2 橡胶 112
4.2 陶瓷材料 113
4.2.1 陶瓷的性能 113
4.2.2 常用陶瓷材料及其应用113
4.3 复合材料 114
4.3.1 复合材料的组成和分类 114
4.3.2 常用复合材料的性能特点和应用 114
任务5 机械零件的失效与材料选用的一般原则 115
5.1 机械零件的失效 115
5.1.1 失效的基本概念 116
5.1.2 零件失效的主要形式 116
5.1.3 零件失效的原因 116
5.2 机械零件材料选用的一般原则 117
5.2.1 使用性能 117
5.2.2 工艺性能 118
5.2.3 经济性 119
复习思考题
项目三 毛坯成型方式的选择
任务1 毛坯成型方式概述 120
1.1 机械零件常用毛坯的种类 120
1.2 毛坯成型方式选择的依据 122
1.3 毛坯形状及尺寸设计 123
1.4 毛坯的质量检验 123
任务2 毛坯成型方式—铸造 125
2.1 概述 125
2.2 砂型铸造 126
2.2.1 砂型铸造的特点 126
2.2.2 砂型铸造生产过程 126
2.3 特种铸造 130
2.3.1 金属型铸造 131
2.3.2 压力铸造 132
2.3.3 熔模铸造 134
2.3.4 离心铸造 135
2.3.5 低压铸造 135
2.4 铸件的常见缺陷 136
任务3 毛坯成型方式—锻压 137
3.1 概述 137
3.2 锻造 139
3.2.1 自由锻 140
3.2.2 模锻 141
3.3 冲压 142
3.3.1 冲压的基本工序 143
3.3.2 冲模 144
3.4 其他锻压成型方法 145
3.4.1 轧锻 145
3.4.2 挤压 146
3.4.3 拉拔 147
3.5 锻压件的常见缺陷 147
3.5.1 锻造件的常见缺陷 147
3.5.2 冲压件的常见缺陷 148
任务4 毛坯成型方式—焊接 148
4.1 概述 148
4.2 常用焊接方法 149
4.2.1 手工电弧焊 149
4.2.2 CO2保护焊 151
4.2.3 氩气保护焊 152
4.2.4 埋弧焊 153
4.2.5 电渣焊 154
4.2.6 压力电阻焊 155
4.2.7 钎焊 156
4.2.8 气焊 157
4.2.9 激光焊接 157
4.3 焊接的常见缺陷 157
复习思考题
项目四 普通机械加工工艺及
加工设备的选择
任务1 金属切削机床及切削
加工概述 159
1.1 金属切削机床的分类 159
1.2 金属切削机床的型号编制方法 160
1.3 切削刀具 162
1.3.1 刀具材料应具备的性能 162
1.3.2 常用刀具材料 162
1.4 切削液 164
1.4.1 切削液的作用 164
1.4.2 常用切削液的种类 164
1.4.3 切削液的选用 165
任务2 车床及车削加工 165
2.1 车床 165
2.2 车削加工 167
2.3 车刀 169
2.4 车床附件及零件安装 169
任务3 铣床及铣削加工 173
3.1 铣床 173
3.2 铣削加工 175
3.2.1 铣削的特点 175
3.2.2 铣削方式 176
3.3 铣刀 177
3.4 铣床附件及零件装夹 179
任务4 钻床及钻削加工 180
4.1 钻床 180
4.2 钻削加工 182
4.2.1 钻孔 182
4.2.2 扩孔 183
4.2.3 铰孔 183
4.2.4 攻螺纹 184
4.2.5 锪孔 184
4.3 钻头及铰刀 184
4.3.1 钻头 184
4.3.2 铰刀 186
4.4 钻床附件及零件装夹 187
任务5 磨床及磨削加工 187
5.1 磨床 187
5.2 磨削工艺 191
5.2.1 磨削原理 191
5.2.2 外圆磨削 192
5.2.3 内圆磨削 193
5.2.4 平面磨削 193
5.2.5 无心磨削 194
5.3 精密磨削及光整加工 195
5.3.1 高精度磨削 195
5.3.2 超精加工 195
5.3.3 研磨 196
5.3.4 珩磨 197
5.3.5 抛光 197
任务6 镗床及镗削加工 198
6.1 镗床 198
6.2 镗削加工 199
6.2.1 镗削的特点 199
6.2.2 镗孔 200
6.3 镗刀 201
任务7 刨床、插床、拉床及刨削、
插削、拉削加工 203
7.1 刨床及刨削 203
7.1.1 刨床 203
7.1.2 刨削加工 204
7.2 插床及插削 206
7.2.1 插床 206
7.2.2 插削加工 207
7.3 拉床及拉削 207
7.3.1 拉床 207
7.3.2 拉削加工 208
任务8 齿轮和螺纹加工 209
8.1 齿轮加工 209
8.1.1 齿形加工方法 209
8.1.2 齿轮加工机床及加工特点 211
8.2 螺纹加工 214
8.2.1 螺纹加工方法选择 214
8.2.2 螺纹加工方法 215
任务9 数控机床及数控加工 217
9.1 数控机床的工作原理 217
9.2 数控机床的分类 218
9.3 数控加工机床的编程 219
9.4 数控加工的工艺特点及应用 220
复习思考题
项目五 特种加工设备及
加工方法的选择
任务1 特种加工概述 222
1.1 特种加工的产生及发展 222
1.2 特种加工的特点 223
1.3 特种加工的分类 223
任务2 电火花加工 224
2.1 电火花加工概述 224
2.1.1 电火花加工的基本原理 224
2.1.3 电火花加工的分类 225
2.2 电火花成型加工 225
2.2.1 电火花成型加工的工作原理 225
2.2.2 电火花成型加工的特点 225
2.2.3 电火花成型加工机床 226
2.2.4 电火花成型加工方法 227
2.3 电火花线切割加工 228
2.3.1 电火花线切割加工的
工作原理 228
2.3.2 电火花线切割的加工特点 229
2.3.3 电火花线切割加工的机床 229
2.3.4 电火花线切割加工的编程 230
2.4 电火花高速穿孔加工 230
2.4.1 电火花高速穿孔加工的
工作原理 230
2.4.2 电火花高速穿孔加工的
特点及应用 231
任务3 电化学加工 231
3.1 电解加工 232
3.1.1 电解加工的基本原理 232
3.1.2 电解加工的特点 232
3.1.3 电解加工的应用 233
3.2 电解磨削 233
3.2.1 电解磨削的基本原理 233
3.2.2 电解磨削的特点 234
3.2.3 电解磨削的应用 234
3.3 电铸加工 234
3.3.1 电铸加工的基本原理 234
3.3.2 电铸加工的特点 235
3.3.3 电铸加工的应用 235
3.4 涂镀加工 236
3.4.1 涂镀加工的基本原理 236
3.4.2 涂镀加工的特点 236
3.4.3 涂镀加工的应用 236
任务4 超声波加工 237
4.1 超声波加工的基本原理 237
4.2 超声波加工的特点 238
4.3 超声波加工的应用 238
任务5 高能束加工 238
5.1 激光加工 238
5.1.1 激光加工的基本原理 238
5.1.2 激光加工的特点 239
5.1.3 激光加工的应用 239
5.2 电子束加工 239
5.2.1 电子束加工的基本原理 239
5.2.2 电子束加工的特点 240
5.2.3 电子束加工的应用 240
5.3 离子束加工 240
5.3.1 离子束加工的基本原理 240
5.3.2 离子束加工的特点 241
5.3.3 离子束加工的应用 241
复习思考题
项目六 机械零件加工工艺基础
任务1 机械零件加工工艺规程的制订 243
1.1 基本概念 243
1.1.1 机械的生产过程和工艺过程 243
1.1.2 机械加工工艺过程的组成 244
1.1.3 生产纲领、生产类型及
生产组织形式 246
1.2 机械加工工艺规程 248
1.2.1 机械加工工艺规程的作用 248
1.2.2 工艺规程制订的原则 248
1.2.3 制订工艺规程的原始资料 249
1.2.4 制订工艺规程的步骤 249
1.2.5 机械加工工艺文件的格式 249
1.3 零件的工艺分析 250
1.3.1 分析研究产品的零件图和
装配图 250
1.3.2 零件的结构工艺性分析 250
1.3.3 技术要求分析 255
1.4 定位及定位基准的选择 256
1.4.1 基准的概念及其分类 256
1.4.2 工件定位的概念 257
1.4.3 工件定位方法 258
1.4.4 定位的基本原理 258
1.4.5 定位基准选择 260
1.5 工艺路线的拟订 263
1.5.1 加工方法的选择 263
1.5.2 加工顺序的确定 267
1.6 加工余量的确定 270
1.6.1 加工余量的概念 270
1.6.2 影响加工余量的因素 272
1.6.3 确定加工余量的方法 273
1.7 工序尺寸及其公差的确定 273
1.7.1 工艺基准和设计基准重合时
工序尺寸及公差的确定 273
1.7.2 工艺尺寸链 275
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 279
1.8 机床、工艺装备等的选择 286
1.8.1 机床的选择 286
1.8.2 工艺装备的选择 286
1.8.3 切削用量与时间定额的确定 287
任务2 机械加工精度 287
2.1 概述 287
2.1.1 机械加工精度的概念 287
2.1.2 获得加工精度的方法 288
2.2 影响加工精度的原始误差 289
任务3 机械加工的表面质量 290
3.1 概述 290
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 291
任务4 机械加工中的振动 292
4.1 机械加工中的强迫振动及其控制 293
4.1.1 强迫振动的主要特点 293
4.1.2 减小强迫振动的措施和途径 293
4.2 机械加工中的自激振动及其控制 294
4.2.1 自激振动的主要特点 294
4.2.2 控制自激振动的措施和途径 294
复习思考题
项目七 典型机械零件加工工艺的编制
任务1 轴类零件加工工艺 298
1.1 概述 298
1.1.1 轴类零件的功用与结构特点 298
1.1.2 轴类零件的技术要求 299
1.1.3 轴类零件的材料和毛坯 299
1.1.4 轴类零件的预加工 300
1.1.5 轴类零件的热处理 300
1.2 轴类零件的一般加工方法 301
1.2.1 轴类零件外圆表面的
车削加工 301
1.2.2 轴类零件外圆表面的
磨削加工 302
1.2.3 轴类零件的单键槽、花键及
螺纹加工 302
1.3 轴类零件的装夹 303
1.4 轴类零件的加工工艺过程分析及
举例 304
任务2 套筒类零件加工工艺 309
2.1 概述 309
2.1.1 套筒类零件的功用与结构 309
2.1.2 套筒类零件的技术要求 310
2.1.3 套筒类零件的材料与毛坯 310
2.1.4 套筒类零件的热处理 310
2.2 套筒类零件的一般加工方法 311
2.2.1 套筒类零件加工方法的选择 311
2.2.2 深孔加工 311
2.3 套筒类零件的装夹 311
2.3.1 套筒类零件的装夹方法 311
2.3.2 保证套筒类零件表面
位置精度的方法 312
2.3.3 防止加工中套筒变形的措施 313
2.4 套筒类零件的加工工艺过程分析及
举例 314
任务3 箱体类零件加工工艺 318
3.1 概述 318
3.1.1 箱体类零件的功用和
结构特点 318
3.1.2 箱体类零件的主要技术要求 318
3.1.3 箱体类零件的材料及毛坯 319
3.2 箱体类零件的一般加工方法 319
3.2.1 箱体类零件的平面加工方法 319
3.2.2 箱体类零件的孔系加工 320
3.2.3 箱体类零件加工工艺过程
遵循的原则 324
3.3 箱体类零件的装夹 325
3.3.1 箱体类零件的装夹方法 325
3.3.2 箱体类零件加工的
定位基准选择 327
3.4 箱体类零件的加工工艺过程
分析及举例 328
任务4 板类零件加工工艺 330
4.1 概述 330
4.1.1 板类零件的功用与结构 330
4.1.2 板类零件的技术要求 330
4.1.3 板类零件的材料与毛坯 331
4.1.4 板类零件的热处理 331
4.2 板类零件的一般加工方法 331
4.2.1 板类零件加工方法的选择 331
4.2.2 板类零件的装夹与定位 332
4.3 板类零件的加工工艺过程
分析及举例 333
复习思考题
项目八 机械产品装配工艺
规程的编制
任务1 机械产品装配工艺基础 342
1.1 概述 342
1.1.1 装配的概念 342
1.1.2 装配工作的基本内容 342
1.1.3 装配的组织形式 343
1.2 机械产品的装配精度 344
1.2.1 装配精度的概念
1.2.2 装配尺寸链
1.3 装配方法及其选择 344
任务2 机械产品装配工艺规程的制订 346
2.1 制订装配工艺规程的原则 346
2.2 制订装配工艺规程所需的
原始资料 346
2.3 制订装配工艺规程的
方法及步骤 347
复习思考题
项目九 先进制造技术介绍
任务1 高速切削技术 350
1.1 高速切削的概念 350
1.2 高速切削的特点 350
1.3 高速切削机床简介 351
1.4 高速切切削的应用 351
任务2 快速原型制造技术 351
2.1 快速原型制造的概念 351
2.2 快速原型制造的方法 352
2.3 快速原型制造技术的应用 354
任务3 逆向工程技术 354
3.1 逆向工程技术的概念 354
3.2 逆向工程技术的应用范围 355
任务4 成组技术 356
4.1 成组技术的概念 356
4.2 成组技术的原理及应用 356
任务5 柔性制造技术 357
5.1 柔性制造技术的概念 357
5.2 柔性制造单元 357
5.3 柔性制造系统 358
5.4 柔性自动生产线 359
5.5 计算机集成制造系统 359
复习思考题
参考文献 361
参考知识1
《金属工艺学》就包含了你说的那些内容，不过，只是泛泛的介绍而已。
参考知识B
没有某一本教材是包罗万象的，即便你说的这些都提到了，也是泛泛而谈，不会每个方面都很深刻。你与其找一本教材，不如 金属材料、热处理工艺、热加工工艺、机加工设备、切削加工工艺、装配、特种加工工艺这些单册的书籍都找来看。
参考知识C
邓文英主编的金属工艺学追问