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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