工程材料成形基础

本书为普通高等教育机械类及近机械类的专业技术基础课教材。主要介绍金属材料的铸造、锻造、冲压、焊接等，并在传统成形的基础上，增加了粉末冶金成形。分别从它们的成形特点及应用、成形方法、成形理论、成形工艺设计、常用材料成形、成形件结构工艺性、成形新技术等方面阐述，条理清晰、重点突出。简要介绍塑料、橡胶、陶瓷等非金属材料和复合材料成形。概括介绍零件成形方法的选择、零件成形质量控制及检验等。本书补充了较多的工程实例、工艺图、设备图、数据表格、比较表格等，增加了数字化智能成形、快速成形等内容，把基础理论与工程实践相结合，适应目前创新型应用型工程技术人才的培养。
全书共8章，包括金属材料的铸造成形、锻造成形、冲压成形、焊接成形、粉末冶金成形，非金属材料及复合材料的成形，零件成形方法的选择，零件成形质量控制及检验。
本书可作为高等院校的基础课程教材，适用于机械制造、机械设计、机电一体化等机械类专业,以及模具制造、车辆工程、能源与动力、农业机械、过程装备、交通运输等近机械类专业和高分子、电化学等材料加工相关本科专业。也可作为普通高等职业学校、高等专科学校、成人教育及有关工程技术人员的学习和参考用书。

前言
绪论1
0.1材料成形加工的地位1
0.1.1材料成形加工在机械制造行业的地位1
0.1.2材料成形加工的社会地位2
0.2课程的性质、内容、目的2
0.2.1本课程的性质2
0.2.2本课程的主要内容2
0.2.3本课程的目的3
0.3学习课程的意义和方法3
0.3.1学习本课程的意义3
0.3.2学习本课程的方法3
练习题4
第1章金属材料的铸造成形5
1.1铸造的特点及应用5
1.1.1铸造的特点5
1.1.2铸造的应用5
1.1.3我国铸造技术的发展历史6
1.2铸造方法7
1.2.1砂型铸造7
1.2.2熔模铸造11
1.2.3金属型铸造12
1.2.4压力铸造13
1.2.5离心铸造14
1.2.6陶瓷型铸造15
1.2.7消失模铸造15
1.2.8常用铸造方法的比较与选用17
1.3铸造成形理论基础18
1.3.1合金的铸造性能18
1.3.2常见的铸造缺陷及其防止措施21
1.4铸造成形工艺设计25
1.4.1铸造方案的确定25
1.4.2铸造工艺参数的确定28
1.4.3型芯的设计31
1.4.4浇注系统及冒口的设计33
1.4.5铸造工艺图的绘制35
1.4.6铸造工艺设计实例36
1.5常用合金的铸造37
1.5.1铸铁的铸造37
1.5.2钢的铸造39
1.5.3铝合金的铸造40
1.5.4铜合金的铸造40
1.6铸件的结构工艺性41
1.6.1从简化铸造工艺考虑的铸件结构设计41
1.6.2从提高铸件质量考虑的铸件结构设计42
1.7铸造成形新技术45
1.7.1数字化快速铸造技术45
1.7.2无模铸造技术47
1.7.3半固态铸造技术48
练习题50
第2章金属材料的锻造成形54
2.1锻造的特点及应用54
2.1.1锻造的特点54
2.1.2锻造的应用54
2.1.3我国锻造技术的发展历史55
2.2锻造成形方法55
2.2.1自由锻56
2.2.2模锻59
2.2.3胎模锻61
2.2.4其他热塑性成形方法（热挤压、热轧）简介63
2.2.5锻造类成形方法的比较与选用66
2.3锻造成形理论基础66
2.3.1热塑性变形对金属材料组织及性能的影响67
2.3.2金属材料的锻造性能68
2.3.3锻造缺陷及其防止措施70
2.3.4锻造成形的基本规律71
2.4锻造成形工艺设计72
2.4.1自由锻工艺设计72
2.4.2自由锻工艺设计实例76
2.4.3模锻工艺设计77
2.4.4模锻工艺设计实例81
2.5常用合金的锻造82
2.5.1钢的锻造82
2.5.2铝合金的锻造84
2.6锻件的结构工艺性84
2.6.1自由锻件的结构工艺性84
2.6.2模锻件的结构工艺性86
2.7锻造成形新技术87
2.7.1液态模锻87
2.7.2超塑性锻造88
练习题89
第3章金属材料的冲压成形92
3.1冲压的特点及应用92
3.1.1冲压的特点92
3.1.2冲压的应用92
3.1.3我国冲压技术的发展历史93
3.2冲压方法及模具类型93
3.2.1冲压的工艺方法93
3.2.2其他冷塑性成形方法（旋压成形）简介95
3.2.3冲压等板料冷塑性成形方法的比较与选用97
3.2.4冲压模具类型97
3.3冲压成形理论基础98
3.3.1冷塑性变形对金属材料组织及性能的影响98
3.3.2金属材料的冲压性能100
3.3.3冲压缺陷及其防止措施100
3.4冲压成形工艺设计103
3.4.1冲压工序的确定103
3.4.2冲裁工艺设计103
3.4.3拉深工艺设计106
3.4.4弯曲工艺设计108
3.4.5冲压工艺设计实例111
3.5常用合金的冲压111
3.5.1钢的冲压111
3.5.2铝合金的冲压113
3.5.3铜合金的冲压114
3.6冲压件的结构工艺性114
3.7冲压成形新技术116
3.7.1板料数字化柔性成形116
3.7.2板料液压拉深成形119
3.7.3板料超塑性成形120
练习题121
第4章金属材料的焊接成形124
4.1焊接的特点及应用124
4.1.1焊接的特点124
4.1.2焊接的应用124
4.1.3我国焊接技术的发展历史125
4.2焊接成形方法126
4.2.1焊条电弧焊127
4.2.2自动埋弧焊131
4.2.3气体保护焊134
4.2.4电渣焊136
4.2.5气焊137
4.2.6电阻焊137
4.2.7钎焊140
4.2.8常用焊接方法比较与选用141
4.3焊接成形理论基础142
4.3.1焊接冶金过程142
4.3.2焊接接头的组织及性能143
4.3.3金属材料的焊接缺陷及其防止措施145
4.3.4金属材料的焊接性150
4.4焊接成形工艺设计151
4.4.1焊件材料、焊接方法及焊接材料的选择151
4.4.2焊缝布置152
4.4.3焊接接头及坡口设计154
4.4.4焊接结构工艺图绘制155
4.4.5焊接参数的确定156
4.4.6焊接工艺设计实例157
4.5常用金属材料的焊接158
4.5.1钢的焊接158
4.5.2铸铁的焊接160
4.5.3铝合金的焊接160
4.6焊件的结构工艺性160
4.7焊接成形新技术162
4.7.1激光焊接162
4.7.2等离子弧焊接163
4.7.3电子束焊接164
4.7.4机器人焊接165
4.7.5扩散焊接167
4.7.6摩擦焊接169
4.7.7爆炸焊接170
练习题171
第5章金属材料的粉末冶金成形173
5.1粉末冶金的特点及应用173
5.1.1粉末冶金的特点173
5.1.2粉末冶金的应用173
5.1.3粉末冶金技术的发展历史174
5.2粉末冶金工艺方法175
5.2.1粉末冶金的主要工序175
5.2.2粉末冶金的工艺流程176
5.3粉末冶金理论基础176
5.3.1粉末的性能176
5.3.2粉末压制成形原理177
5.3.3粉末烧结原理178
5.4粉末冶金成形工艺179
5.4.1粉末制备工艺179
5.4.2粉末成形工艺184
5.4.3粉末烧结工艺187
5.5常用粉末冶金材料的成形189
5.5.1粉末冶金工具材料的成形189
5.5.2粉末冶金多孔材料的成形191
5.6粉末冶金制品的结构工艺性191
5.7粉末冶金成形新工艺193
5.7.1粉末激光烧结(3D打印)193
5.7.2粉末锻造194
练习题196
第6章非金属材料及复合材料的成形197
6.1塑料的成形197
6.1.1塑料的特点及应用197
6.1.2塑料成形的工艺流程197
6.1.3塑料成形的基本理论198
6.1.4塑料成形的工艺方法199
6.1.5塑料件的结构工艺性203
6.2橡胶的成形205
6.2.1橡胶的特点及应用205
6.2.2橡胶成形的工艺流程205
6.2.3橡胶的成形方法206
6.2.4橡胶件的结构工艺性206
6.3陶瓷的成形208
6.3.1陶瓷的组成、性能及应用208
6.3.2陶瓷成形的工艺流程208
6.3.3陶瓷的成形方法208
6.3.4陶瓷件的结构工艺性211
6.4复合材料的成形213
6.4.1复合材料的特点及应用213
6.4.2复合材料的成形特点213
6.4.3复合材料的成形方法213
练习题218
第7章零件成形方法的选择220
7.1零件成形方法选择的原则220
7.1.1适用性原则220
7.1.2经济性原则220
7.1.3节能环保原则221
7.2零件成形方法选择的依据222
7.2.1零件材料的性能222
7.2.2零件的生产类型222
7.2.3零件的形状及尺寸精度223
7.2.4现有生产条件223
7.2.5采用新工艺、新技术和新材料224
7.3零件常用成形方法的比较225
7.4常用零件的材料和成形方法的选择225
7.4.1轴杆类零件226
7.4.2盘套类零件226
7.4.3机架、箱体类零件227
7.4.4薄壳类零件228
7.5零件成形方法选择实例229
7.5.1齿轮减速器主要零件的成形方法229
7.5.2承压液压缸不同成形方法的比较231
练习题231
第8章零件成形质量控制及检验233
8.1成形件技术要求233
8.1.1铸件技术要求233
8.1.2锻件技术要求233
8.1.3冲压件技术要求234
8.1.4焊接件技术要求234
8.1.5粉末冶金件技术要求234
8.2成形件质量检验方法234
8.2.1成形件表面质量检验234
8.2.2成形件内部质量检验236
8.2.3成形件金相组织检验237
8.2.4成形件化学成分检验237
8.2.5成形件力学性能检验238
8.2.6成形件尺寸检验238
8.3成形件质量检验及缺陷控制238
8.3.1铸件质量检验及缺陷控制238
8.3.2锻件质量检验及缺陷控制241
8.3.3冲压件质量检验及缺陷控制242
8.3.4焊接件质量检验及缺陷控制244
8.3.5粉末冶金件质量检验及缺陷控制248
练习题251
参考文献252