机械制造技术基础（微课版）

本书是工业和信息化部“十四五”规划教材，在内容的选取方面相比于传统教材有较大幅度的变化，主要体现在：本书从零件的成形原理出发，引出减材成形之切削减材的工艺方法及装备，即切削加工成形及其机床、夹具等。 全书共6章，主要内容包括零件成形原理、工艺及装备，切削运动、刀具与切削原理，数控机床及其性能，机床夹具原理与设计，切削加工工艺过程设计和机器装配工艺基础。本书从工程需求出发，特别强调基本概念与基础理论，从知识点的提取到知识点逻辑的撰写，均力求符合学生的认知规律。 本书可作为普通高等院校机械工程专业核心专业课程教材，也可供车辆工程、工业工程等专业的本科生和研究生参考使用，还可作为机械制造业的科研人员和工程技术人员解决实际问题的重要参考资料。

赵万华： 博士，西安交通大学教授，一直从事增材和减材即数控加工工艺及装备方面基础理论、技术开发以及工程应用方面的研究，担任国内首台光固化快速成型机主任设计师，主持973课题、自然科学基金重点项目/面上项目、04重大专项课题以及企业委托的重大横向课题等多项项目，发表高水平学术论文200余篇，获得发明专利100余项，部分技术成果在机床主机企业和用户企业得到示范应用。获国家技术发明二等奖1项、国家科技进步二等奖1项，省级技术发明一等奖1项，为教育部长江学者特聘教授，享受国务院政府特殊津贴，2000年全国百篇优秀博士学位论文获得者。 主讲本科生机械制造工艺学、机床夹具设计、机械制造技术基础、快速成形原理及应用、质量管理等课程，主讲硕士生增材制造技术、机床与加工工艺等课程，任教30余年来，每年均承担本科生课程的讲授，提出讲授书面背后知识的教学理念，课堂上能充分贯彻启发式教学方法，多年来教学效果良好。获得教育部优秀骨干教师、全国优秀教师称号。参编图书7本，其中不乏国家规划教材。

【章名目录】 第0章　绪论　1 第　1章 零件成形原理、工艺及装备　3 第　2章 切削运动、刀具与切削原理　33 第3章　数控机床及其性能　86 第4章　机床夹具原理与设计　184 第5章　切削加工工艺过程设计　223 第6章　机器装配工艺基础　275 【详细目录】 第0章　绪论　1 第　1章 零件成形原理、工艺及装备　3 1.1　零件成形的基本要求　3 1.1.1　零件材料　3 1.1.2　材料构造　3 1.1.3　零件几何特征及分类　4 1.1.4　零件成形质量要求　6 1.2　三种成形原理及工艺方法　7 1.2.1　增材成形原理及典型工艺和装备　7 1.2.2　等材成形原理及典型工艺和装备　12 1.2.3　减材成形原理及典型工艺和装备　19 1.3　复合成形工艺　27 1.3.1　同种原理不同工艺复合　27 1.3.2　多种原理复合　29 1.3.3　多任务复合　30 1.4　成形工艺及设备的一般性要求　30 1.4.1　质量要求　31 1.4.2　效率要求　31 1.4.3　成本要求　31 1.4.4　绿色环保要求　31 1.4.5　人机友好要求　31 思考与练习题　32 实践训练题　32 第　2章 切削运动、刀具与切削原理　33 2.1　切削运动　33 2.1.1　切削运动定义　33 2.1.2　两种切削运动　33 2.1.3　切削过程的表征　34 2.1.4　零件表面形状与切削运动的关系　36 2.2　刀具结构　37 2.2.1　刀具设计总体原则　37 2.2.2　刀具切削部分　37 2.3　刀具种类　41 2.3.1　按加工方式分类　41 2.3.2　按结构形式分类　44 2.3.3　按标准化分类　44 2.4　刀具材料　45 2.4.1　刀具材料应具备的性能　45 2.4.2　常用刀具材料　45 2.4.3　新型刀具材料　46 2.4.4　涂层刀具材料　47 2.5　金属材料切削的变形过程　48 2.5.1　直角切削和斜角切削　48 2.5.2　材料的剪切—滑移—断裂过程　49 2.5.3　切削变形区　49 2.5.4　变形程度表示方法　50 2.5.5　切屑形态　50 2.6　切削力　52 2.6.1　切削力的产生　52 2.6.2　切削力的计算　53 2.6.3　切削力的测量　65 2.7　切削热　66 2.7.1　切削热的产生　66 2.7.2　切削热/切削温度的计算　66 2.7.3　切削温度的影响因素与控制　69 2.7.4　切削温度的测量　70 2.8　切削区材料的微观组织特性　71 2.8.1　切屑的微观组织　72 2.8.2　已加工表面的微观组织　73 2.9　刀具磨破损、寿命及状态监测　76 2.9.1　刀具磨破损现象　76 2.9.2　刀具寿命及影响因素　79 2.9.3　刀具破损　79 2.9.4　刀具磨破损状态监测　79 2.10　磨削加工方法　81 2.10.1　单刃/多刃刀具加工的不足　81 2.10.2　磨削机理　81 2.10.3　磨削工具　82 2.10.4　磨削运动　83 2.10.5　光整加工方法　83 思考与练习题　84 实践训练题　85 第3章　数控机床及其性能　86 3.1　典型机床的构型及其运动　86 3.1.1　车床构型及其运动　86 3.1.2　铣床构型及其运动　87 3.1.3　镗床构型及其运动　89 3.1.4　钻床构型及其运动　90 3.1.5　刨床构型及其运动　91 3.1.6　复合机床构型及其运动　91 3.2　机床运动的实现方法　92 3.2.1　动力源　92 3.2.2　传动部件　93 3.2.3　支承及导向部件　94 3.2.4　机床基础件　96 3.3　机床的运动控制　97 3.3.1　电机技术发展与机床运动实现　98 3.3.2　单轴运动精度控制　104 3.3.3　联动运动实现及控制　116 3.4　机床的主轴精度　127 3.4.1　机床主轴的功能及分类　127 3.4.2　主轴的主要性能指标及其保证方法　131 3.4.3　主轴性能的测量　138 3.5　机床几何精度　141 3.5.1　机床几何精度与几何误差　141 3.5.2　重力与温度对位姿误差的影响　147 3.5.3　机床几何精度测试　153 3.6　机床动态性能　155 3.6.1　动态性能是机床性能的关键指标　155 3.6.2　机床动态性能分析的基础理论　157 3.6.3　机床动态性能的测试　174 3.7　机床的可靠性　177 3.7.1　机床可靠性的内容　177 3.7.2　可靠性的分类及指标　178 3.7.3　提升机床可靠性的基本途径　180 思考与练习题　182 实践训练题　183 第4章　机床夹具原理与设计　184 4.1　机床夹具的基本概念　184 4.1.1　工件装夹的必要性　184 4.1.2　工件装夹的方式　185 4.1.3　夹具的工作原理　185 4.1.4　夹具的种类、适用场合及组成　191 4.2　工件在夹具中的定位及夹具在机床上的定位　192 4.2.1　基准的概念　193 4.2.2　六点定位原理　193 4.2.3　组合定位分析　198 4.2.4　夹具在机床上的定位　200 4.3　工件在夹具中的夹紧　204 4.3.1　夹紧的基本概念　204 4.3.2　夹紧的基本方式及其适用场合　206 4.3.3　自动夹紧装置　209 4.4　工件装夹过程中的误差及其传递　213 4.4.1　工件的定位误差以及夹具在机床上的定位误差　213 4.4.2　夹紧误差　214 4.4.3　夹具的制造误差　216 4.5　自动化夹具及自动上下料系统　216 4.5.1　托盘夹具　217 4.5.2　加工自动化与自动上下料系统　218 思考与练习题　221 实践训练题　222 第5章　切削加工工艺过程设计　223 5.1　切削加工工艺过程设计内涵　223 5.1.1　生产过程、制造过程、加工过程、装配过程与工艺过程　223 5.1.2　工序、工步和工作行程　224 5.1.3　装夹与工位　224 5.1.4　生产类型与加工工艺过程的特点　224 5.1.5　工艺过程的设计原则及原始资料　226 5.2　设计工艺过程的步骤及需要解决的主要问题　227 5.2.1　设计工艺过程的步骤　227 5.2.2　设计工艺过程需要解决的主要问题　230 5.3　加工顺序的制定准则　234 5.3.1　制定加工顺序的基本原则　234 5.3.2　考虑内应力释放的加工顺序安排原则　235 5.4　加工路线的制定准则　238 5.4.1　走刀路线的确定原则　239 5.4.2　加工路线的确定方法　239 5.5　加工参数的制定准则　244 5.5.1　加工参数选取的切削静力学准则　244 5.5.2　加工参数选取的切削动力学准则　245 5.6　数控加工工艺过程　251 5.6.1　数控加工程序的编制　252 5.6.2　数控加工工艺过程仿真　256 5.6.3　形成工艺文件　257 5.7　加工工艺过程质量检测/监测与分析　259 5.7.1　质量检测/监测的目的　259 5.7.2　质量数据采集　259 5.7.3　质量数据分析方法　260 5.7.4　减小加工误差的基本思路和方法　272 思考与练习题　273 实践训练题　274 第6章　机器装配工艺基础　275 6.1　机器装配概述　275 6.1.1　机器装配的概念　275 6.1.2　装配工作的基本内容　276 6.1.3　机器装配生产类型及特点　278 6.1.4　装配工艺过程设计　279 6.2　装配的性能要求及工艺方法　281 6.2.1　装配精度保证与装配尺寸链　281 6.2.2　结合面装配刚度保证方法　287 6.2.3　无应力/小应力装配　289 6.2.4　其他装配性能要求　290 6.3　数字化装配技术　291 6.3.1　数字化装配的定义　291 6.3.2　数字化装配关键技术　292 6.4　自动化装配技术　295 6.4.1　自动化装配的定义　295 6.4.2　自动化装配关键技术　295 思考与练习题　298 实践训练题　299 参考文献　300