机械制造基础

本书根据高等教育机械制造学科教学改革的需要而编写。全书共13章，主要内容包括：金属材料的力学性能、钢铁材料的热处理以及各种金属材料的分类与用途；金属毛坯成形工艺方法（铸造、锻压、焊接）；典型零件毛坯的选择；机械制造过程的基础理论与应用知识，如机械零件切削加工的基础知识和工艺方法等。
本书可作为高等工科院校机械设计制造及自动化本科专业和其他机械工程类本科专业的教学用书，也可作为成人高校、函授大学相关专业的教学用书，或作为从事机械制造工作的工程技术人员的参考书。

第1章金属材料的力学性能1
1.1强度和塑性1
1.1.1强度1
1.1.2塑性3
1.2硬度4
1.2.1布氏硬度5
1.2.2洛氏硬度6
1.2.3维氏硬度和显微硬度7
1.3冲击韧性8
1.4疲劳强度8
复习与思考题9
第2章金属的晶体结构与结晶10
2.1金属的晶体结构10
2.1.1晶体的基本概念10
2.1.2固态金属的特性11
2.1.3常见金属的晶体结构11
2.2金属的实际晶体结构11
2.2.1单晶体与多晶体的概念11
2.2.2晶体中的缺陷12
2.3纯金属的结晶13
2.3.1纯金属的冷却曲线和冷却现象13
2.3.2金属的结晶过程14
复习与思考题15
第3章铁碳合金相图16
3.1纯铁及铁碳合金的基本组织16
3.1.1纯铁16
3.1.2合金的基本概念和合金的相结构17
3.1.3铁碳合金基本组织18
3.2铁碳合金相图分析19
3.3典型铁碳合金的结晶过程及其组织20
3.4碳的质量分数对铁碳合金组织、性能的影响和铁碳合金相图的应用22
3.4.1碳的质量分数对铁碳合金组织的影响22
3.4.2碳的质量分数对力学性能的影响23
3.4.3碳的质量分数对工艺性能的影响23
3.4.4铁碳合金相图的应用24
复习与思考题25
第4章钢的热处理26
4.1钢在加热时的组织转变26
4.1.1奥氏体的形成27
4.1.2奥氏体晶粒的长大及影响因素27
4.2钢在非平衡冷却时的组织转变28
4.2.1过冷奥氏体的等温转变29
4.2.2过冷奥氏体的连续冷却转变30
4.2.3马氏体转变32
4.3钢的退火与正火32
4.3.1钢的退火32
4.3.2钢的正火33
4.4钢的淬火34
4.4.1钢的淬火工艺34
4.4.2淬火方法35
4.4.3钢的淬透性36
4.5钢的回火36
4.5.1回火的目的36
4.5.2淬火钢在回火时组织的转变37
4.5.3回火种类与应用37
4.6钢的表面淬火38
4.6.1感应加热表面淬火38
4.6.2火焰加热表面淬火39
4.7钢的化学热处理39
4.7.1钢的渗碳39
4.7.2钢的氮化40
4.7.3钢的碳氮共渗与氮碳共渗41
4.8热处理技术条件的标注和工艺位置安排41
4.8.1热处理技术条件的标注41
4.8.2热处理工艺位置的安排41
复习与思考题43
第5章碳素钢与合金钢44
5.1钢的分类与编号44
5.1.1钢的分类44
5.1.2钢的编号44
5.2钢中常存杂质元素的影响46
5.3合金元素在钢中的作用46
5.3.1合金元素在钢中的存在形式47
5.3.2合金元素对Fe-Fe3C相图的影响47
5.3.3合金元素对钢的热处理的影响48
5.4结构钢48
5.4.1工程结构用结构钢49
5.4.2机器零件用结构钢50
5.5工具钢57
5.5.1刃具钢57
5.5.2模具钢60
5.5.3量具钢62
5.6特殊性能钢62
5.6.1不锈钢63
5.6.2耐热钢65
5.6.3耐磨钢66
复习与思考题67
第6章铸铁68
6.1灰铸铁68
6.1.1灰铸铁的成分、组织和性能68
6.1.2灰铸铁的孕育处理69
6.1.3灰铸铁的牌号和应用69
6.2球墨铸铁70
6.2.1球墨铸铁的成分、组织和性能70
6.2.2球墨铸铁的牌号和应用71
6.3可锻铸铁71
6.3.1可锻铸铁的成分与组织71
6.3.2可锻铸铁的牌号、性能和应用72
6.4蠕墨铸铁72
复习与思考题73
第7章非铁金属材料74
7.1铝及铝合金74
7.1.1工业纯铝74
7.1.2铝合金74
7.2铜及铜合金77
7.2.1工业纯铜77
7.2.2铜合金77
7.3钛及其合金78
7.3.1纯钛79
7.3.2钛合金79
复习与思考题80
第8章铸造81
8.1概述81
8.2合金的铸造性81
8.2.1合金的充型能力82
8.2.2合金的收缩性84
8.2.3铸造生产常见缺陷89
8.3铸造方法91
8.3.1砂型铸造91
8.3.2特种铸造94
8.4铸造工艺设计96
8.4.1浇注位置和分型面的选择97
8.4.2确定主要铸造工艺参数99
8.4.3确定浇注系统103
8.4.4绘制铸造工艺图103
8.5铸件结构工艺性106
8.5.1铸造性能对铸件结构的要求106
8.5.2铸造工艺对铸件结构的要求108
复习与思考题110
第9章锻压112
9.1概述112
9.1.1锻压生产的特点112
9.1.2锻压生产的适用范围112
9.2锻压工艺基础113
9.2.1金属的塑性变形113
9.2.2变形后金属的组织和性能114
9.2.3金属的锻造性115
9.3自由锻116
9.3.1概述116
9.3.2自由锻工序116
9.3.3自由锻件的分类和锻造过程117
9.4模锻120
9.4.1锤上模锻120
9.4.2胎模锻125
9.5板料冲压126
9.5.1概述126
9.5.2板料冲压的基本工序127
9.6锻压件结构设计132
复习与思考题135
第10章焊接136
10.1概述136
10.2焊条电弧焊137
10.2.1焊接电弧138
10.2.2焊接接头139
10.2.3焊条140
10.2.4焊接接头的金属组织与性能140
10.2.5焊接应力与变形142
10.3其他焊接方法143
10.3.1埋弧自动焊143
10.3.2气体保护电弧焊144
10.3.3气焊和气割146
10.3.4电渣焊147
10.3.5等离子弧焊149
10.3.6压焊与钎焊149
10.4常用金属材料的焊接152
10.4.1碳钢的焊接152
10.4.2低合金结构钢的焊接153
10.4.3不锈钢焊接153
10.4.4铸铁的焊补153
10.4.5非铁金属的焊接154
10.5焊接结构工艺设计155
10.5.1焊接结构工艺设计基础155
10.5.2焊接结构工艺设计实例161
复习与思考题162
第11章机械零件毛坯的选择163
11.1毛坯选择的原则163
11.1.1满足材料的工艺性能要求163
11.1.2满足零件的使用要求164
11.1.3满足降低生产成本的要求164
11.1.4符合生产条件165
11.2典型零件的毛坯选择165
11.2.1轴杆类零件的毛坯选择165
11.2.2盘套类零件的毛坯选择167
11.2.3箱体机架类零件的毛坯选择169
复习与思考题170
第12章金属切削加工的基础知识172
12.1加工质量172
12.1.1加工精度172
12.1.2表面质量173
12.2切削的概念175
12.2.1切削运动175
12.2.2工件表面175
12.2.3切削用量176
12.3刀具切削部分的几何角度177
12.3.1车刀的组成177
12.3.2刀具几何角度参考系178
12.3.3刀具标注角度定义179
12.3.4刀具工作角度180
12.3.5切削层参数181
12.4刀具材料182
12.4.1刀具材料应当具备的性能182
12.4.2高速钢182
12.4.3硬质合金183
12.5金属切削过程185
12.5.1切屑的形成过程185
12.5.2第I变形区186
12.5.3第II变形区187
12.5.4第III变形区189
12.6切削力189
12.6.1切削力的来源、合力及其分力189
12.6.2切削力的计算190
12.6.3切削功率的计算191
12.6.4影响切削力的主要因素191
12.7切削热和切削温度192
12.7.1切削热的产生和传出192
12.7.2切削温度的分布192
12.7.3影响切削温度的主要因素193
12.8刀具磨损和刀具寿命194
12.8.1刀具的磨损形式194
12.8.2刀具磨损的原因195
12.8.3刀具的磨损过程及磨钝标准195
12.8.4刀具寿命196
12.9工件材料的切削加工性197
12.10金属切削条件的选择198
12.10.1刀具几何参数的选择198
12.10.2刀具寿命的选择200
12.10.3切削用量的选择201
12.10.4切削液的选择201
复习与思考题202
第13章机械零件表面加工204
13.1金属切削机床的基础知识204
13.1.1机床的分类204
13.1.2机床型号的编制方法205
13.1.3零件表面的切削加工成形方法和机床的运动207
13.1.4机床传动的基本组成和传动原理图209
13.1.5机床传动系统图和运动计算210
13.2外圆表面加工212
13.2.1外圆表面的加工方法212
13.2.2外圆表面的车削加工213
13.2.3外圆表面的磨削加工221
13.3内圆表面加工228
13.3.1内圆表面的加工方法228
13.3.2钻削加工229
13.3.3镗削加工234
13.3.4拉削加工237
13.3.5内圆磨削238
13.4平面加工方法240
13.4.1平面加工240
13.4.2刨削与插削加工241
13.4.3铣削加工243
13.4.4平面磨削加工250
13.5齿轮的齿形加工252
13.5.1圆柱齿轮齿形加工方法252
13.5.2滚齿加工254
13.5.3插齿加工256
13.5.4齿形的其他加工方法257
13.5.5齿形加工方案的选择259
复习与思考题260
参考文献262