金属铝，及其化合物的化学性质，其及通性，和化学方程式

书名：工程材料（第4版）

书号：9787302205661

作者：朱张校

定价：36元

出版日期：2009-9-1

出版社：清华大学出版社 本教材为普通高等教育“十一五”国家级规划教材。

本教材课程于2005年被评为国家级精品课程，并荣获2004年度北京市高等教育教学成果二等奖。

与本书相配的《工程材料习题与辅导（第4版）》及与本书相配的《工程材料教师参考书》、《工程材料多媒体教案》也已经由清华大学出版社出版。

（清华大学工程材料系列教材） 本书根据高等工业学校机械工程材料教学大纲和教学要求编定，是普通高等教育“十一五”国家级规划教材，可作为高等院校学生学习工程材料课程的教材，也可以供报考机械类专业研究生的考生和有关工程技术人员学习、参考。

本书是在清华大学出版社出版的郑明新教授主编的《工程材料》第1版(1983年)、第2版(1991年)，以及朱张校教授主编的《工程材料》第3版（2001年）的基础上重编的。本书在课程体系和内容上作了较大的改革。由于本书主要供非材料类专业学生使用，因此重点在于阐明各种工程材料的组织结构、性能和应用，以及正确选材和用材的基本知识。我国的研究生教育事业发展很快，一些院校和研究单位把“工程材料”作为机械类专业研究生招生考试科目，并把《工程材料》教材作为重要参考书。因此本书加强了材料学方面的内容，以利于加强学生的材料科学基础知识。同时重视材料学理论在工程实际中的应用，引入了大量工程应用实例，引导学生理论联系实际，掌握基本理论知识。

《工程材料》第4版由三部分内容组成。第一部分为基本理论部分，由第1章、第2章组成，阐述了工程材料学的基本概念和基本理论，其内容为工程材料的结构、组织和性能以及它们之间的关系；金属材料组织与性能的影响因素和规律。第二部分为工程材料知识部分，包括第3章至第7章。介绍了常用金属材料、高分子材料、陶瓷材料、复合材料的成分、组织、性能及其应用知识。同时对功能材料和其他新材料作了介绍，以扩展学生的材料知识面。第三部分为工程材料的应用部分，由第8章至第10章组成。介绍机械零件的失效与选材知识以及工程材料在汽车、机床、仪器仪表、热能设备、化工设备及航空航天器等领域的应用情况，其中“工程材料的应用”一章可根据不同专业的学生，有选择地讲授部分内容，其他内容可由学生自学。书中引入了较多的新材料、新技术知识，有利于培养学生的创新意识。本书的重点是第2、3章和第9章。

本书力求语言简洁，信息量大，内容新颖，科学性、实用性强，书末附有国内外常用钢号对照表及工程材料常用词汇表，可供读者阅读有关外文参考教材或文献时查阅。

配合本教材，作者另外编写了《工程材料习题及辅导》一书作为《工程材料》的配套教材。内容包括《工程材料》各章重点、习题、课堂讨论指导书、实验指导书等，同时编写了《工程材料教师教学参考书》，制作了《工程材料多媒体教案》光盘，为工程材料课程教师提供了必要的教学资源。以上教学资源都已由清华大学出版社出版。

在教育部新世纪网络课程建设工程资助下，作者研制了《工程材料网络课程》，建设了工程材料课程网站。《工程材料网络课程》已由高等教育出版社、高等教育电子音像出版社出版。学生可以在网络环境下自主学习。

本书编写者分工如下：

绪论、第1章1.1、1.2节、第2章2.1至2.4节、第9章9.3至9.5节由朱张校编改。

第1章1.3节、第4章、第7章由张弓编改。

第1章1.4节、第5章、第6章由张华堂编改。

第2章2.5节、第3章3.1、3.2节、第9章9.1节、第10章10.4节由王昆林编改。

第2章2.6节、第8章、第10章10.2、10.3节由张人佶编改。

第3章3.3节、第9章9.2节、第10章10.1节由姚可夫编改。

第3章3.4节由吴运新编改。

第10章10.5、10.6节由巩前明编改。

附录1、3由张欣整编，附录2由吴运新整编，附录4、5由朱张校整编。

书中显微组织照片由丁莲珍、张欣、朱张校提供。

郑明新教授对本书的编写提出了非常宝贵的意见，并审阅了全书。全体编者对郑明新教授表示衷心的感谢。

本书的编写参考了部分国内外有关教材、科技著作及论文，部分照片下载自互联网。在此特向有关作者致以深切的谢意。

由于编者水平有限，本书不足之处在所难免，敬请读者批评指正。

朱张校 姚可夫 2009年1月于清华大学 目 录目录绪论1

0.1 中华民族对材料发展的重大贡献1

0.2 材料的结合键4

0.3 工程材料的分类8第1章 材料的结构与性能特点10

1.1 金属材料的结构与组织10

1.1.1 纯金属的晶体结构10

1.1.2 合金的晶体结构21

1.1.3 金属材料的组织24

1.2 金属材料的性能特点26

1.2.1 金属材料的工艺性能26

1.2.2 金属材料的力学性能28

1.2.3 金属材料的理化性能33

1.3 高分子材料的结构与性能特点36

1.3.1 高分子材料的结构37

1.3.2 高分子材料的性能特点41

1.4 陶瓷材料的结构与性能特点47

1.4.1 陶瓷材料的结构47

1.4.2 陶瓷材料性能特点52第2章 金属材料组织和性能的控制56

2.1 纯金属的结晶56

2.1.1 纯金属的结晶56

2.1.2 同素异构转变59

2.1.3 铸锭的结构59

2.1.4 结晶理论的工程应用61

2.2 合金的结晶63

2.2.1 二元合金的结晶64

2.2.2 合金的性能与相图的关系70

2.2.3 铁碳合金的结晶71

2.3 金属的塑性加工85

2.3.1 金属的塑性变形86

2.3.2 塑性变形后的金属在加热时组织和性能的变化90

2.3.3 塑性变形和再结晶的工程应用92

2.4 钢的热处理94

2.4.1 钢在加热时的转变94

2.4.2 钢在冷却时的转变96

2.4.3 钢的普通热处理104

2.4.4 钢的表面热处理112

2.4.5 钢的化学热处理114

2.4.6 其他热处理技术118

2.4.7 计算机技术在热处理中的应用121

2.4.8 热处理的工程应用122

2.5 钢的合金化122

2.5.1 合金元素与铁、碳的作用122

2.5.2 合金元素对Fe-Fe?3C相图的影响124

2.5.3 合金元素对钢热处理的影响125

2.5.4 合金元素对钢的工艺性能的影响127

2.5.5 合金元素对钢的性能的影响128

2.5.6 合金化的工程应用129

2.6 表面技术129

2.6.1 电刷镀129

2.6.2 热喷涂技术131

2.6.3 气相沉积技术133

2.6.4 激光表面改性136第3章 金属材料138

3.1 碳钢138

3.1.1 碳钢的成分和分类138

3.1.2 碳钢的牌号及用途139

3.2 合金钢142

3.2.1 概论142

3.2.2 合金结构钢143

3.2.3 合金工具钢155

3.2.4 特殊性能钢165

3.3 铸钢与铸铁175

3.3.1 铸钢175

3.3.2 铸铁177

3.4 有色金属及其合金191

3.4.1 铝及铝合金191

3.4.2 铜及铜合金199

3.4.3 钛及钛合金209

3.4.4 镁及镁合金213

3.4.5 镍及镍合金213

3.4.6 轴承合金216第4章 高分子材料220

4.1 塑料220

4.1.1 塑料的组成220

4.1.2 塑料的分类221

4.1.3 常用工程塑料222

4.2 合成纤维229

4.2.1 合成纤维的生产方法229

4.2.2 常用合成纤维231

4.3 合成橡胶233

4.3.1 合成橡胶的分类和橡胶制品的组成233

4.3.2 常用合成橡胶234第5章 陶瓷材料237

5. 1 普通陶瓷237

5. 1. 1 普通日用陶瓷237

5. 1. 2 普通工业陶瓷238

5. 2 特种陶瓷239

5. 2. 1 氧化物陶瓷239

5. 2. 2 碳化物陶瓷240

5. 2. 3 硼化物陶瓷242

5. 2. 4 氮化物陶瓷242第6章 复合材料245

6. 1 复合材料的复合原则246

6. 1. 1 纤维增强复合材料的复合原则246

6. 1. 2 颗粒复合材料复合机制和原则247

6. 2 复合材料的性能特点248

6. 2. 1 比强度和比模量248

6. 2. 2 抗疲劳性能和抗断裂性能248

6. 2. 3 高温性能249

6. 2. 4 减摩、耐磨、减振性能249

6. 2. 5 其他特殊性能249

6. 3 非金属基复合材料250

6. 3. 1 聚合物基复合材料250

6. 3. 2 陶瓷基复合材料252

6. 3. 3 碳基复合材料253

6. 4 金属基复合材料254

6. 4. 1 金属陶瓷254

6. 4. 2 纤维增强金属基复合材料255

6. 4. 3 细粒和晶须增强金属基复合材料255第7章 功能材料及新材料256

7.1 电功能材料256

7. 1. 1 金属导电材料256

7. 1. 2 金属电接点材料257

7. 1. 3 电阻材料258

7. 1. 4 导电高分子材料258

7. 1. 5 超导材料259

7.2 磁功能材料261

7. 2. 1 软磁材料261

7. 2. 2 永磁（硬磁）材料261

7. 2. 3 信息磁材料262

7.3 热功能材料263

7. 3. 1 膨胀材料263

7. 3. 2 形状记忆材料264

7. 3. 3 测温材料266

7.4 光功能材料266

7. 4. 1 光学材料266

7. 4. 2 固体激光器材料266

7. 4. 3 信息显示材料267

7. 4. 4 光纤268

7.5 隐形材料及智能材料268

7.6 纳米材料268

7. 6. 1 纳米材料及其特性269

7. 6. 2 碳纳米材料269

7.6.3 纳米陶瓷材料270

7.6.4 纳米复合材料271第8章 零件失效分析与选材原则272

8. 1 机械零件的失效272

8. 1. 1 畸变失效272

8.1.2 断裂失效275

8. 1. 3 磨损失效278

8. 1. 4 腐蚀失效279

8. 2 机械零件失效分析280

8. 2. 1 零件失效基本原因280

8. 2. 2 零件失效分析280

8. 3 机械零件选材原则283

8. 3. 1 使用性能原则283

8. 3. 2 工艺性能原则284

8. 3. 3 经济及环境友好性原则286第9章 典型工件的选材及工艺路线设计287

9.1 齿轮选材287

9.1.1 齿轮的工作条件287

9.1.2 齿轮的失效形式287

9. 1. 3 齿轮材料的性能要求288

9. 1. 4 齿轮类零件的选材288

9. 1. 5 典型齿轮选材举例288

9.2 轴类零件选材291

9.2.1 轴类零件的工作条件291

9.2.2 轴类零件的失效方式292

9.2.3 轴类零件的性能要求292

9.2.4 轴类零件的选材292

9.2.5 典型轴的选材293

9.3 弹簧选材295

9. 3. 1 弹簧的工作条件296

9. 3. 2 弹簧的失效形式296

9. 3. 3 弹簧材料的性能要求296

9. 3. 4 弹簧的选材296

9. 3. 5 典型弹簧选材297

9. 4 刃具选材298

9. 4. 1 刃具的工作条件298

9. 4. 2 刃具的失效形式298

9. 4. 3 刃具材料的性能要求298

9. 4. 4 刃具的选材298

9. 4. 5 刃具选材举例299第10章 工程材料的应用301

10. 1 汽车用材301

10. 1. 1 汽车用金属材料301

10. 1. 2 汽车用塑料306

10. 1. 3 汽车用橡胶308

10. 1. 4 汽车用陶瓷材料308

10. 1. 5 汽车新材料发展趋势309

10. 2 机床用材309

10. 2. 1 机身、底座用材309

10. 2. 2 齿轮用材310

10. 2. 3 轴类零件用材310

10. 2. 4 螺纹联接件用材311

10. 2. 5 螺旋传动件用材311

10. 2. 6 蜗轮、蜗杆传动用材311

10. 2. 7 滑动轴承材料312

10. 2. 8 滚动轴承用材313

10. 3 仪器仪表用材313

10. 3. 1 壳体材料313

10. 3. 2 轴类零件用材314

10. 3. 3 凸轮用材314

10. 3. 4 齿轮用材314

10. 3. 5 蜗轮、蜗杆用材314

10. 3. 6 微型机电系统用材314

10.4 热能设备用材315

10.4.1 锅炉主要部件用钢315

10. 4. 2 汽轮机主要零部件用钢316

10. 4. 3 发电机转子用材318

10.5 化工设备用材319

10.5.1 化工设备用钢319

10.5.2 化工设备用有色金属及其合金322

10.5.3 非金属材料323

10.5.4 复合材料324

10.6 航空航天器用材324

10.6.1 超高强度钢324

10.6.2 轻金属及其合金325

10.6.3 高温金属结构材料327

10.6.4 先进金属基及无机非金属基复合材料328

10.6.5 先进聚合物基复合材料329

10.6.6 先进功能材料329附录1 金属热处理工艺的分类及代号330附录2 常用铝及铝合金状态代号、说明与应用334附录3 国内外常用钢号对照表335附录4 若干物理量单位换算表337附录5 工程材料常用词汇表338参考文献342

1、密度小：铝的密度为2.7约为铜（8.9）或钢（7.8）的1/3。密度小对于航天航空器、船舶、车辆等交通工具及建筑物饿额轻量化非常有益，同时也可以节省搬动费和加工费，减轻成本，在工业、建筑业民用等各领域的应用越广泛

2、良好的耐腐蚀性、耐候性：铝及铝合金在大气中能够形成一层硬而且致密，具有良好抗腐蚀性能的氧化膜，通过阳极氧化、电泳涂漆、粉末喷涂等表面处理，可进一步提高铝材的抗腐蚀性

3.良好的装饰性：铝合金具有良好的可塑性，可加工各种规格、形成的产品，通过表面处理可生成不同性质，不同颜色的膜层，具有良好的装饰性；

4.良好的导热性：铝的导热率很高，在金属中仅次于银、金、铜，是铁的3倍，同等重量的铝是铁的12倍，因此，铝合金是制造散热器、取暖器的良好材料。

金属材料及机械制造工艺

主 编 任长春

副主编 单以才 谢 波 陆桂来

主 审 李一民

西安电子科技大学出版社

内 容 简 介

本书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、特种加工方法及加工设备的选择、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。

本书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。

★ 本书配有电子教案，需要者可登录出版社网站，免费下载。

图书在版编目(CIP)数据

金属材料及机械制造工艺／任长春主编.—西安：西安电子科技大学出版社，2012. 3

高职高专国家示范性院校机电类专业课改教材

ISBN 978–7–5606–2740–3

Ⅰ. ① 金… Ⅱ. ① 任… Ⅲ. ① 金属材料—高等职业教育—教材 ② 机械制造工艺—高等职业教育—教材

Ⅳ. ① TG14 ② 16

中国版本图书馆CIP数据核字(2012)第006053号

策划 陈 婷

责任编辑 雷鸿俊 陈 婷

出版发行 西安电子科技大学出版社(西安市太白南路2号)

电话 (029)88242885 88201467 邮编: 710071

网址 www.xduph.com 电子邮箱: xdupfxb001@163.com

经销 新华书店

印刷单位 陕西文化彩印厂

版次 2012年3月第1版 2012年3月第1次印刷

开本 787毫米×1092毫米 1/16 印张 23.375

字数 551千字

印数 1～3000册

定价 35.00元

ISBN 978–7–5606–2740–3/TG•0033

XDUP 3032001 – 1

* * * 如有印装问题可调换 * * *

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。

编 者

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

铝合金仍然保持了质轻的特点，但机械性能明显提高。铝合金材料的应用有以下三个方面：一是作为受力构件；二是作为门、窗、管、盖、壳等材料；三是作为装饰和绝热材料。利用铝合金阳极氧化处理后可以进行着色的特点，制成各种装饰品。铝合金板材、型材表面可以进行防腐、轧花、涂装、印刷等二次加工，制成各种装饰板材、型材，作为装饰材料。

成本低，而且使用一种加工工艺可以大量生产同样的零部件，这也是他的特点之一。

它的材料特性是轻、容易加工、以及在可耐强度方面不象碳素纤维有一个最大受力范围。这是什么意思呢？也就是说，碳素纤维因为有纤维的特性所以在一定的纤维方向上受力能力很强，但是在在别的方向上的受力就会很差。在制造一个比较大的零部件时可能会使用好几层碳素纤维，在超过受力能力时该零部件就会象酥饼一样变得一层一层的。而铝合金在承受了一定的力量后，会慢慢变形再损坏。

还有就是铝合金容易加工和具有高度的散热性。特别是车辆引擎部分特别适合使用铝合金材料。这里几乎完全是铝合金的一家天下。

此外，铝合金的加工工艺多种多样。通用性较强。

铝合金由铝和合金组成。

铝合金以铝为基添加一定量其他合金化元素的合金，是轻金属材料之一。铝合金的密度为2.63～2.85g/cm，有较高的强度，比强度接近高合金钢，比刚度超过钢。

有良好的铸造性能和塑性加工性能，良好的导电、导热性能，良好的耐蚀性和可焊性，可作结构材料使用。

铝合金的应用：

铝合金是制造飞机用的主要材料。铝合金与制造汽车用的软钢比较起来，价格贵、密度小，相对密度为2.8，与软钢相对密度7.8比较，约轻三分之一，尽管强度相差不多，但对飞机来说，材料轻是最主要的，而且耐腐蚀性较强，加工也方便，故铝合金是制造飞机最理想的材料。

硬铝根据其合金元素含量不同可分别制造铆钉、飞机的螺旋桨及飞机上的高强度零件超硬铝是含有锌的硬铝，其硬度、强度均比硬铝高，不同品种的超硬铝用于制造各种结构零件、高载荷零件，是航空工业的重要材料之一。