机械工综合切削手册

制造业是国民经济的主体，没有强大的制造业就没有国家和民族的强盛。机械制造业是国民经济的支柱产业，国民经济中任何行业的发展必须依靠制造业的支持并提供装备。在国民经济生产力构成中，制造技术的作用占60%以上。打造具有国际竞争力的机械制造业，是我国提升综合国力、保障国家安全、建设世界强国的必由之路。 
我国虽然是制造业大国，但并非制造业强国。机械加工生产水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，机械加工在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。全球化竞争的加剧、能源环境的制约以及依赖于廉价的劳动力是我国制造业进一步发展的瓶颈。机械制造业的发展离不开科技和人才的支撑，其中机械行业从业人员特别是机加工人员的专业技能对机械制造业的发展尤为重要。机械制造业是人才和知识密集的行业，机械加工行业涉及的工种多，包括金属切削加工、质量检测、钳工作业、铆工作业、钣金加工、设备调整与维护、安全检查等各类从业人员。机加工过程中从毛坯到零件，从零件到成品的装配，以及零件和成品的质量保证等各个环节，涉及知识面非常广泛，机械加工从业人员需要全面掌握如机械制图、公差配合、金属切削原理、机床、刀具、机加工工艺、夹具、量具、辅具等基本知识，还需要了解一些金属材料学、铸造、锻压、热处理等相关知识，除了专业技能外，机加工从业人员还有必要了解一些国家及行业标准、安全生产规程等方面的知识。为培养机械加工技术高技能人才，加强工程实践能力和专业技能的训练，在深入机械加工制造企业及机械加工应用行业进行广泛调研的基础上，针对机械加工中所涉及的内容编写了本书。本书涵盖知识面广，且注重实用技术，贴近生产实际，多采用图、表和实例，方便机加工从业人员查阅。 
本书特别注意理论与实践相结合，具有较强的综合性、实践性和实用性，由浅入深地综合介绍了现代机械加工人员所应掌握的各种知识。全书内容共分为17章，主要包括机械制造概述、金属学基础知识、钢的热处理、常用工程材料、机械加工识图基础、公差配合、技术测量、常用机械零件和标准结构、金属切削加工原理、机械加工工艺规程制定、机械制造安全生产规程、机床夹具设计原理、车削加工、铣削加工、磨削加工、钳工加工、铆工及钣金加工。 
本书由河北科技大学齐习娟、尹成湖主编并统稿。参与本书编写和修改的还有魏胜辉、秦志英、赵月静，张英负责文字录入和图表处理工作。在此，还要感谢其他为本书的编写和出版提供了极大帮助的各位专家和教授，向参考文献的各位作者一并表示感谢。 
由于编写时间仓促，加之编者水平有限，书中不足之处在所难免，恳请广大读者批评指正。 

编者

本手册是与机械加工相关的综合性工具书，紧密结合机械加工从业人员的日常工作需要，从机械加工实用角度选材，为机械加工相关人员提供实用的方法、资料和数据。本手册以图表形式介绍相关内容，以利于读者方便地查阅所需内容及资料，提高读者的工作效率。本手册具有内容丰富、简明实用、查阅便捷的特点。本手册共分17章，包括：机械制造概述；金属学基础知识；钢的热处理；常用工程材料；机械加工识图基础；公差配合；技术测量；常用机械零件和标准结构；金属切削加工原理；机械加工工艺规程制定；机械制造安全生产规程；机床夹具设计原理；车削加工；铣削加工；磨削加工；钳工加工；铆工及钣金加工。本手册适合机械加工相关的工艺人员、高级技工和技术工人在日常工作中学习和使用，也可作为高等院校、职业院校机械类专业师生设计、实验和学习的参考用书。

第1章 机械制造概述 1 
1.1机械制造的概念1 
1.1.1制造与制造技术1 
1.1.2工艺与机械制造工艺3 
1.1.3生产过程、生产纲领与生产类型6 
1.1.4机械制造工程师10 
1.2铸造11 
1.2.1砂型铸造11 
1.2.2铸造铝合金的熔炼22 
1.2.3铸造铁合金的熔炼24 
1.2.4铸造合金的浇注28 
1.2.5铸件的清理、检验及其主要缺陷29 
1.2.6各种铸造方法的特点32 
1.2.7铸造新技术33 
1.3锻压34 
1.3.1坯料的加热和锻件的冷却34 
1.3.2自由锻造37 
1.3.3模锻和胎模锻42 
1.3.4冲压44 
1.4表面成形方法49 
1.4.1概述49 
1.4.2工件上的表面成形原理50 
1.4.3发生线的形成方法与表面成形运动分析53 
1.5金属切削机床的分类与型号编制58 
1.5.1机床的分类58 
1.5.2金属切削机床型号的编制方法59 
1.5.3专用机床和机床自动线的型号62 
1.5.4机床的相对精度分级与绝对精度分级63 
1.6机床运动的传动原理图和传动系统图65 
1.6.1机床的运动65 
1.6.2机床运动的传动原理图67 
1.6.3机床传动系统图70 
1.7机床附件型号编制方法74 

第2章 金属学基础知识 77 
2.1金属与合金的晶体结构77 
2.1.1纯金属的晶体结构77 
2.1.2合金的晶体结构77 
2.1.3二元合金相图77 
2.2铁碳合金相图77 
2.2.1铁碳合金的组元与基本组织77 
2.2.2铁碳合金相图分析77 
2.2.3铁碳合金相图的应用77 

第3章 钢的热处理 78 
3.1热处理方式78 
3.2热处理工艺方法的名称、定义和目的79 
3.3渗碳层深度及应用86 

第4章 常用工程材料和热处理 87 
4.1金属材料的性能和分类87 
4.1.1金属材料的物理、化学和力学性能87 
4.1.2金属材料的分类87 
4.2铸造材料87 
4.2.1铸造材料的牌号87 
4.2.2铸造材料的牌号及性能应用举例87 
4.3钢87 
4.3.1常用钢材牌号的表示方法87 
4.3.2结构钢的牌号、性能和应用举例87 
4.3.3特殊用钢的牌号、性能和应用举例87 
4.4非铁金属及其合金87 
4.4.1非铁金属及其合金的表示方法87 
4.4.2铜和铜合金87 
4.4.3铝和铝合金87 
4.5常用工程塑料87 
4.5.1常用工程塑料的特性及应用87 
4.5.2常用工程塑料选用实例87 

第5章 机械加工识图基础 88 
5.1机械图样识读基础知识88 
5.1.1机械图样88 
5.1.2图纸幅面、对中方向符号、分区代号和比例90 
5.1.3标题栏及其填写93 
5.1.4字体与图线95 
5.1.5不同材料的剖面符号97 
5.2投影与识读形体组合体视图98 
5.2.1投影与视图98 
5.2.2视图106 
5.2.3识读机械零件的形体组合体108 
5.3机械零件的视图表达117 
5.3.1视图117 
5.3.2机械零件的剖视图120 
5.3.3断面图124 
5.3.4局部放大图与简化画法127 
5.3.5轴测图130 
5.4识读机械零件图的技术标注134 
5.4.1尺寸注法134 
5.4.2典型结构的尺寸标注138 
5.4.3尺寸公差标注142 
5.4.4几何公差标注144 
5.4.5表面结构标注147 
5.4.6热处理标注152 
5.5识读装配图154 
5.5.1装配图的形式和表达的内容154 
5.5.2装配图中零、部件序号及其编排方法155 
5.5.3明细表及其填写159 
5.5.4焊接件图样与焊缝符号161 

第6章 公差与配合164 
6.1公差与配合164 
6.1.1术语及定义164 
6.1.2公差等级与标准公差166 
6.1.3基本偏差与极限偏差168 
6.1.4线性尺寸和角度尺寸的未注公差168 
6.1.5公差等级及公差带的选用188 
6.1.6配合的选择与应用191 
6.2几何公差199 
6.2.1直线度、平面度公差199 
6.2.2圆度、圆柱度公差及应用201 
6.2.3平行度、垂直度、倾斜度的公差及应用205 
6.2.4同轴度、对称度、圆跳动和全跳动公差及应用208 
6.2.5形状和位置公差未注公差值210 
6.3表面结构213 
6.3.1表面结构的术语参数213 
6.3.2轮廓的算术平均偏差Ra和轮廓最大高度Rz的系列数值213 
6.3.3表面粗糙度的应用举例215 
6.3.4表面粗糙度与尺寸公差等级的对应关系218 
6.3.5表面粗糙度与尺寸公差、形状公差的对应关系218 
6.3.6各种加工方法达到的表面粗糙度219 

第7章 技术测量222 
7.1概述222 
7.1.1测量术语与测量方法222 
7.1.2车间常用量具与使用224 
7.2长度测量量具233 
7.2.1游标类量具233 
7.2.2螺纹测量量具237 
7.2.3表类量具243 
7.3角度测量量具248 
7.3.1刀口形直角尺248 
7.3.2万能角度尺249 
7.3.3正弦规249 
7.4精密量规251 
7.4.1塞尺251 
7.4.2半径样板252 
7.4.3中心孔规252 
7.4.4螺纹样板253 
7.4.5光滑极限量规254 
7.4.6普通螺纹量规262 
7.4.7量针267 
7.5其他测量仪268 
7.5.1水平仪268 
7.5.2圆度仪269 
7.5.3表面粗糙度测量269 

第8章 常用机械零件和标准结构 272 
8.1带与带轮272 
8.1.1V带传动272 
8.1.2平带与带轮272 
8.1.3同步带272 
8.2键、花键和销272 
8.2.1键272 
8.2.2花键272 
8.2.3销连接272 
8.3螺纹272 
8.3.1螺纹用途和特征272 
8.3.2螺纹的术语272 
8.3.3普通螺纹和梯形螺纹的标注方法272 
8.3.4管螺纹272 
8.3.5装配图中螺纹紧固件的画法272 
8.3.6螺纹紧固件的类型和标记272 
8.4滚动轴承272 
8.4.1滚动轴承类型及代号272 
8.4.2轴承的画法272 
8.4.3滚动轴承常用的装配结构272 
8.5齿轮272 
8.5.1渐开线圆柱齿轮272 
8.5.2齿条272 
8.5.3锥齿轮272 
8.5.4圆柱蜗杆和蜗轮272 
8.6标准尺寸272 
8.7标准角度、锥度与圆锥272 
8.8标准结构272 
8.8.1中心孔272 
8.8.2T形槽272 
8.8.3退刀槽272 
8.8.4砂轮越程槽272 
8.8.5零件的倒角和倒圆272 
8.8.6圆柱形轴伸272 
8.8.7圆形阶梯轴过渡圆角半径272 
8.8.8铸造斜度与过渡斜度272 

第9章 金属切削原理及刀具 273 
9.1金属切削加工基本知识273 
9.1.1切削运动与工件表面273 
9.1.2切削用量276 
9.1.3刀具组成要素与刀具参考系278 
9.1.4刀具角度282 
9.1.5刀具材料286 
9.1.6切削层参数290 
9.1.7切削方式292 
9.2金属切削过程293 
9.2.1金属切削变形293 
9.2.2切屑的类型300 
9.2.3切屑形状（成形）与控制303 
9.2.4积屑瘤现象及影响305 
9.3工件材料的切削加工性307 
9.3.1衡量工件材料切削加工性的指标307 
9.3.2影响工件切削加工性的因素308 
9.4切削力和切削功率310 
9.5切削热与切削温度315 
9.6刀具磨损与刀具寿命322 
9.6.1刀具磨损的形态323 
9.6.2刀具磨损的原因324 
9.6.3刀具磨损过程326 
9.6.4刀具磨钝标准327 
9.6.5刀具的使用寿命（耐用度）及影响因素328 
9.6.6刀具使用寿命的合理选择329 
9.6.7刀具的破损形式331 
9.7切削液332 
9.7.1切削液的作用332 
9.7.2切削液的类型及选用333 
9.7.3切削液的添加剂334 
9.7.4切削液的使用方法336 
9.8刀具合理几何参数选择336 
9.8.1合理刀具角度的选择336 
9.8.2刃形及参数选择339 
9.8.3切削刃刃区剖面型式342 
9.8.4刀面型式及参数342 
9.9切削用量选择343 
9.9.1选择切削用量的原则343 
9.9.2切削用量选择343 

第10章 机械加工工艺规程的制订345 
10.1机械加工基本知识345 
10.1.1机械加工工艺过程的组成345 
10.1.2工艺规程的概念和作用349 
10.1.3工艺规程的文件形式和工艺附图350 
10.1.4机械加工工艺过程制定的要求、依据和程序355 
10.2机械加工工艺过程的制定360 
10.2.1机械加工工艺过程的制定程序360 
10.2.2切削加工零件结构工艺性分析363 
10.2.3定位基准选择372 
10.2.4表面加工方法372 
10.2.5工序的加工顺序安排379 
10.3毛坯及其加工余量382 
10.3.1工件毛坯的种类及其加工方法选择382 
10.3.2轧制件尺寸、偏差与加工余量385 
10.3.3铸件395 
10.3.4锻件403 
10.4工序间的加工余量410 
10.4.1加工总余量（毛坯余量）与工序余量410 
10.4.2轴的加工余量412 
10.4.3槽的加工余量416 
10.4.4孔的加工余量416 
10.4.5平面加工余量422 
10.4.6螺纹加工余量423 
10.4.7工序尺寸计算425 
10.5工艺尺寸链426 
10.5.1尺寸链的基本概念426 
10.5.2尺寸链的计算428 
10.5.3几种典型工艺尺寸链的分析与计算432 
10.5.4工艺尺寸跟踪图表法437 
10.6时间定额的确定442 
10.6.1时间定额及其组成442 
10.6.2基本时间的计算443 
10.6.3辅助时间的计算448 

第11阐 机械制造安全操作规程 464 
11.1职业道德、职业要求和生产现场管理464 
11.2安全生产知识464 
11.2.1安全生产常识464 
11.2.2常用机械设备的安全防护通则464 
11.2.3安全生产常用标志464 
11.3安全操作规程464 
11.3.1机械加工通用安全操作规程464 
11.3.2车削安全操作规程464 
11.3.3铣削安全操作规程464 
11.3.4磨削安全操作规程464 
11.3.5钳工安全操作规程464 
11.3.6数控工安全操作规程464 
11.3.7锻造通用安全操作规程464 
11.3.8金属造型安全操作规程464 
11.3.9金属熔化安全操作规程464 
11.4设备维护保养464 
11.4.1设备维护守则464 
11.4.2设备三级保养与使用464 
11.4.3金属切削机床安全隐患排查表464 
11.4.4机械设备机械部分一级保养规范464 
11.4.5精密、数控设备机械部分一级保养规范464 
11.4.6锻压设备机械部分一级保养规范464 
11.4.7机械设备机械部分二级保养规范464 
11.4.8普通铣床机械部分二级保养规范464 
11.4.9普通磨床机械部分二级保养规范464 
11.4.10机械设备电气部分二级保养规范464 
11.4.11数控机床（含加工中心）电气部分二级保养规范464 
11.5工艺守则464 

第12章 机床夹具设计原理 465 
12.1夹具概述465 
12.1.1夹具的组成465 
12.1.2夹具的功能和作用467 
12.1.3机床夹具的类型467 
12.2工件在夹具中的定位469 
12.2.1工件定位的概念469 
12.2.2定位方式和定位元件475 
12.2.3典型定位方式及其表示方法494 
12.3定位误差分析计算498 
12.3.1定位误差的概念498 
12.3.2定位误差的分析计算499 
12.4夹紧装置508 
12.4.1夹紧装置概述508 
12.4.2确定夹紧力510 
12.4.3常用夹紧机构513 
12.5夹具的其他装置523 
12.5.1引导装置524 
12.5.2对刀装置532 
12.5.3夹具的连接装置533 
12.5.4夹具的分度装置535 
12.6组合夹具542 
12.6.1组合夹具的特点542 
12.6.2组合夹具的元件及其作用542 
12.6.3组合夹具的组装545 
12.7夹具的设计方法548 
12.7.1夹具的设计步骤、方法和应考虑的主要问题548 
12.7.2夹具设计实例554 

第13章 车削加工567 
13.1车床567 
13.1.1车床概述567 
13.1.2CA6140型卧式车床的传动系统571 
13.2车刀588 
13.2.1车刀的分类588 
13.2.2切削刀具用可转位刀片的型号规格590 
13.2.3车刀几何参数选择597 
13.2.4车刀的手工刃磨601 
13.2.5车刀的安装603 
13.3工件装夹与车床附件605 
13.3.1用三爪卡盘装夹工件606 
13.3.2用四爪单动卡盘装夹工件606 
13.3.3用顶尖装夹工件607 
13.3.4中心架与跟刀架的使用610 
13.3.5用芯轴装夹工件611 
13.3.6用花盘、直角铁及压板、螺栓安装工件612 
13.4车螺纹613 
13.4.1螺纹车刀613 
13.4.2螺纹车削方法621 
13.4.3螺纹加工的切削用量选择623 
13.4.4车螺纹时的质量问题、产生原因与解决方法628 
13.5其他典型表面车削629 
13.5.1车削圆锥面629 
13.5.2车削偏心工件633 
13.5.3车削成形面637 
13.5.4车削球面641 
13.5.5滚压加工常用工具及应用644 
13.5.6冷绕弹簧647 

第14章 铣削加工 649 
14.1铣床及其铣削工艺范围649 
14.1.1铣床649 
14.1.2铣削工艺范围651 
14.2铣刀653 
14.2.1铣刀的种类及用途653 
14.2.2铣刀角度及其选择654 
14.2.3铣刀的安装方式660 
14.2.4常用铣刀的规格662 
14.3平面铣削的工件装夹方式681 
14.3.1平面铣削方式及其特点681 
14.3.2平面铣削的工件装夹方式683 
14.4铣削用量及其选择689 
14.4.1铣削用量各要素的定义及计算689 
14.4.2铣削用量的选择690 
14.5分度头及其应用695 
14.5.1分度头简介695 
14.5.2分度头的分度计算696 
14.6典型零件表面铣削708 
14.6.1直角沟槽和键槽的铣削708 
14.6.2凸轮的铣削710 
14.6.3牙嵌式离合器的铣削718 
14.6.4成形面的铣削730 
14.6.5弧形面的铣削733 
14.6.6刀具齿槽的铣削743 

第15章 磨削加工 747 
15.1普通磨料磨具747 
15.1.1普通磨料的品种、代号、特点和应用747 
15.1.2普通磨料粒度748 
15.1.3普通磨具结合剂代号性能及应用750 
15.1.4磨具的硬度代号及应用751 
15.1.5磨具组织号及其应用751 
15.1.6磨具的强度752 
15.1.7磨具的形状尺寸752 
15.1.8普通磨料磨具的标记756 
15.2超硬磨料磨具757 
15.2.1超硬磨料的品种、代号及应用757 
15.2.2超硬磨料的粒度758 
15.2.3超硬磨具的结合剂759 
15.2.4超硬磨具的浓度和硬度760 
15.2.5超硬磨具结构、形状和尺寸761 
15.2.6超硬磨具的标记769 
15.3外圆磨削770 
15.3.1外圆磨削方法770 
15.3.2外圆磨削的工件装夹773 
15.3.3外圆磨削砂轮784 
15.3.4外圆磨削用量选择792 
15.3.5外圆磨削的检测控制794 
15.3.6磨削外圆常见质量问题及改进措施799 
15.4内圆磨削802 
15.4.1内圆磨削方法802 
15.4.2内圆磨削的工件装夹806 
15.4.3内圆磨削的砂轮811 
15.4.4内圆磨削的磨削用量814 
15.4.5内圆磨削的检测控制820 
15.4.6内圆磨削常见的工件缺陷、产生原因及解决方法822 
15.5圆锥面磨削823 
15.5.1圆锥面各部分名称及计算824 
15.5.2圆锥面的磨削方法825 
15.5.3圆锥面的检测与控制829 
15.5.4圆锥面磨削产生缺陷的原因及消除措施834 
15.6平面磨削835 
15.6.1平面的磨削方法835 
15.6.