机械制造基础
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北京朝阳
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作者于文强，汤长清主编
出版社清华大学出版社
ISBN9787302427469
出版时间2016-04
装帧平装
开本16开
定价49.8元
货号8749740
上书时间2024-10-02
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目录
目 录
第1章 金属材料 1
1.1 钢的热处理 2
1.1.1
钢的退火和正火 2
1.1.2
钢的淬火和回火 4
1.1.3
钢的表面热处理 6
1.1.4
热处理设备 7
1.1.5
项目案例精解 11
1.2 钢材的火花鉴别 11
1.2.1
火花鉴别常用设备及操作
方法 12
1.2.2
火花的组成和名称 12
1.2.3
碳钢的火花特征 14
1.2.4
项目案例精解 15
1.3 拓展训练 16
1.3.1
车床主轴热处理工艺 16
1.3.2
圆拉的热处理工艺 17
1.3.3
20CrMnTi变速箱齿轮的
渗碳热处理工艺 19
1.4 实践中常见问题解析 22
1.4.1
过热与过烧 22
1.4.2
氧化与脱碳 22
1.4.3
变形与开裂 24
本章小结 24
思考与练习 24
第2章 铸造 26
2.1 砂型铸造 26
2.1.1
常用造型工(模)具 27
2.1.2
造型材料 32
2.1.3
造型和造芯方法 34
2.1.4
熔炼与浇注 38
2.1.5
落砂和清理 42
2.1.6
项目案例精解 43
2.2 特种铸造工艺 45
2.2.1
金属型铸造 46
2.2.2
压力铸造 47
2.2.3
低压铸造 48
2.2.4
离心铸造 49
2.2.5
熔模铸造 50
2.2.6
项目案例精解 52
2.3 拓展训练 53
2.3.1
支承轮刮板造型工艺 53
2.3.2
压力机飞轮铸造工艺 56
2.4 实践中常见问题解析 59
2.4.1
铸造缺陷分析 59
2.4.2
铸件缺陷鉴别 60
本章小结 63
思考与练习 63
第3章 锻压 65
3.1 锻造 66
3.1.1
自由锻与胎模锻 67
3.1.2
模锻 73
3.1.3
项目案例精解 79
3.2 冲压 82
3.2.1
冲压设备 82
3.2.2
冲模结构与冲压基本工序 84
3.2.3
项目案例精解 86
3.3 拓展训练 88
3.4 实践中常见问题解析 93
3.4.1
材料加热缺陷及其防止方法 93
3.4.2
自由锻件的缺陷及其产生
原因 94
3.4.3
模锻件的缺陷及其产生原因 94
3.4.4
常见冲压件废品和缺陷的主要
形式及产生的原因 95
本章小结 96
思考与练习 96
第4章 焊接 98
4.1 手工电弧焊 98
4.1.1
焊接设备与焊接材料 99
4.1.2
焊接常用工具 103
4.1.3
焊接工艺 104
4.1.4
焊接方法与操作 107
4.1.5
项目案例精解 112
4.2 气焊与气割 115
4.2.1
设备与工具 116
4.2.2
气焊的焊接工艺与操作 119
4.2.3
气割原理与操作 121
4.2.4
项目案例精解 123
4.3 其他焊接方法 124
4.3.1
埋弧自动焊 124
4.3.2
气体保护焊 126
4.3.3
压焊与钎焊 128
4.3.4
项目案例精解 132
4.4 拓展训练 135
4.4.1
骑座式管板角接手弧焊
工艺 135
4.4.2
小管径对接手工钨极氩弧焊
工艺 137
4.4.3
中厚板对接CO2气体保护焊
工艺 139
4.4.4
中厚板对接埋弧焊工艺 141
4.5 实践中常见问题解析 142
4.5.1
焊缝表面尺寸不符合要求 142
4.5.2
焊接裂纹 143
4.5.3
气孔 145
4.5.4
咬边 145
4.5.5
未焊透 146
4.5.6
未熔合 146
4.5.7
夹渣 147
4.5.8
焊瘤 147
4.5.9
塌陷 147
4.5.10
凹坑 148
4.5.11
烧穿 148
4.5.12
夹钨 148
本章小结 148
思考与练习 149
第5章 车削加工 150
5.1 内、外圆与端面的车削
150
5.1.1
设备与工具 150
5.1.2
外圆与端面车削方法 156
5.1.3
内圆表面加工方法 158
5.1.4
项目案例精解 161
5.2 槽的加工和工件的切断
162
5.2.1
具与切削参数 163
5.2.2
槽的车削和切断方法 167
5.2.3
项目案例精解 171
5.3 螺纹与圆锥面车削 172
5.3.1
设备与具 173
5.3.2
螺纹加工的基本方法 175
5.3.3
圆锥车削加工方法 176
5.3.4
项目案例精解 182
5.4 偏心与特型面的加工 183
5.4.1 偏心车削加工方法 184
5.4.2
特型面的车削方法 190
5.4.3
项目案例精解 194
5.5 拓展训练 195
5.5.1
球状手柄加工工艺 195
5.5.2
螺纹车削工艺 196
5.6 实践中常见问题解析 196
5.6.1
外圆车削加工的注意事项 196
5.6.2
平面车削加工的注意事项 196
5.6.3
孔加工的常见问题 197
5.6.4
圆锥车削加工容易产生的问题
和注意事项 198
5.6.5
车螺纹的注意事项 198
5.6.6
偏心车削加工的注意事项 198
5.6.7
滚花加工的注意事项 199
本章小结 199
思考与练习 199
第6章 铣削加工 201
6.1 平面铣削 201
6.1.1
设备与具 202
6.1.2
平面铣削方法 206
6.1.3
项目案例精解 209
6.2 铣斜面 212
6.2.1
附件与具 212
6.2.2
斜面铣削方法 212
6.2.3
项目案例精解 214
6.3 直角沟槽、键槽和阶台的铣削
215
6.3.1
切削用量与具 215
6.3.2
直角沟槽、键槽和阶台的铣削
工艺与方法 216
6.3.3
项目案例精解 222
6.4 圆柱齿轮铣削 223
6.4.1
齿轮成型方法 223
6.4.2
成型法铣直齿圆柱齿轮的
齿形 224
6.4.3
项目案例精解 225
6.5 拓展训练 228
6.5.1
阶台式键零件铣削工艺 228
6.5.2
压板内沟槽铣削工艺 228
6.5.3
铣角度面 229
6.5.4
铣削外花键 229
6.6 实践中常见问题解析 231
6.6.1
平面和斜面铣削的质量
分析 231
6.6.2
阶台、直角沟槽的质量
分析 232
6.6.3
铣削直齿圆柱齿轮的质量
分析 232
6.6.4
铣削斜齿圆柱齿轮的质量
分析 233
6.6.5
提高铣削加工平面质量的
途径 233
本章小结 234
思考与练习 234
第7章 刨、拉、镗削加工 236
7.1 刨削加工 236
7.1.1
刨削插削设备与具 237
7.1.2
刨削操作 241
7.1.3
拉削简介 247
7.1.4
项目案例精解 249
7.2 镗削加工 250
7.2.1
镗削设备与具 251
7.2.2
镗削操作 253
7.2.3
项目案例精解 257
7.3 拓展训练 259
7.3.1
轴上键槽刨削工艺 259
7.3.2
阀体镗削工艺 260
7.4 实践中常见问题解析 262
7.4.1
刨平面中常出现的问题及解决
方法 262
7.4.2
镗削加工时应避免出现的
问题 263
本章小结 264
思考与练习 264
第8章 磨削加工 265
8.1 平面磨削 265
8.1.1
平面磨床 265
8.1.2
砂轮的特征要素
267
8.1.3
平面磨削操作 271
8.1.4
项目案例精解 271
8.2 外圆磨削 272
8.2.1
外圆磨削设备 272
8.2.2
外圆磨削操作 274
8.2.3
项目案例精解 276
8.3 内圆磨削 277
8.3.1
内圆磨削设备 277
8.3.2
内圆磨削操作 278
8.3.3
项目案例精解 279
8.4 拓展训练 280
8.4.1
薄阀片磨削工艺 280
8.4.2
连杆双端面磨削工艺 280
8.4.3
精密细长轴磨削工艺 280
8.4.4
薄壁套零件磨削工艺 282
8.5 实践中常见问题解析 283
8.5.1
平面磨削常见缺陷产生的
原因 283
8.5.2
外圆磨削常见缺陷产生的
原因 284
8.5.3
内圆磨削常见缺陷产生的
原因 287
本章小结 288
思考与练习 288
第9章 钳工 290
9.1 划线 290
9.1.1
划线工具及使用 291
9.1.2
划线操作 295
9.1.3
项目案例精解 298
9.2 锯、锉、錾削 299
9.2.1
锯削 300
9.2.2
锉削 303
9.2.3
錾削 309
9.2.4
项目案例精解 315
9.3 钻、扩、锪、铰孔加工
316
9.3.1
钻孔加工设备 317
9.3.2
钻孔与扩孔、锪孔、铰孔
操作 322
9.3.3
项目案例精解 325
9.4 攻丝和套丝 326
9.4.1
攻丝套丝工具 327
9.4.2
攻丝和套丝操作 329
9.4.3
项目案例精解 331
9.5 刮削与研磨 331
9.5.1
刮削用工具 332
9.5.2
刮削操作 334
9.5.3
研具与研磨剂 336
9.5.4
平面的研磨方法 338
9.5.5
项目案例精解 340
9.6 拓展训练 341
9.6.1
拼接燕尾锉配工艺 341
9.6.2
油槽錾削实例 342
9.6.3
钻模板加工 342
9.7 实践中常见问题解析 343
9.7.1
锯条损坏、锯削质量问题及
产生的原因、预防方法 343
9.7.2
錾削质量问题及产生的
原因 343
9.7.3
钻孔质量问题及产生的
原因 343
9.7.4
刮削质量问题及产生的
原因 344
本章小结 345
思考与练习 345
第10章 数控机床加工 346
10.1
数控铣削加工 346
10.1.1
数控铣床概述 347
10.1.2
数控铣床坐标系 348
10.1.3
数控铣床编程基础 351
10.1.4
项目案例精解 354
10.2
数控车削加工 357
10.2.1
数控车床概述 357
10.2.2
数控车床坐标系 360
10.2.3
数控车削加工中的装
与对 361
10.2.4
数控车床编程基础 362
10.2.5
项目案例精解 364
10.3
拓展训练 365
10.3.1
UG NX数控车削锥孔零件
工艺实例 365
10.3.2
UG NX平面铣削加工工艺
实例 368
10.4
实践中常见问题解析 371
10.4.1
数控加工质量分析 371
10.4.2
螺纹加工常见问题解析 371
10.4.3
数控机床常见故障排除 371
本章小结 372
思考与练习 372
第11章 电火花加工 373
11.1
数控电火花加工 373
11.1.1
电火花加工原理 373
11.1.2
电火花加工设备 374
11.1.3
电火花成型加工操作 376
11.1.4
项目案例精解 378
11.2
数控线切割加工 379
11.2.1
数控线切割加工设备 379
11.2.2
数控线切割加工操作 380
11.2.3
项目案例精解 383
11.3
拓展训练 385
11.3.1
电机转子冲孔落料模的
电火花加工 385
11.3.2
半圆形孔样板切割 386
11.4
实践中常见问题解析 387
11.4.1
电火花成型加工质量分析 387
11.4.2
线切割加工质量分析 387
本章小结 387
思考与练习 388
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第1章 金 属 材 料
学习要点：本章介绍了钢材的退火、正火、淬火、回火以及表面热处理和钢材火花鉴别的方法，同时对热处理常用设备进行了扼要讲解。对于热处理实践中常见的问题和缺陷原因进行了深入剖析；重点介绍了淬火、回火等热处理工艺，并以工程实例介绍了常见零件的热处理工艺规程。
知识目标：熟悉典型零件的热处理工艺，掌握基本热处理方法。
钢的热处理是将钢在固态下，通过加热、保温和冷却，以获得预期组织和性能的工艺。热处理与其他加工方法(如铸造、锻压、焊接和切削加工等)不同，它只改变金属材料的组织和性能，而不以改变形状和尺寸为目的。
含碳量Wc<2.11%的铁碳合金称为钢，按化学成分可分为碳素钢和合金钢；含碳量Wc>2.11%的铁碳合金称为铸铁，根据碳的存在形式不同，可将铸铁分为白口铸铁和灰口铸铁两大类。
热处理的作用日趋重要，因为现代机器设备对金属材料的性能不断提出新的要求。热处理可提高零件的强度、硬度、韧性、弹性等，同时还可改善毛坯或原材料的切削加工性能，使之易于加工。可见，热处理是改善金属材料的工艺性能、保证产品质量、延长使用寿命、挖掘材料潜力不可缺少的工艺方法。据统计，在机床制造中，热处理件占60%～70%；在汽车、拖拉机制造中，热处理件占70%～80%；在刀具、模具和滚动轴承制造中，几乎全部零件都需要进行热处理。
热处理的工艺方法很多，大致可分如下三大类。
* 普通热处理：包括退火、正火、淬火、回火等。
* 表面热处理：包括表面淬火和化学热处理(如渗碳、氮化等)。
* 特殊热处理：包括形变热处理和磁场热处理等。
各种热处理都可用以温度、时间为坐标的热处理工艺曲线来表示，如图1-1所示。
图1-1 热处理工艺曲线示意图
1.1 钢的热处理
项目案例导入：錾口榔头热处理。
工件简图：如图1-2所示。
工件材料：45钢。
项目要求：錾口榔头要求高硬度、耐磨损、抗冲击，热处理后硬度为42～47HRC。
工艺流程：根据其力学性能要求，制定热处理方法为淬火后低温回火。加工工艺流程为：备料—锻造—刨削或铣削—锉削—划线—锯削—锉削—钻孔—攻螺纹—热处理—抛光—表面处理—装配。
图1-2 錾口榔头热处理
1.1.1
钢的退火和正火
退火和正火是生产中应用很广泛的预备热处理工艺，安排在铸造、锻造之后，切削加工之前，用以消除前一工序所带来的某些缺陷，为随后的工序做准备。例如，经铸造、锻造等热加工以后，工件中往往存在残余应力、硬度偏高或偏低、组织粗大、成分偏析等缺陷，这样的工件其力学性能低劣，不利于切削加工成型，淬火时也容易造成变形和开裂。经过适当的退火或正火处理可消除工件的内应力，调整硬度以改善切削加工性能，使组织细化，成分均匀，从而改善工件的力学性能并为随后的淬火做准备。对于一些受力不大、性能要求不高的机器零件，也可直接作为最终热处理。
硬度是指金属材料抵抗比它更硬物体压入其表面的能力。常用的硬度指标有布氏硬度和洛氏硬度。
①
布氏硬度。布氏硬度的测定方法是，用一定的载荷将直径为D的淬硬钢球压入被测金属的表面，保持规定的时间后，卸除载荷，测出金属表面上的凹痕直径后，从硬度换算表上查出布氏硬度值。布氏硬度用HBS表示。
②
洛氏硬度。洛氏硬度的测定方法是，用一定的载荷将顶角为120°的金刚石圆锥或直径为1.588mm的淬硬钢球压入被测表面，以凹痕深度来确定硬度值，硬度值直接从硬度计的刻度盘上读出，非常方便。洛氏硬度用HRA、HRB或HRC表示，常用的为HRC。
1. 退火
退火是将钢加热、保温，然后随炉或埋入灰中使其缓慢冷却的热处理工艺。由于退火的具体目的不同，其具体工艺方法有多种，常用的有3种。
1) 完全退火
完全退火是将亚共析钢加热到铁素体转变为奥氏体的终了温度以上30～50℃，保温后缓慢冷却，以获得接近平衡状态的组织。完全退火主要用于铸钢件和重要锻件，因为铸钢件铸态下晶粒粗大，塑性、韧性较差；锻件因锻造时变形不均匀，致使晶粒和组织不均，且存在内应力。完全退火还可降低硬度，改善切削加工性。
完全退火的原理是：钢件被加热到以上时，呈完全奥氏体化状态，由于初始形成的奥氏体晶粒非常细小，缓慢冷却时，通过“重结晶”使钢件获得细小晶粒，并消除内应力。必须指出，应严格控制加热温度，防止温度过高，否则奥氏体晶粒将急剧长大。
2) 球化退火
球化退火主要用于过共析钢件。过共析钢经过锻造以后，其珠光体晶粒粗大，且存在少量二次渗碳体，致使钢的硬度高、脆性大，进行切削加工时易磨损刀具，且淬火时容易产生裂纹和变形。
球化退火时，将钢加热到珠光体转变为奥氏体的温度以上20～30℃。此时，初始形成的奥氏体内及其晶界上尚有少量未完全溶解的渗碳
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