机械制造技术（李方俊）

教育部高等学校工科基础课程教学指导委员会主编的《高等学校工科基础课程教学基本要求》，将工程材料与机械制造基础系列课程的理论部分分为工程材料、材料成形工艺基础和机械制造工艺基础三个模块。本书涵盖了材料成形工艺基础和机械制造工艺基础两个模块的基本内容。
本书是北京化工大学机制教研室老师总结二十多年教学经验编写的课程教材。王丽英主编的《机械制造技术》第一版、第二版分别于2002年和2009年出版，多年来一直作为北京化工大学机械类专业的课程教材。本书是在王丽英主编的《机械制造技术》第二版的基础上修订而成的。本书为北京化工大学机械设计制造及其自动化专业国家级一流本科专业建设成果教材。本书由李方俊、王丽英主编，杨卫民主审。第一、二、三、五章由李方俊编写，第四章由谢鹏程编写，第六、九章由张帆编写，第七、八章由王丽英编写，第十章由贺建芸编写。
根据教指委的最新要求和多年来师生反馈的宝贵经验，主要修订内容如下：
（1）在金属铸造成形中增加了3D打印应用等内容，在金属焊接成形中增加了焊接过程自动化等内容，在先进制造技术与生产模式中增加了纳米制造、智能制造和再制造等内容，反映了机械制造技术的一些新工艺、新技术及其发展趋势。
（2）章节内容和章节顺序有所调整。删除了原第八章机器装配工艺过程设计，增加了第四章非金属材料成型，使得毛坯的成形从单一的金属材料成形扩展到所有种类材料的成形。
（3）其余章节的内容也多有修订、补充和调整，在此不一一列举。
（4）更新和规范了所引用的标准、符号和术语。
（5）为促进学习过程，引导学生开阔思路、积极思考，每章前增加学习意义与学习目标。
（6）提供拓展阅读、动画等在线学习资料（获得方式见封四导引），进一步帮助学生对课程的理解与知识运用。
在编写过程中，我们参考了众多的同类教材和其他文献，在此对各位教材、文献编写人员致以诚挚的感谢。由于编者水平有限，书中疏漏之处在所难免，恳请广大读者提出宝贵意见。

主编
2022年5月

本书是根据教育部高等学校工科基础课程教学指导委员会对材料成形工艺基础和机械制造工艺基础两门理论课程的基本要求编写的。主要内容包括金属材料的铸造，塑性及焊接成形，高分子材料、陶瓷材料及纤维复合材料成型，切削加工、特种加工与增材制造、数控加工和典型表面的加工，机械加工工艺规程设计，先进制造技术与生产模式等。
本书可作为普通高等学校机械类专业课程的教材，也可作为装备制造业工程技术人员的参考资料。

第一章金属铸造成形1
第一节液态成形基础1
一、液态合金的充型1
二、合金的凝固与收缩2
三、铸件质量缺陷4
第二节砂型铸造7
一、造型方法8
二、浇注位置与分型面10
三、铸造工艺参数11
第三节特种铸造13
一、熔模铸造14
二、金属型铸造14
三、压力铸造15
四、低压铸造16
五、离心铸造16
六、各种铸造方法比较17
第四节常用铸造合金18
一、铸铁18
二、铸钢21
第五节铸件结构设计22
一、考虑砂型铸造工艺的铸件结构22
二、考虑合金铸造性能的铸件结构23
第六节铸造技术的发展26
一、凝固态理论应用26
二、3D打印应用28
三、铸造工艺数值模拟28
四、辅助铸造工艺29
五、铸造过程模拟29
思考与练习题29

第二章金属塑性成形32
第一节塑性成形基础32
一、金属塑性变形及其实质32
二、塑性变形后金属的组织和性能33
三、金属的可锻性35
第二节自由锻36
一、自由锻工序37
二、自由锻工艺规程的制定37
第三节模锻40
一、锤上模锻41
二、胎模锻45
三、压力机上模锻46
第四节板料冲压48
一、分离工序48
二、变形工序50
第五节锻压件结构工艺性53
一、自由锻件的结构工艺性53
二、模锻件的结构工艺性54
三、冲压件的结构工艺性54
第六节其他塑性成形方法56
一、精密模锻56
二、旋转锻造56
三、轧制成形57
四、挤压成形58
五、超塑成形60
六、高能成形60
思考与练习题61

第三章金属焊接成形64
第一节熔焊64
一、电弧焊64
二、其他熔焊方法70
三、焊接接头的组织与性能72
四、焊接应力与变形74
第二节压焊与钎焊77
一、压焊77
二、钎焊79
第三节常用金属的焊接性80
一、金属的焊接性80
二、结构钢的焊接81
三、铸铁的补焊82
四、有色金属的焊接83
第四节焊接结构设计84
一、焊件材料的选择84
二、焊接方法的选择84
三、焊接接头的工艺设计85
第五节焊接过程自动化90
一、计算机辅助焊接技术90
二、焊接机器人91
思考与练习题93

第四章非金属材料成型96
第一节高分子材料成型96
一、塑料成型96
二、橡胶成型103
第二节陶瓷材料成型106
一、陶瓷材料概述106
二、陶瓷加工工艺及设备107
第三节纤维复合材料成型114
一、纤维的性质及特点114
二、纤维复合材料成型工艺及设备115
思考与练习题121

第五章切削加工工艺基础122
第一节切削加工概述122
一、切削加工的特点和发展方向122
二、切削运动与切削要素122
第二节切削刀具124
一、刀具材料125
二、刀具切削部分的几何参数127
第三节金属切削过程中的物理现象129
一、切屑形成过程及切屑种类129
二、积屑瘤130
三、切削力131
四、切削热131
五、刀具磨损和刀具耐用度132
第四节普通刀具切削加工方法综述132
一、车削加工132
二、钻削、铰削和锪削加工133
三、镗削加工139
四、铣削加工140
五、刨削加工142
六、插削加工143
七、拉削加工143
第五节磨削加工方法综述145
一、磨削过程146
二、磨削的工艺特点146
三、磨削的应用147
第六节精密加工方法综述150
一、研磨150
二、珩磨151
三、小粗糙度磨削152
四、超精加工152
五、抛光153
第七节机械加工精度和表面质量153
一、机械加工精度153
二、机械加工表面质量155
思考与练习题156

第六章特种加工与增材制造158
第一节特种加工158
一、概述158
二、电火花加工159
三、电解加工161
四、超声加工162
五、激光加工164
六、电子束加工与离子束加工165
七、高压水射流加工167
第二节增材制造169
一、概述169
二、立体光固化成形170
三、分层实体制造171
四、熔融沉积成形172
五、选区激光烧结成形173
思考与练习题174

第七章典型表面的加工175
第一节外圆面加工方案175
一、外圆面的技术要求175
二、外圆面加工方案分析175
第二节内圆面加工方案176
一、内圆面的技术要求176
二、内圆面加工方案分析176
第三节平面加工方案177
一、平面的技术要求178
二、平面加工方案分析178
第四节螺纹表面的加工179
第五节齿形加工181
思考与练习题183

第八章机械加工工艺规程设计185
第一节基本概念185
一、机械产品生产过程与机械加工工艺过程185
二、机械加工工艺过程组成185
三、生产类型187
四、机械加工工艺规程的作用及格式188
五、制订机械加工工艺规程的步骤189
第二节零件结构工艺性分析190
第三节机床夹具与工件定位193
一、工件的装夹193
二、机床夹具的组成和分类193
三、工件的定位194
第四节定位基准的选择198
一、基准的概念及分类198
二、定位基准的选择198
第五节工艺路线的制订201
一、加工经济精度与表面加工方法的选择201
二、工序顺序安排202
三、工序的集中与分散203
四、加工阶段的划分203
第六节加工余量及工序尺寸与偏差的确定204
一、加工余量的确定204
二、工序尺寸及其偏差的确定205
第七节工艺尺寸链206
一、尺寸链的定义及特点206
二、尺寸链的组成206
三、尺寸链的计算206
四、尺寸链在工艺过程中的应用208
第八节典型零件加工工艺过程210
一、轴类零件的加工过程210
二、套筒类零件的加工过程214
三、箱体类零件的加工过程216
思考与练习题218

第九章数控加工技术223
第一节数控加工简述223
一、数控技术的涵义223
二、数控机床的分类224
三、数控加工技术的特点226
四、数控机床的发展趋势226
第二节数控机床的组成及工作原理228
一、数控机床的组成228
二、数控机床的工作原理229
第三节数控机床的加工及其工艺规划231
一、数控车床231
二、数控铣床233
三、数控加工中心235
第四节数控加工编程237
一、数控编程的步骤237
二、数控编程的方法238
三、刀位轨迹的检验与仿真239
思考与练习题240

第十章先进制造技术与生产模式241
第一节高速切削241
一、高速切削的概念与内涵241
二、高速切削的优点242
三、高速切削的技术装备242
四、高速切削的应用领域244
第二节超精密加工与微细加工244
一、超精密加工244
二、微细加工247
第三节纳米制造249
一、纳米制造技术的概念249
二、典型纳米制造技术249
第四节智能制造250
一、智能制造系统的基本概念250
二、智能制造系统的特征251
三、智能制造系统的主要支撑技术251
四、智能制造系统——分布式网络化智能控制系统252
五、智能制造系统的主要研究领域253
第五节计算机集成制造系统254
一、CIM和CIMS的基本概念254
二、CIMS 的技术构成与系统255
三、CIMS的关键技术256
四、计算机集成制造系统的递阶控制结构256
五、CIM/CIMS 内涵的变化与发展257
第六节再制造工程及再制造技术258
一、再制造工程概述258
二、再制造技术259
第七节其他先进生产模式264
一、敏捷制造264
二、虚拟制造266
三、网络化制造267
四、绿色制造268
思考与练习题270

参考文献271