金属工艺学

　　金属工艺学是一门研究有关制造金属机件的工艺方法的综合性技术学科。它主要研究：各种工艺方法本身的规律性及其在机械制造中的应用和相互联系；金属机件的加工工艺过程和结构工艺性；常用金属材料性能对加工工艺的影响；工艺方法的综合比较等。研究在机械制造中金属材料(或坯料、半成品等)的冶炼、铸造、锻压、焊接、金属热处理、切削加工、机械装配等的工艺过程和方法的一门学科。

　　热加工

　　(一)金屑材料的基本知识

　　1．金属材料的力学性能

　　力学性能的概念。力学性能主要指标(强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度)的符号、单位、物理意义与试验方法。

　　2．金属的晶体结构与结晶，纯金属的晶体结构，纯金属的结晶过程。冷却曲线和过冷度。晶粒、晶界、晶格、晶胞、晶面的概念。晶粒大小对金属力学性能的影响。金属的同素异构转变。

　　3．合金的相结构与相图

　　合金的相结构。二元合金相图的概念。

　　4．铁碳合金

　　铁碳合金相图中的相、特性点和特性线。典型铁碳合金的组织转变。铁碳合金相图的应用。

　　5．钢的热处理

　　热处理的基本概念。钢在加热和冷却时的组织转变。钢的退火、正火、淬火、回火的目的、工艺特点及应用。钢的表面淬火和化学热处理。

　　6．常用钢材

　　含碳量和常存元素对碳钢力学性能的影响。钢的分类、牌号和用途。

　　(二)铸 造

　　1．铸造的实质、特点及应用范围。铸造方法分类。

　　2．合金铸造性能

　　充型能力和流动性的概念。充型能力和流动性对铸件质量的影响。影响充型能力和流动性的主要因素，提高充型能力和流动性的主要措施。

　　收缩的概念。铸造应力、收缩对铸件质量的影响。缩孔、缩松、变形、裂纹等铸造缺陷的形成机理和防止措施。

　　3．常用合金铸件及其生产

　　灰铸铁件：灰铸铁的分类、牌号、组织和性能特点及应用。铸铁的石墨化。孕育处理。灰铸铁件的生产特点。

　　球墨铸铁件：球墨铸铁的分类、牌号、组织和性能特点及应用。球墨铸铁件的生产工艺和铸造工艺特点。

　　可锻铸铁件：可锻铸铁的分类、牌号、组织和性能特点及应用。可锻铸铁件的制造过程和铸造工艺特点。

　　蠕墨铸铁件和合金铸铁件。

　　铸铁的熔炼：冲天炉的工作原理。铁水温度和化学成分的控制。

　　铸钢件、铜合金铸件和铝合金铸件生产。

　　4．砂型铸造及铸造工艺规程设计

　　铸造工艺规程设计的意义、内容及步骤。

　　常见手工造型方法的选择。机器造型和造型生产线。铸件结构的铸造工艺性分析。

　　铸造工艺图的制定：浇注位置和分型面的选择；铸造工艺参数(加工余量、起模斜度、铸造收缩率、铸造圆角等)的确定；型芯设计。铸造工艺图实例。

　　5．特种铸造

　　熔模铸造、金属型铸造、低压铸造、压力铸造和离心铸造等特种铸造方法的工艺过程、特点及应用。

　　(三)锻 压

　　1．锻压的实质、特点和应用。锻压方法分类。

　　2金属的塑性变形

　　金属塑性变形的实质。单晶体与多晶体的塑性变形。塑性变形对金属组织和力学性能的 影响。冷变形与热变形的概念。锻造比与锻造流线。金属锻造性能的概念。

　　3．自由锻

　　自由锻的特点和应用。

　　坯料的加热和锻造温度范围。

　　自由锻工艺规程的制定：绘制锻件图；确定变形工序；计算坯料的质量和尺寸；选定锻造设备等。

　　典型锻件自由锻工艺过程实例。

　　自由锻件的结构工艺性。

　　高合金钢的锻造特点。

　　4．模 锻

　　模锻的特点和应用。

　　模锻的变形工艺和模锻模膛。模锻件图的制定。

　　锤上、曲柄压力机上、平锻机上、摩擦压力机上模锻的特点和应用。

　　模锻件的结构工艺性。

　　5．板料冲压

　　板料冲压的特点和应用。

　　板料冲压的基本工序。典型冲压件工艺过程实例。

　　冲压件的结构工艺性。

　　6．其他压力加工方法及新技术新工艺

　　精密模锻、挤压成形、辊轧成形、液态模锻、超塑成形、精密冲压的特点和应用。

　　(四) 焊接和粘接

　　1．焊接的实质。焊接方法分类。焊接在工业生产中的应用。

　　2．电弧焊质量分析

　　电弧焊冶金过程。焊接接头的组织和性能。焊接应力和变形。焊接裂纹的产生原因及防止措施。

　　3．电弧焊常用方法

　　手弧焊的特点和应用。焊条的组成、作用、种类、型号、牌号、特性和选用。

　　埋弧焊、氩弧焊、CO2气体保护焊、等离子弧焊的焊接过程、设备组成、特点和应用。等离子弧切割。

　　4．其他常用焊接方法及焊接新工艺

　　电阻焊的实质、基本形式、焊接过程、特点和应用。

　　钎焊的实质。软钎焊和硬钎焊。钎焊特点和应用。

　　电渣焊的焊接过程、特点和应用。

　　电子束焊、激光焊、摩擦焊、扩散焊的原理、特点和应用。

　　5．常用金属材料的焊接

　　金属焊接性的概念。钢材焊接性的评估。

　　碳钢和低合金结构钢的焊接。不锈钢的焊接。铸铁件焊补。铝、铜及其合金的焊接。

　　6．焊接结构工艺设计

　　焊接方法的选择。焊缝布置。焊接接头设计。

　　7．粘接

　　粘接的原理与特点。胶粘剂和粘接工艺。

　　(五) 毛坯选择

　　1．选择毛坯类型及具加工方法的原则

　　2．铸造、锻压、焊接等毛坯加工方法及其制品的综合比较

　　3．常用机器零件和结构件的毛坯类别

　　切削加工

　　(一) 金属切削加工的基础知识

　　l．切削加工概述

　　切削加工的分类、任务及其在机械制造过程中的地位和作用。

　　零件的种类及组成零件的表面。

　　零件技术要求(尺寸精度、形位精度、表面粗糙度)简介。

　　切削加工阶段的划分及各阶段尺寸公差等级和表面粗糙度Ra值的范围。

　　零件表面的形成原理和机床的切削运动。

　　切削用量三要素和切削层参数的概念。

　　2．金属切削刀具

　　刀具材料应具备的性能。刀具材料的种类、牌号和用途。

　　刀具的结构及切削部分的组成。三个辅助平面的概念。外圆车刀的五个主要标注角度的定义、作用和选择。刀具工作角度的概念。

　　3．金属切削过程及其物理现象

　　切削过程的实质。切削变形区。切屑的种类及其对切削加工的影响。

　　积屑瘤、切削力、切削热、加工硬化、残余应力等物理现象的产生和对切削加工的影响以及减少的措施。切削功率的计算。切削液的作用、种类及选用。

　　刀具磨损的形式和过程。刀具耐用度的概念。

　　4．工件材料可加工性

　　工件材料可加工性的概念和改善途径。

　　5．提高生产率的途径

　　生产率的概念。

　　机动时间的计算。

　　提高生产率的途径。选择切削用量的原则。

　　(二) 车、钻、镗加工

　　1．车削加工

　　车床的种类、车削运动、加工范围和工件装夹方法概述。 "

　　车外圆、车端面、镗孔、车锥面、车螺纹的方法、特点和应用。

　　车削加工的工艺特点。

　　2．钻床加工

　　钻床的种类、钻削运动、加工范围和工件装夹方法概述。

　　钻孔、扩孔、铰孔、锪孔、锪凸台的方法、刀具、特点和应用。

　　3．镗床加工

　　镗床的种类、组成部分、切削运动、加工范围和工件装夹方法概述。

　　镗刀的种类。浮动镗刀的结构、特点和应用。

　　镗床镗削孔与孔系的方法。镗床坐标装置简介。

　　镗床加工的工艺特点。

　　(三) 铣、刨、插、拉加工

　　1．铣削加工

　　铣床的种类、铣削运动、加工范围和工件装夹方法概述。

　　铣削过程的特点。

　　端铣和周铣、逆铣和顺铣的分析比较。

　　铣平面、铣螺旋槽、铣螺纹、铣花键轴、铣床镗孔的方法、特点和应用。

　　2．刨削、插削和拉削加工 ，

　　创削加工：刨床的种类、刨削运动、加工范围和工件装夹方法概述。刨削和铣削的分析比较。

　　插削加工：插刀的结构，插削花键孔的方法。

　　拉削加工：拉床的主要组成部分、拉削运动和加工范围。圆孔拉刀的结构及拉削圆孔的方法。拉削孔内键槽的方法。拉削的工艺特点和应用。

　　(四) 磨削、光整及少无切削加工

　　1．磨 具

　　磨具的种类。

　　固结磨具特性(磨料、粒度、结合剂、硬度、组织、形状等)及其选用。

　　2．磨削过程及其钧理现象

　　磨削过程的实质和特点。

　　磨削力、磨削热、加工硬化和残余应力的产生和对切削加工的影响及其减少的措施。

　　磨削用量及其选择。

　　孔磨削加工

　　普通磨削和无心磨削的运动、方法、特点和应用。

　　先进磨削方法(高精度低粗蚀度磨削、高效率磨削)简介。

　　4．光整加工

　　刮削、宽刀细刨、研磨、珩磨、超精加工、抛光的方法、原理、特点和应用。

　　5．金属少无切削加工

　　简介表面滚压和挤光精整加工、滚压螺纹以及粉末冶金的工艺方法、特点和应用。

　　(五) 齿形加工

　　1．渐开线圆柱齿轮概述

　　渐开线的形成及有关特性。

　　齿轮传动的类型。

　　直齿圆柱齿轮的主要参数及尺寸计算。

　　齿轮传动性能。精度等级及其标注方法。

　　2．铣 齿

　　铣削直齿轮的方法、运动及刀号进择。

　　铣削螺旋齿轮的运动、挂轮计算、刀号选择及机床调整。

　　铣齿的工艺特点和应用。

　　3．滚齿和插齿

　　滚齿机、插齿机的主要组成都分。

　　滚刀、插齿刀的结构和精度。

　　滚齿、插齿的原理、运动、方法、特点和应用。

　　4．齿形精加工

　　剃齿、珩齿、磨齿、研齿的原理、运动、特点和应用。

　　(六 )常见表面加工方案的选择及典型零件的工艺过程

　　l．选择表面加工方案的依据

　　2．外圆、内圆、平面加工方案的选择 '

　　3．锥面、螺纹、齿形加工方案的选择

　　4．轴、盘套、支架箱体三类典型零件的工艺过程简介

　　(七) 零件结构工艺性

　　1．零件结构工艺性的基本概念

　　2．切削加工对结构工艺性的要求与示例

　　3．装配对结构工艺性的要求与示例

　　(八)数控技术和特种加工

　　l．数控机床和加工中心

　　数控机床和加工中心的工作原理、主要组成部分及应用。

　　拔模斜度：铸件上垂直分型面的各个侧面应具有斜度，以便于把模样（或型芯）从型砂中（或从芯盒中）取出，并避免破坏型腔（或型芯）。此斜度称为拔模斜度。

　　结构斜度：凡垂直分型面的非加工表面都应设计出斜度，以利于造型时拔模，并确保型腔质量。

　　结构斜度是在零件图上非加工表面设计的斜度，一般斜度值比较大。

　　拔模斜度是在铸造工艺图上方便起模，在垂直分型面的各个侧面设计的工艺斜度，一般斜度比较小。有结构斜度的表面，不加工艺斜度。

　　金属工艺学

　　metal processing technology

　　金属工艺学是研究机械零件的制造方法的:既材料选择,制造毛坯,直到加工出零件的综合性课程.它主要是有热加工和冷加工两大部分组成.它的任务是通过本课程的学习使学生对机械工程中各零部件的加工方法及工艺有所认识和了解,从而在工程设计中正确地选用.

　　第一章, 铸造

　　第一节 铸造的分类及优缺点

　　第二节 砂型铸造

　　第三节 金属的铸造性能及常见铸造缺陷

　　第四节 特种铸造

　　第五节 铸件结构设计

　　第二章 压力加工

　　金属压力加工的分类及方法

　　金属在塑性变形后的组织和性能

　　金属的可锻性

　　锻造

　　轧制

　　第三章 焊接

　　焊接的工艺方法

　　手工电弧焊的焊接工艺

　　焊条

　　焊接接头的组织性能及影响因素

　　焊接的应力与变形

　　焊接的缺陷和检验

　　金属的焊接性

　　第四章 切削加工的基础知识

　　切削运动及切削要素

　　刀具的材料及构造

　　金属切削过程

　　切削加工技术经济简析

　　第五章 金属切削机床的基本知识

　　机床的类型和基本构造

　　数控机床

　　第六章 常用加工方法综述

　　车削的工艺特点及其应用

　　钻削的工艺特点

　　刨削的工艺特点

　　铣削的工艺特点

　　磨削的工艺特点及其应用

　　零件的结构工艺性

　　金属工艺学（北京大学出版社）

《金属工艺学》封面

柴增田 主编 16开 300页 2009年3月出版

　　定价：30.00元 ISBN 978-7-301-13651-5

　　出版社：北京大学出版社

《金属工艺学》封面

　　本教材是在总结多年来金属工艺学教学改革成果基础上，汇聚了各参编学校金属工艺学教学改革经验，体现新工艺、新材料、新技术的发展和应用。本书与《金工实训》（柴增田主编）教材配套使用，两本教材内容互补而不重叠。本书可作为各类职业技术院校、高职高专机械类或近机类专业的金属工艺学教材，也可供有关工程技术人员、中等专业学校和技术工人等学习选用或参考。

　　全书共15章，分别包括了金属的力学性能、金属的晶体结构与结晶、金属的塑性变形与再结晶、铁碳合金、钢的热处理、工业用钢、铸铁、非铁金属材料、非金属材料与复合材料、铸造、锻压、焊接、胶接技术、金属切削加工的基础知识、各种表面的加工方法，在每章后面都附有考核题。

　　第1章 金属的力学性能

　　第2章 金属的晶体结构与结晶

　　第3章 金属的塑性变形与再结晶

　　第4章 铁碳合金

　　第5章 钢的热处理

　　第6章 工业用钢

　　第7章 铸铁

　　第8章 非铁金属材料

　　书 名: 金属工艺学（高职类）

　　作　者：刘会霞　出版社： 机械工业出版社　出版时间： 2010-02-05　ISBN: 7-111-08368-7　开本： 16开　定价: 28.00元

　　本书是根据高等职业技术教学要求编写的。全书共15章，内容主要有工程材料的基础知识、强化方法及其选用；材料成形的基本原理、基础知识、基本工艺方法及毛坯选择与质员检验；切削加工和特种加工的基础知识和基本工艺方法；先进制造技术及实验等内容。书中大量实例均来自生产实际。各章后配有一定数量的复习思考题。书中有关名词术语、工艺资料等均采用国家最新标准。

　　本书可作为高等技术院校、高等学校专科、职工大学、业余大学、夜大学、函授大学、成人教育学院等大专层次的理工科类金属工艺学课程的教材，亦可作为广大自学者的自学用书及工程技术人员的参考书。

　　序

　　前言

　　结论

　　第1章 金属材料的性能

　　1.1 力学性能

　　1.1.1 强度

　　1.1.2 塑性

　　1.1.3 硬度

　　1.1.4 冲击韧度

　　1.1.5 疲劳强度

　　1.2 物理、化学性能

　　1.2.1 物理性能

　　1.2.2 化学性能

　　1.3 工艺性能

　　实验1 金属材料的硬度试验

　　复习思考题

　　第2章 金属与合金的晶体结构与结晶

　　2.1 金属的晶体结构

　　2.1.1 晶体结构的基础知识

　　2.1.2 三种典型的金属晶格

　　2.1.3 金属实际的晶体结构

　　2.2 金属结晶

　　2.2.1 纯金属的结晶

　　2.2.2 纯金属的结晶过程

　　2.2.3 金属结晶后的晶粒大小

　　2.3 合金的晶体结构

　　2.3.1 合金的基本概念

　　2.3.2 合金的组织

　　2.4 合金的结晶

　　2.4.1 二元合金相图的建立

　　2.4.2 二元合金相图的分析

　　复习思考题

　　第3章 铁碳合金

　　3.1 纯铁的同素异构转变

　　3.1.1 纯铁的风素异构转变

　　3.1.2 铁喘合金的基本组织

　　3.2 铁碳合金相图

　　3.2.1 相图分析

　　3.2.2 典型铁碳合金结晶 过程分析

　　3.3 铁碳合金相图的应用

　　3.3.1 含碳量对铁碳合金组织和力学性能的影响规律

　　3.3.2 铁碳相图的应用

　　实验2 铁碳合金平衡组织观察与分析

　　复习思考题

　　第4章 钢的热处理

　　4.1 钢在加热和冷却时的组织转变

　　4.1.1 钢在加热时的转变

　　4.1.2 钢在冷却时的转变

　　4.2 钢的退火和正火

　　4.2.1 钢的退火

　　4.2.2 钢的正火

　　4.3 钢的淬火和回火

　　4.3.1 钢的淬火

　　4.3.2 淬火钢的回火

　　4.4 钢的表面热处理

　　4.4.1 钢的表面淬火

　　4.4.2 钢的化学热处理

　　4.5 钢的热处理新工艺简介

　　4.5.1 强韧化处理

　　4.5.2 无氧化加热

　　4.5.3 化学热处理新工艺

　　4.5.4 钢的形变热处理

　　4.6 零件常见热处理缺陷分析及预防措施

　　4.6.1 氧化和掊碳

　　4.6.2 过热和过烧

　　4.6.3 硬度不足及软点

　　4.6.4 变形和开裂

　　4.7 计算机在热处理中的应用

　　4.7.1 热处理工艺过程微型机控制与自动化

　　4.7.2 计算机辅助设计(CAD)在热处理中的应用

　　实验3 碳钢的热处理

　　复习思考题

　　第5章 钢铁材料的表面处理

　　5.1 化学镀镍

　　5.2 电镀

　　5.3 热浸镀

　　5.4 热灞涂

　　5.5 真空离子镀

　　复习思考题

　　复习思考题

　　第6章 常用工程材料

　　6.1 工业用钢

　　6.1.1 常存元素对钢性能的影响

　　6.1.2 钢的分类和编号

　　6.1.3 结构钢

　　6.1.4 工具钢

　　6.1.5 特殊性能钢

　　6.2 铸铁

　　6.2.1 铸铁的石墨化

　　6.2.2 常用铸铁

　　6.2.3 合金铸铁

　　6.3 非铁合金及粉末冶金

　　6.3.1 铝及其合金

　　6.3.2 铜及其合金

　　6.3.3 轴承合金

　　6.3.4 粉末冶金鱼民硬质合金

　　6.4 非金属材料

　　6.4.1 高分子材料

　　6.4.2 陶瓷材料

　　6.4.3 复合材料

　　复习思考题

　　第7章 铸造成形

　　7.1 铸造成形工艺基础

　　7.1.1 合金的流动性和充型能力

　　7.1.2 合金的收缩

　　7.1.3 合金的吸气性和氧化性

　　7.2 铸造成形方法

　　7.2.1 砂型铸造

　　7.2.2 特种铸造

　　7.3 铸造成形工艺设计

　　7.3.1 浇注位置的选择

　　7.3.2 铸型分型面的选择

　　7.3.3 工艺参数的选择

　　7.3.4 铸造成形工艺设计实例

　　7.4 铸件结构工艺性

　　7.4.1 砂型铸造工艺对铸件结构设计的要求

　　7.4.2 合金铸造性能对铸件结构设计的要求

　　实验4 合金铸造应力的测定

　　复习思考题

　　第8章 锻压成形

　　8.1 锻压成形工艺基础

　　8.1.1 金属塑性变形的实质

　　8.1.2 塑性变形对金属组织和性能影响

　　8.1.3 金属的冷变形和热变形

　　8.1.4 锻造流线及锻造比

　　8.1.5 合金的锻造性能

　　8.2 自由锻

　　8.2.1 自由锻的基本工序

　　8.2.2 自由锻工艺规程的制订

　　8.2.3 自由锻锻件的结构设计

　　8.3 模锻

　　8.3.1 锤上模锻

　　8.3.2 胎模锻

　　8.3.3 压力机上的模锻

　　8.4 板料冲压

　　8.4.1 冲压设备

　　8.4.2 冲压

　　书名:金属工艺学--普通高等教育“十五”国家级规划教材

　　ISBN:711105933

　　作者:丁德全

　　出版社:机械工业出版社

　　定价:26

　　页数:0

　　出版日期:2004-2-1

　　版次:1

　　开本:16

　　包装:

　　简介:本书是根据国家教委1996年印发的《高等学校工程专科金属工艺学课程基本要求（机械类适用）》并参考各院校专科专业教学改革的经验编写的。对金属工艺学传统课程内容作适当调整与增删。全书内容分为机械工程材料基础、热加工工艺基础和机械加工工艺基础三篇，其中增加了目前正在推广应用的非调质钢、塑料模具钢等新工程材料及工程材料表面处理、胶接、某些冷热加工新工艺技术的内容。本书全面采用截止1996年颁布的国家标准和法定计量单位，介绍了我国新的钢分类标准和冷热加工的有关新工艺标准。"

　　目录:

　　前言

　　绪论

　　第一篇 机械工程材料基础

　　第一章 金属的力学性能

　　第一节 拉伸试验及强度和塑性

　　第二节 硬度

　　第三节 冲击吸收功

　　第四节 疲劳极限

　　第五节 断裂韧度

　　思考题与习题

　　第二章 金属的晶体结构与结晶

　　第一节 金属的晶体结构

　　第二节 金属的实际晶体结构

　　第三节 纯金属的晶体与铸锭

　　第四节 合金的相结构

　　第五节 二元合金相图

　　思考题与习题

　　第三章 金属的塑性变形与再结晶

　　第一节 金属的塑性变形

　　第二节 变形金属在加热时组织和性能的变化

　　第三节 金属的热变形加工

　　思考题与习题

　　第四章 铁碳相图

　　第一节 铁碳合金的组元与基本相

　　第二节 Fe-Fe3C相图分析

　　第三节 典型合金的结晶过程及组织

　　第四节 含碳量与铁碳合金组织及性能的关系

　　第五节 铁碳相图的应用

　　思考题与习题

　　第五章 钢的热处理

　　第一节 钢在加热时的转变

　　第二节 钢在冷却时的转变

　　第三节 钢的普通热处理

　　第四节 钢的表面热处理和化学热处理

　　第五节 热处理新技术简介

　　第六节 热处理工艺的应用

　　思考题与习题

　　第六章 工业用钢

　　第一节 钢的分类和牌号

　　第二节 杂质无线和合金元素在钢中的作用

　　第三节 非合金钢

　　第四节 低合金钢

　　第五节 机械结构用合金钢

　　第六节 合金工具钢和高速工具钢

　　第七节 特殊性能钢

　　思考题与习题

　　第七章 铸铁

　　第一节 概述

　　第二节 铸铁的石墨化

　　第三节 一般工程应用铸铁

　　第四节 特殊性能铸铁

　　思考题与习题

　　第八章 非铁金属材料

　　第一节 铝及其合金

　　第二节 铜及其合金

　　第三节 滑动轴承合金

　　第四节 硬质合金与粉末冶金

　　思考题与习题

　　第九章 非金属材料与复合材料

　　第一节 有机高分子材料基础知识

　　第二节 工程塑料

　　第三节 合成橡胶

　　第四节 胶粘剂与胶接技术

　　第五节 陶瓷材料

　　第六节 复合材料

　　思考题与习题

　　第十章 工程材料的表面处理

　　第一节 概述

　　第二节 气相沉积

　　第三节 化学转化膜技术

　　第四节 电镀和化学镀

　　第五节 涂料与涂装工艺

　　思考题与习题

　　第二篇 热加工工艺基础

　　第十一章 铸造

　　第一节 铸造工艺基础

　　第二节 砂型铸造工艺

　　第三节 铸件的结构工艺性

　　第四节 特种铸造简介

　　思考题与习题

　　第十二章 锻压

　　第一节 概述

　　第二节 自由锻

　　第三节 模锻

　　第四节 板料冲压

　　第五节 锻压新工艺简介

　　思考题与习题

　　第十三章 焊接

　　第一节 概述

　　第二节 熔焊冶金原理

　　第三节 常用焊接方法

　　第四节 焊接应力与变形及其防止措施

　　第五节 常用金属材料的焊接

　　第六节 焊接结构工艺性

　　第七节 焊接质量检验

　　第八节 焊接新技术简介

　　思考题与习题

　　第十四章 机械零件材料和毛坯的选择

　　第一节 机械零件的失效形式

　　第二节 零件材料及毛坯工艺技术选择

　　第三节 典型零件的选材及工艺路线分析

　　思考题与习题

　　第三篇 机械加工工艺基础

　　第十五章 金属切削加工的基础知识

　　第一节 切削运动及切削要素

　　第二节 刀具材料及刀具几何形状

　　第三节 金属的切削过程

　　第四节 切削加工技术经济分析

　　第五节 金属切机床的基础知识

　　思考题与习题

　　第十六章 各种表面的加工方法

　　第一节 外圆表面加工

　　第二节 内圆表面加工

　　第三节 平面加工

　　第四节 螺纹加工

　　第五节 齿轮齿形加工

　　第六节 光整加工

　　第七节 特种加工

　　第八节 零件的结构工艺性

　　思考题与习题

　　第十七章 机械加工工艺过程基本知识

　　第一节 生产过程与工艺过程

　　第二节 生产类型及其工艺特点

　　第三节 工件的定位. 安装与基准

　　第四节 机械加工工艺规程的制订

　　思考题与习题

　　主要参考文献

3．1．5 板料冲压板料冲压是利用冲模，在压力作用下将金属板料进行分离或变形而获得冲压件的方法。板料冲压一般是在室温下进行的，故又称为冷冲压。冷冲压要求金属具有较好的塑性，因此常用材料是低碳钢及有色金属薄板。冲压件的尺寸精度较高，表面光洁，一般不需要经机械加工即可使用，并且其形状可做得很复杂。冲压工艺也是一种生产率很高的加工方法，尽管有时模具结构复杂，制造成本高，但在生产量较大时，仍然是一种较经济的工艺方法，因此广泛地应用于汽车、机器制造、电器仪表及日用品等制造中。本章主要介绍锻造和板料冲压工艺。

3．2 金属的塑性变形压力加工是利用外力使金属产生塑性变形来实现的。塑性变形不仅改变了金属的外形，也改变了金属的内部组织因而也改变了其机械性能。因此金属的塑性变形及变形后组织状况对压力加工生产有营重要意义。

3．2．1 金属塑性变形的实质金属在外力作用下的变形可分为弹性变形和塑性变形。当金属内的应力小于材料弹性极限时，金属仅产生弹性变形，在外力除去后，变形随之消失。当应力大于弹性极限时，将产生塑性变形，外力除去后，形状不能恢复。材料塑性变形时伴随着弹性变形。弹性变形是压力加工时产生形状回弹的原因。单晶体的塑性变形实质上是晶体一部分相对于另一部分沿滑移面产生了相对滑移。滑移后原子处于新的平衡位置，不再恢复原状。多晶体的塑性变形是通过各晶粒的滑移来实现的。晶界与相邻晶粒将对滑移起阻碍作用，因此晶粒愈细，晶粒愈多，晶界面愈长，材料对塑性变形的抗力就愈大，强度就愈高。此外，晶粒愈细，变形可以分布到较多的晶粒中，晶粒间的变形比较均匀，因而减少了应力集中，减缓了裂纹的形成和发展，从而使材料的塑性和韧性也提高。多晶体的塑性变形是逐批发生的。在发生滑移的同时还伴随着晶粒的转动。

3．2．2 塑性变形对金属性能的影响（1）加工硬化与再结晶随着金属塑性变形程度的增加，金属的强度、硬度增加，塑性、韧性下降，这种现象称为加工硬化。图3-8表示常温下塑性变形对低碳钢机械性能的影响。用加工硬化的方法可提高金属材料的强度。对于不能用热处理强化的纯金属及某些合金，这种强化方法显得尤为重要。但由于变形抗力增加，加工硬化对进一步压力加工不利。产生加工硬化的主要原因是塑性变形过程中，滑移面内产生了碎晶和附近晶格被强烈扭曲，增加了进一步滑移的阻力。加工硬化是一种不稳定现象，具有自发回复到稳定状态的倾向，但在常温下不易实现。提高温度，原予活动能量增加，使原子得以回复正常排列，消除了晶格扭曲，可使加工硬化得到部分消除，当温度继续升高，达到该金属的绝对熔化温度的0．4倍时，即开始以某些碎晶或杂质为核心生长新的晶粒，从商消除了加工硬化现象。这一过程称为再结晶，这时的温度称为再结晶温度。利用加热使金属再结晶的热处理称为再结晶退火。实际生产中再结晶退火的加热温度较理论再结晶温度为高（一般约高200～300°C）。金属在再结晶温度以下压力加工，变形后就存在加工硬化组织，这种变形称为冷变形或冷压力加工。金属变形在再结晶温度以上进行，产生的加工硬化随时被再结晶所消除，这种变形称为热变形或热压力加工。（2）纤维组织金属内部晶粒之间总含有一定量的杂质。在塑性变形过程中晶粒被拉长的同时，杂质也一起被拉长。再结晶时晶粒形状发生了改变，但杂质依然呈条状被保留下来，使金属呈现出所谓“纤维组织”（见图3—9）。纤维组织的存在使金属的机械性能呈现明显的方向性，即平行于纤变形前变形后呈纤维组织维方向的强度、塑性和韧性高于垂直纤维方向的相应性能，特别是塑性和韧性的差异尤为明显。纤维组织的稳定性很高，用热处理或其他方法都不能使其消除，但可用压力加工方法改变其方向。因此，在零件设计制造时，应使零件工作时最大正应力方向与纤维方向平行，最大剪应力方向与纤维方向垂直，纤维围绕零件而不被切断。如图3—10所示齿轮毛坯，若用轧制的圆钢直接切下，其纤维方向不利于齿轮的受力情况，如图3一lOa）；如果采用直径较小的圆钢经镦粗后使用，由于镦粗时金属流动，结果改变了原来的纤维组织，使其有利于齿轮的受力情况，如图3—10b）；若用轧制法制作。其纤维基本上沿轮廓分布，最为合理，如图3一lOc）所示。

3．2．3 金属的可锻性金属的可锻性指对材料进行压力加工的难易程度。金属可锻性常用塑性和变形抗力来综合衡量，塑性大，变形抗力小则可锻性好。金属可锻性与金属的化学成分，组织有关。纯金属的可锻性比合金好；固溶体的塑性好，变形抗力小，可锻性也好；而金属化合物塑性差。硬度高，会使合金可锻性降低。在钢中加入合金元素如铬、镍、钼形成图3—10 用不同方法制成的齿轮坯的纤维组织合金钢，会降低塑性增加变形抗力，而使可锻性降低；细晶粒的金属塑性好，但抗力高。金属的可锻性还与压力加工条件有关。加工温度高，变形抗力小，塑性增加，可锻性提高；拉应力使塑性下降，压应力使塑性增加，但变形抗力增大；变形速度增加使再结晶不能即时消除加工硬化，因此可锻性下降，但变形速度达到一定值后，变形所产生的热效应使变形金属的温度明显升高，可锻性因而提高。在常用材料中，铸铁的塑怀很差，不能用于压力加工；低碳钢的塑性好，抗力小，随着含碳量的增加，可锻性下降；不锈钢的塑性好，但抗力大，因而压力加工时能耗较大。

3．2 金属的加热在一定温度范围内，随着温度的升高，金属的塑性提高而变形抗力减小。因此在高温下进行压力加工，可提高材料的可锻性，可用较小的力而产生较大的塑性变形，加工后获得良好的组织。因此加热是压力加工生产中一个重要环节。热压力加工应在合理的温度范围内进行。确定这一温度范围的原则是：保证金属在加工过程中具有较好的可锻性，并尽可能扩大温度范围，以提供充裕的成形加工时间，从而减少加热次数，提高生产率并降低氧化损耗。这一温度范围用始锻温度和终锻温度来表示。始锻温度即开始加工时的温度，也就是允许加热到的最高温度，始锻温度过高就会产生过热甚至过烧缺陷。过热是加热温度超过一定温度时，晶粒急剧长大的现象。过热后的金属晶粒粗大，塑性大为降低。若温度继续升高，则晶界上低熔点杂质开始熔化，晶界发生剧烈氧化，破坏了晶粒之间的联系，使金属失去塑性，在压力作用下被破碎。这种现象称为过烧。过热的金属可以用热处理方法消除，过烧的金属则无法挽救。终锻温度即停止加工时的温度。在保证加工结束前金属还具有足够的塑性，以及结束后能获得较好的再结晶组织前提下，终锻温度应该低，这样就扩大了压力加工温度范围。但终锻温度不能过低，否则，此时金属塑性差，变形抗力大，并可能出现加工硬化。在较低温度下压力加工易出现裂纹。自由锻造是使金属在上下抵铁之间受到冲击力或压力，产生变形而获得锻件的一种锻造方法。坯料变形时在抵铁间自由流动而不受限制，锻件的形状和尺寸主要靠锻工的操作技能来保证。自由锻造分手工锻造和机器锻造两种。前者手工操作，劳动强度大，生产率低，且只能生产小锻件，后者是在空气锤、蒸汽锤、水压机上进行锻造。自由锻生产率低，锻件精度差，形状简单，但其所用设备及工具均有很大的通用性，因而广泛应用于单件及小批生产。而对于大型锻件，自由锻是唯一可行的加工方法。

3．4．1 自由锻造设备自由锻造时所用的设备有两类：一类是产生冲击力的锻锤，如空气锤、蒸汽空气锤；另一类是产生静压力的压力机，如水压机和油压机。空气锤是锻造小型锻件的常用设备，其外形和工作原理如图3一11所示。电动机经由曲轴连杆机构带动压缩缸活塞上下运动，压缩缸内空气通过气阀进入工作气缸，使工作活塞上下运动而完成锻击工件。

第二版前言

本书的第一版是1987年出版的，1992年获国家教委优秀教材二等奖。现根据国家教委最近制定的高等工业学校工程材料及机械制造基础课程教学基本要求，结合我校教学改革的实践，进行了修订、改编。

本书仍然保持金工实习与课堂教学合一的教材体系，重点阐述金属加工的基本知识、基本

工艺及基本原理，叙述详细，理论联系实际，图文结合，便于学生自学。这是一本供非机类各专业在金工实习期间，通过操作实践、参观示范、电教等教学手段，并辅以适当的辅导课，完成金属工艺学学习的基本教材。每章末附有思考与练习题，加强训练，以培养学生思考、分析问题的能力。第二版增加了“材料和毛坯选择”一章。使之具有选择材料、选择加工方法及进行简单工艺分析的初步能力。

由于非机类专业很多，要求不同，为使教材有较大的通用性，在保证教学基本要求的前提

下，拓宽了内容，便于各专业选用。同时，也可供工科类型的职工大学作为课堂教学的教材，或供机械类专业学生在金工实习中参考。

全书名词术语、计量单位、定义符号都采用新的国家标准。

参加本书修订工作的是：朱保养(第1、5章)；周继烈(第2、3章)；李铭棠(第4章)；李凤旺(第6、ll章)；王东升(第7、9、14章)；崔之光(第8、12、15章)；徐志农(第l0、13章)。由王东升负责主编。

在修订过程中，许多同志曾给予支持、帮助并提出宝贵意见，在此表示衷心感谢。

限于编者水平，修订后的教材，难免还有不少缺点和不妥之处，恳切希望广大教师和读者

批评指正。

编者

1995年1 2月

本书的第一版是1987年出版的，1992年获国家教委优秀教材二等奖。现根据国家教委最近制定的高等工业学校工程材料及机械制造基础课程教学基本要求，结合我校教学改革的实践，进行了修订、改编。

本书仍然保持金工实习与课堂教学合一的教材体系，重点阐述金属加工的基本知识、基本

工艺及基本原理，叙述详细，理论联系实际，图文结合，便于学生自学。这是一本供非机类各专业在金工实习期间，通过操作实践、参观示范、电教等教学手段，并辅以适当的辅导课，完成金属工艺学学习的基本教材。每章末附有思考与练习题，加强训练，以培养学生思考、分析问题的能力。第二版增加了“材料和毛坯选择”一章。使之具有选择材料、选择加工方法及进行简单工艺分析的初步能力。

由于非机类专业很多，要求不同，为使教材有较大的通用性，在保证教学基本要求的前提

下，拓宽了内容，便于各专业选用。同时，也可供工科类型的职工大学作为课堂教学的教材，或供机械类专业学生在金工实习中参考。

全书名词术语、计量单位、定义符号都采用新的国家标准。

参加本书修订工作的是：朱保养（第1、5章）；周继烈（第2、3章）；李铭棠（第4章）；李凤旺（第6、ll章）；王东升（第7、9、14章）；崔之光（第8、12、15章）；徐志农（第l0、13章）。由王东升负责主编。

在修订过程中，许多同志曾给予支持、帮助并提出宝贵意见，在此表示衷心感谢。

限于编者水平，修订后的教材，难免还有不少缺点和不妥之处，恳切希望广大教师和读者

本书是为了适应高等职业技术教育发展的需要而编写的机电一体化、数控技术专业规划教材之一。

全书主要内容包括：钢铁材料生产简介、金属的性能、金属的晶体结构与结晶、合金的相结构与相图、铁碳合金、钢的热处理、非合金钢和合金钢、铸铁、非铁金属、粉末冶金、金属表面处理技术简介、非金属材料、铸造、锻压、焊接、金属切削加工基础知识、切削机床的基础知识、各种表面的机械加工、数控加工与特种加工简介、机械加工工艺规程的制订、装配等。本书采用国家最新标准，突出实践性、实用性和先进性。

本教材是机械类、机电类、数控类等专业通用教材，也可作为相关技术人员的参考书。

潘爱民，高级讲师，郑州电子信息中等专业学校机电系主任；景红芹，高级讲师，郑州电子信息中等专业学校机械系主任