机械工程实训

1 工程材料基础知识1

1.1 工程材料概述及分类1

1.2 金属材料的基本性能1

1.2.1 金属材料的力学性能1

1.2.2 金属材料的物理、化学及工艺性能3

1.3 常用金属材料及其牌号3

1.3.1 工业用钢3

1.3.2 铸铁5

1.3.3 非铁金属6

1.4 钢铁材料的常用鉴别方法7

1.4.1 火花鉴别法7

1.4.2 色标鉴别法8

1.5 非金属材料及其在工程上的应用9

复习思考题11

2 钢的热处理12

2.1 概述12

2.2 钢的热处理工艺12

2.3 热处理新技术14

复习思考题15

3 铸造 16

3.1 概述16

3.2 砂型铸造16

3.2.1 型（芯）砂17

3.2.2 造型18

3.2.3 造芯方法及浇注系统24

3.2.4 合型26

3.2.5 金属的熔炼和浇注27

3.2.6 铸件的落砂、清理和缺陷分析27

3.3 特种铸造及铸造新工艺29

3.3.1 熔模铸造29

3.3.2 金属型铸造30

3.3.3 压力铸造30

3.3.4 离心铸造31

3.3.5 实型铸造32

复习思考题33

4 锻压成形34

4.1 概述34

4.2 锻造生产过程34

4.2.1 坯料加热34

4.2.2 锻件的冷却36

4.2.3 热处理37

4.3 自由锻37

4.3.1 自由锻工具与设备37

4.3.2 自由锻工序38

4.3.3 典型自由锻锻件生产工艺实例43

4.4 模锻与胎模锻45

4.4.1 模锻45

4.4.2 胎模锻46

4.5 板料冲压46

4.5.1 板料冲压的特点和应用46

4.5.2 冲压设备47

4.5.3 板料冲压的基本工序48

复习思考题49

5 焊接 50

5.1 概述50

5.2 焊接工艺基础51

5.3 常用焊接材料54

5.4 熔焊方法56

5.4.1 手工电弧焊56

5.4.2 气焊59

5.4.3 气体保护焊61

5.4.4 埋弧自动焊62

5.5 现代先进的焊接方法63

5.5.1 等离子弧焊接63

5.5.2 电子束焊64

5.5.3 激光焊接65

5.6 切割66

5.6.1 等离子弧切割66

5.6.2 激光切割66

5.7 焊接变形和焊接缺陷66

5.8 焊接检验68

复习思考题70

6 切削加工的基本知识71

6.1 切削加工概述71

6.2 切削运动和切削用量72

6.2.1 切削运动72

6.2.2 切削用量72

6.2.3 切削层参数73

6.3 刀具材料及刀具的几何形状73

6.3.1 刀具材料73

6.3.2 刀具的几何形状75

6.4 金属切削机床的分类与编号78

6.5 常用量具及其使用方法80

6.5.1 游标卡尺80

6.5.2 百分尺81

6.5.3 塞尺83

6.5.4 直角尺83

6.5.5 刀口尺83

6.5.6 光滑极限量规84

6.5.7 百分表84

6.5.8 万能角度尺85

6.6 零件加工质量及检测方法86

6.6.1 精度86

6.6.2 表面粗糙度90

复习思考题91

7 车削加工92

7.1 概述92

7.2 车床93

7.2.1 车床的型号及组成93

7.2.2 车床的传动系统94

7.2.3 车床的维护保养和安全操作规程94

7.3 车刀95

7.3.1 车刀的种类和结构形式95

7.3.2 车刀的刃磨96

7.3.3 车刀的安装96

7.4 工件安装及所用附件97

7.4.1 三爪自定心卡盘安装工件97

7.4.2 四爪单动卡盘安装工件98

7.4.3 双顶尖安装工件98

7.4.4 心轴安装工件99

7.4.5 花盘安装工件100

7.4.6 中心架和跟刀架的使用100

7.5 车床操作基础101

7.5.1 刻度盘的使用101

7.5.2 粗车与精车102

7.5.3 试切方法及步骤103

7.6 车削加工103

7.6.1 车外圆和台阶103

7.6.2 车端面104

7.6.3 孔加工105

7.6.4 切槽和切断106

7.6.5 车锥面107

7.6.6 车回转成形面108

7.6.7 车螺纹109

7.6.8 滚花112

7.7 典型零件的车削工艺112

复习思考题114

8 钳工与产品拆装115

8.1 概述115

8.1.1 工艺特点及其应用范围115

8.1.2 常用设备115

8.2 划线117

8.2.1 划线的用途和方法117

8.2.2 划线工具和划线实例118

8.3 锯削120

8.4 锉削122

8.4.1 锉刀结构及种类122

8.4.2 锉削质量检查方法124

8.5 钻孔、扩孔和铰孔124

8.5.1 钻孔124

8.5.2 扩孔126

8.5.3 铰孔126

8.6 螺纹加工127

8.6.1 攻螺纹127

8.6.2 套螺纹129

8.7 装配与拆卸130

8.7.1 装配概述130

8.7.2 装配过程及装配工作130

8.7.3 装配实例132

8.7.4 常用轴承的装配方法132

8.7.5 机器的拆卸132

复习思考题133

9 铣削、刨削、磨削和精密加工134

9.1 铣削加工134

9.1.1 铣削运动及铣削要素134

9.1.2 铣床及其附件135

9.1.3 铣削加工方法138

9.2 刨削加工142

9.2.1 刨床及刨削工作142

9.2.2 插削和拉削145

9.3 磨削加工147

9.3.1 普通磨削147

9.3.2 磨削加工152

9.3.3 高效磨削工艺156

9.4 精密加工158

9.4.1 刮削158

9.4.2 研磨160

9.4.3 其他精密加工简介160

复习思考题161

10 数控加工技术163

10.1 数控加工概述163

10.1.1 概述163

10.1.2 数控加工的特点163

10.1.3 数控机床的工作原理164

10.1.4 数控机床的组成及分类164

10.1.5 数控机床的坐标系166

10.1.6 数控编程基础168

10.2 数控车削加工171

10.2.1 数控车床简介171

10.2.2 数控车削加工工艺过程171

10.2.3 数控车床手工编程172

10.2.4 综合实例176

10.2.5 数控车床自动编程177

10.2.6 数控车床加工操作178

10.3 数控铣削加工180

10.3.1 数控铣床简介180

10.3.2 数控铣削加工工艺基础182

10.3.3 数控铣削手工编程184

10.3.4 数控铣床操作面板的功能与使用189

10.4 加工中心192

10.4.1 加工中心的分类193

10.4.2 加工中心的主要加工对象193

10.4.3 刀库与刀具交换装置194

10.4.4 加工编程实例195

复习思考题196

11 特种加工197

11.1 概述197

11.2 电火花加工198

11.2.1 电火花加工的基本原理198

11.2.2 电火花成形加工的基本条件199

11.2.3 电火花成形机床简介199

11.2.4 电火花成形加工的精度和表面质量200

11.2.5 电火花成形加工的工艺特点和应用201

11.3 数控电火花线切割加工201

11.4 激光加工202

11.5 超声波加工204

11.6 电解加工 206

11.7 电子束加工207

11.8 离子束加工208

11.9 水喷射加工209

复习思考题210

12 粉末冶金与非金属材料成形工艺211

12.1 粉末冶金成形工艺211

12.1.1 粉料制备212

12.1.2 粉末成形方法212

12.1.3 烧结215

12.1.4 后处理216

12.2 塑料成形工艺216

12.2.1 注射成形216

12.2.2 挤出成形218

12.2.3 模压成形219

12.2.4 压注成形220

12.2.5 真空成形220

12.2.6 吹塑成形220

12.3 橡胶成形工艺221

12.3.1 橡胶的模压成形222

12.3.2 压延成形222

12.3.3 注射成形223

12.4 陶瓷材料的成形工艺223

12.4.1 注浆成形224

12.4.2 可塑成形224

12.4.3 压制成形224

12.5 复合材料的成形工艺225

12.5.1 树脂基复合材料成形225

12.5.2 金属基复合材料成形228

12.5.3 陶瓷基复合材料成形229

复习思考题229参考文献

本书根据教育部颁布的“工程材料及机械制造基础”的教学基本要求，并结合有关高校工程训练中心的实训情况及作者多年的教学实践编写而成，全书共12章，内容包括工程材料基础知识，钢的热处理，铸造，锻压成形，焊接，切削加工的基本知识，车削加工，钳工与产品拆装，铣削、刨削、磨削和精密加工，数控加工技术，特种加工，粉末冶金与非金属材料成形工艺等。本书可作为高等工科院校机类、近机类专业使用的教材，也可作为高职和成人教育等学校工科学生使用和参考的教材。

我们知道，大学、大专和高职高专都设有各种各样的实验室。其目的是通过这些教学实验，使学生不仅能比较深入地掌握书本上的理论知识，而且能够掌握实验仪器的操作方法，领悟实验中所蕴涵的科学方法。但由于教学实验与工程训练存在较大的差别，因此，如果我们的大学生不经过工程训练这样一个重要的实践教学环节，当毕业后步入社会时，就有可能感到难以适应。
对于工程训练，我们认为这是一种与社会、企业及工程技术的接口式训练。在工程训练的整个过程中，学生所使用的各种仪器设备都是来自社会企业的产品，有的还是现代企业正在使用的主流产品。这样，学生一旦步入社会，步入工作岗位，就会发现他们在学校所进行的工程训练，与社会企业的需求具有很好的一致性。另外，凡是接受过工程训练的学生，不仅为学习其他相关的技术基础课程和专业课程打下了基础，而且同时具有一定的工程技术素养，开始走向工程了。这样就为他们进入社会与企业，更好地融入新的工作群体，展示与发挥自己的才能创造了有利的条件。
近10年来，国家和高校对工程实践教育给予了高度重视，我国的理工科院校普遍建立了工程训练中心，拥有前所未有的、极为丰厚的教学资源，同时面向大量的本科学生群体。这些宝贵的实践教学资源，像数控加工、特种加工、先进的材料成形、表面贴装、数字化制造等硬件和软件基础设施，与国家的企业发展及工程技术发展密切相关。而这些涉及多学科领域的教学基础设施，又可以通过教师和其他知识分子的创造性劳动，转化和衍生出为适应我国社会与企业所迫切需求的课程与教材，使国家投入的宝贵资源发挥其应有的教育教学功能。
为此，本系列教材的编审，将贯彻下列基本原则：
（1）努力贯彻教育部和财政部有关“质量工程”的文件精神，注重课程改革与教材改革配套进行。
（2）要求符合教育部工程材料及机械制造基础课程教学指导组所制定的课程教学基本要求。
（3）在整体将注意力投向先进制造技术的同时，要力求把握好常规制造技术与先进制造技术的关联，把握好制造基础知识的取舍。
（4）先进的工艺技术，是发展我国制造业的关键技术之一。因此，在教材的内涵方面，要着力体现工艺设备、工艺方法、工艺创新、工艺管理和工艺教育的有机结合。
（5）有助于培养学生独立获取知识的能力，有利于增强学生的工程实践能力和创新思维能力。
（6）融汇实践教学改革的最新成果，体现出知识的基础性和实用性，以及工程训练和创新实践的可操作性。
（7）慎重选择主编和主审，慎重选择教材内涵，严格按照和体现国家技术标准。
（8）注重各章节间的内部逻辑联系，力求做到文字简练，图文并茂，便于自学。
本系列教材的编写和出版，是我国高等教育课程和教材改革中的一种尝试，一定会存在许多不足之处。希望全国同行和广大读者不断提出宝贵意见，使我们编写出的教材更好地为教育教学改革服务，更好地为培养高质量的人才服务。