工程材料与机械制造基础(上)

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出版者:航空工业出版社
作者:
出品人:
页数:203
译者:
出版时间:1997-05
价格:14.00
装帧:平装
isbn号码:9787801341464
丛书系列:
图书标签:
  • 工程材料
  • 机械制造
  • 基础知识
  • 高等教育
  • 教材
  • 机械工程
  • 材料科学
  • 制造工艺
  • 工程基础
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具体描述

内容提要

本套教程分上、下两册,是在第一版的基础上,结合近年来的教学经验和最新发展,经修订再版的。其中,上册的内容包括金属材料的性能、金属材料的结构与结晶、铁碳合金、钢的热处理、金属材料、非金属材料、工程材料的选择、铸造(液态成形)、锻造(塑变成形)、焊接(连接成形)及毛坯的选择;下册的内容包括互换性原理、切削加工、特种加工、机械加工工艺原理及机械制造现代化。

为使学生获得“材料、工艺、设计、质量控制及管理”的综合知识,本套教材力图将上述内容有机地结合起来,以体现综合、实用、系统、全新的特点。

为增强实用性和适应当前我国工业发展的状况,在修订中适当增加了非金属材料部分和表面保护、表面改性的内容。

本书可作为高等工科院校(含电大、函大、职工大学等)机械类与近机械类专业的教材,也可作为生产及科研部门有关科技人员的参考书或自学读物。

《铸就辉煌:机械制造工艺的精髓与应用》 这是一本深度剖析现代机械制造核心技术的实用指南。本书旨在为读者揭示精密制造的奥秘,涵盖从材料特性到成形工艺,再到质量控制的完整链条,帮助您构建扎实的机械制造知识体系,并将其应用于解决实际生产难题。 第一部分:探寻物质的基石——先进材料的抉择与优化 本部分将带领您走进材料的世界,深入理解各种工程材料的内在属性及其在机械制造中的关键作用。我们不再止步于基础的金属和非金属分类,而是着重探讨具有高性能、特殊功能的先进材料。 高强度合金的奥秘: 深入解析钛合金、镍基高温合金、铝锂合金等在航空航天、汽车制造等领域的应用。我们将详细介绍这些合金的微观结构、相变机理、热处理工艺如何影响其力学性能,例如抗拉强度、屈服强度、疲劳寿命以及高温下的蠕变性能。通过案例分析,展示如何根据具体工况选择最适宜的合金材料,以及如何通过精细的冶炼和加工过程来最大化材料的潜力。 聚合物与复合材料的革新: 探讨高性能工程塑料、特种橡胶以及纤维增强复合材料(如碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料)在轻量化和高性能设计中的崛起。我们将阐述不同增强体与基体材料的界面相容性、固化工艺、铺层设计对最终制品力学性能(如刚度、韧性、耐磨性)的影响。重点关注其在电子电器、医疗器械、体育用品等新兴领域的广泛应用,以及如何通过先进的成形技术(如注塑成型、RTM、缠绕成型)来实现复杂结构的制造。 陶瓷与粉末冶金的独特贡献: 介绍结构陶瓷(如氧化铝、碳化硅)在耐高温、耐磨损、高硬度方面的优势,以及它们在切削工具、轴承、燃烧室等极端环境下的应用。同时,我们将深入研究粉末冶金技术,包括粉末制备、压制成型、烧结等工艺,以及如何通过粉末粒径、合金成分、烧结气氛等参数控制来获得具有优异性能的零件,如硬质合金、粉末锻造件等,这些在模具、耐磨件等领域扮演着重要角色。 材料的表面处理与改性: 除了材料本身,表面处理对于提升零件性能同样至关重要。本部分将详细介绍物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、电镀、阳极氧化、渗氮、渗碳等多种表面处理技术。我们将分析这些技术如何改变材料表面的化学成分、微观结构和物理性质,从而显著提高零件的耐磨性、耐腐蚀性、硬度以及抗疲劳性能。通过实际案例,说明如何根据零件的工作环境和性能要求,选择最有效的表面处理方案。 第二部分:塑造形之艺术——现代制造工艺的深度解析 本部分将聚焦于将材料塑造成预期形状的各类制造工艺,从传统的减材制造到增材制造,再到先进的成形技术,我们将系统性地梳理这些工艺的原理、特点、适用范围及发展趋势。 切削加工的精度之道: 深入探讨车削、铣削、钻削、磨削、镗削等传统切削加工的原理,重点分析刀具材料、刀具几何参数、切削用量(切削速度、进给量、切深)对加工精度、表面粗糙度以及刀具寿命的影响。我们将介绍数控(CNC)技术在提高加工效率和精度方面的关键作用,并探讨高效平面加工、精密孔加工、复杂曲面加工等高级切削技术。 成形技术的多样性: 除了切削,我们还将详述各种非切削的成形技术。 锻造与冲压: 剖析热锻、冷锻、模锻等工艺,强调其对材料晶粒细化、提高强度和韧性的作用,以及在汽车零部件、航空发动机叶片等领域的应用。介绍冲压工艺,包括拉深、弯曲、冲裁等,以及模具设计和材料塑性变形机理对产品质量的影响。 铸造的艺术: 详细介绍砂型铸造、金属型铸造、熔模铸造(失蜡法)、压力铸造等主流铸造工艺。我们将分析浇注系统设计、型砂性能、冷却速率等因素如何影响铸件的组织致密度、气孔、缩孔等缺陷的产生,以及如何通过优化工艺参数获得高质量的铸件,例如航空发动机涡轮叶片、大型机床床身等。 焊接与连接的挑战: 深入研究电弧焊(TIG、MIG/MAG)、电阻焊、激光焊、摩擦搅拌焊等焊接工艺的原理及应用。我们将探讨不同焊接方法的工艺参数控制、热影响区(HAZ)的形成与影响,以及如何保证焊缝的强度、韧性和可靠性,特别是在桥梁、船舶、压力容器等关键结构的制造中。 特种加工的突破: 介绍电火花加工(EDM)、激光加工、水射流切割、超声波加工等特种加工技术。我们将分析其利用物理、化学或能量效应来加工传统方法难以加工的材料(如硬质合金、高强度钢、复合材料)或实现复杂形状的特点。重点关注这些技术在模具制造、微细加工、航空航天零部件制造等领域的独特价值。 增材制造(3D打印)的未来: 聚焦于选择性激光熔化(SLM)、电子束熔化(EBM)、熔融沉积成型(FDM)等主流增材制造技术。我们将深入探讨不同工艺的原理、适用材料、工艺参数对打印件的精度、强度、表面质量的影响。通过丰富的案例,展示增材制造如何实现复杂结构的创新设计、小批量定制生产以及快速原型制造,尤其是在航空航天、医疗器械(如定制假体)、汽车工业等领域带来的颠覆性变革。 第三部分:精益求精——质量控制与智能化制造 在本部分,我们将目光投向如何确保制造过程的可靠性与效率,以及面向未来的智能化制造趋势。 质量检测与测量: 详细介绍各种尺寸、形位、表面质量、内部缺陷的检测技术,包括机械量规、光学测量、三坐标测量机(CMM)、无损检测(UT、RT、MT、PT)等。我们将阐述如何根据零件的精度要求和失效模式,选择合适的检测方法和设备,并理解检测数据的统计分析在过程控制中的意义。 工艺优化与参数控制: 结合实际案例,说明如何通过对制造过程关键参数的理解和控制,实现工艺的稳定与优化。我们将探讨实验设计(DOE)、统计过程控制(SPC)等方法在提高产品一致性和良品率中的作用。 数字化制造与工业4.0: 展望智能制造的未来,介绍计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)、计算机辅助工程(CAE)在设计与制造一体化中的应用。探讨制造执行系统(MES)、企业资源规划(ERP)系统如何协同工作,实现生产流程的数字化管理与追溯。并介绍物联网(IoT)、大数据分析、人工智能(AI)在预测性维护、工艺参数自适应调整等方面的潜力。 本书以其详实的理论阐述、丰富的实例分析以及前瞻性的技术视野,将为您打开一扇通往机械制造世界的大门。无论您是机械工程领域的初学者,还是寻求提升专业技能的工程师,亦或是对现代制造工艺充满好奇的探索者,本书都将是您不可或缺的得力助手。它将帮助您理解“制造”的深刻内涵,掌握“制造”的精湛技艺,并启发您思考“制造”的未来方向。

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目录信息

目录
结论
第一章 工程材料的主要力学性能
1.1 强度与塑性
1.1.1 强度
1.1.2 刚度与弹性模量
1.1.3 塑性
1.2 硬度
1.2.1 布氏硬度(HB)
1.2.2 洛氏硬度(HR)
1.2.3 维氏硬度(HV)
1.3 冲击韧性
1.4 疲劳断裂和疲劳强度
1.5 高温力学性能
1.5.1 蠕变强度
1.5.2 持久强度
1.5.3 高温疲劳
1.6 断裂韧性
1.6.1 断裂韧性的概念
1.6.2 裂纹扩展的基本形式
1.6.3 断裂韧性
1.6.4 断裂K判据
第二章 金属组织结构与塑性变形
2.1 金属的晶体结构
2.1.1 晶体与非晶体
2.1.2 金属键
2.1.3 常见金属的晶体结构
2.1.4 金属的晶体缺陷与强化
2.2 金属的结晶与同素异构转变
2.2.1 金属结晶的过冷现象
2.2.2 金属的结晶过程
2.2.3 晶粒度及其控制
2.2.4 金属的同素异构转变
2.3 合金相结构
2.4 塑性变形和再结晶
2.4.1 金属塑性变形的实质
2.4.2 回复与再结晶
第三章 二元相图与铁碳相图
3.1 二元合金相图
3.1.1 二元合金相图的建立
3.1.2 匀晶相图
3.1.3 共晶相图
3.1.4 共析相图和包晶相图
3.2 铁碳相图
3.2.1 铁碳合金的基本相
3.2.2 Fe-Fe↓3C相图分析
3.2.3 典型合金结晶过程
3.3 相图的应用
3.3.1 判断合金的组织
3.3.2 根据相图分析机械性能
3.3.3 相图与加工工艺之间的关系
第四章 钢的热处理及金属表面处理
4.1 概述
4.2 钢的热处理原理
4.2.1 钢在加热时的组织转变
4.2.2 钢在冷却时的组织与性能转变
4.3 钢的普通热处理工艺
4.3.1 钢的退火与正火
4.3.2 钢的淬火与回火
4.4 钢的表面热处理
4.4.1 表面淬火
4.4.2 化学热处理
4.5 其它热处理工艺
4.5.1 等温淬火
4.5.2 无氧化热处理
4.5.3 强韧化处理
4.6 热处理工序的位置
4.6.1 预先热处理的工序位置
4.6.2 最终热处理的工序位置
4.7 金属的表面处理
4.7.1 金属表面防护
4.7.2 金属的表面改性
第五章 常用工程金属材料
5.1 碳钢
5.1.1 碳钢的分类
5.1.2 普通碳素结构钢
5.1.3 优质碳素结构钢
5.1.4 碳素工具钢
5.1.5 杂质对碳钢性能的影响
5.2 合金钢
5.2.1 合金元素在钢中的作用
5.2.2 合金元素对钢的热处理工艺影响
5.2.3 合金钢的分类
5.2.4 合金钢的牌号
5.2.5 合金结构钢
5.2.6 合金工具钢
5.2.7 不锈钢
5.3 铸铁
5.3.1 白口铸铁
5.3.2 灰口铸铁
5.3.3 球墨铸铁
5.3.4 可锻铸铁
5.3.5 合金铸铁
5.4 硬质合金与高温合金
5.4.1 硬质合金
5.4.2 高温合金
5.4.3 常用高温合金简介
5.5 铝合金
5.5.1 纯铝
5.5.2 铝合金的分类
5.5.3 铝合金的热处理
5.5.4 变形铝合金
5.5.5 铸造铝合金
5.6 纯钛和钛合金
5.7 镁合金
第六章 常用非金属材料和复合材料
6.1 高分子材料基础
6.1.1 概念及名称
6.1.2 高聚物的分子结构和聚集态结构
6.1.3 高分子运动特点及力学性能
6.2 常见高聚物材料应用及成型加工
6.2.1 常见工程塑料性能及选用
6.2.2 常用橡胶材料性能及选用
6.2.3 塑胶制品的成型加工
6.3 其他工程材料简介
6.3.1 聚合物基复合材料
6.3.2 复合材料成型工艺
6.3.3 特种陶瓷和金属基复合材料
6・4 胶粘剂和涂料
6.4.1 胶粘剂和胶接工艺
6.4.2 涂料及涂装工艺
第七章 工程材料的选择
7.1 选材的原则及基本方法
7.2 零件的使用性能与选材
7.2.1 使用性能要求分析
7.2.2 以综合机械性能为主的选材
7.2.3 以耐磨损为主要性能的选材
7.2.4 要求抗蚀性或热强度为主的选材
7.3 零件的工艺性能和选材
7.4 选材的经济性
7.5 典型零件选材举例
7.5.1 飞机起落架
7.5.2 发动机涡轮轴
7.5.3 冷冲模具
第八章 铸造
8.1 概述
8.1.1 铸造
8.1.2 铸造工艺分类
8.1.3 铸造的特点
8.2 铸造合金的铸造性能
8.2.1 合金的流动性
8.2.2 合金的收缩
8.2.3 合金的吸气性和偏析
8.3 常用铸造合金
8.3.1 铸铁
8.3.2 铸钢
8.3.3 铸造铝合金
8.3.4 其他铸造合金
8.4 铸造工艺方法
8.4.1 砂型铸造
8.4.2 金属型铸造
8.4.3 压力铸造
8.4.4 熔模铸造
8.4.5 离心铸造
8.4.6 其他铸造方法
8.4.7 铸造方法的比较和选择
8.5 铸件结构工艺性
8.5.1 铸造工艺对铸件结构的要求
8.5.2 合金铸造性能对铸件结构的要求
8.6 铸造工艺设计
8.6.1 确定浇注位置
8.6.2 选择分型面
8.6.3 确定工艺参数
8.6.4 铸造工艺设计实例
8.7 铸件质量检验
第九章 锻压
9.1 概述
9.2 锻压加工基础
9.2.1 金属材料的冷、热变形
9.2.2 锻造加工对金属材料的影响
9.2.3 金属的可锻性
9.2.4 锻件的加热和冷却
9.3 自由锻
9.3.1 自由锻设备
9.3.2 自由锻基本工序
9.3.3 自由锻件的结构工艺性
9.3.4 自由锻工艺规程
9.3.5 高合金钢及有色金属锻造特点
9.4 模锻
9.4.1 锤上模锻
9.4.2 曲柄压力机上模锻
9.4.3 精密模锻
9.4.4 胎模锻
9.5 冲压
9.5.1 冲压设备简介
9.5.2 板料冲压的基本工序
9.5.3 冲孔和落料
9.5.4 拉深
9.5.5 冲压件的结构工艺性
9.6 其他压力加工方法介绍
9.6.1 轧制
9.6.2 挤压
9.6.3 拔制
9.6.4 超塑性成形
9.6.5 粉末冶金
第十章 焊接
10.1 焊接原理
10.1.1 焊接的本质及其分类
10.1.2 焊接的特点
10.1.3 焊接组织与性能
10.1.4 焊接应力与变形
10.2 熔化焊
10.2.1 手工电弧焊
10.2.2 其他熔焊方法
10.3 压力焊
10.3.1 电阻焊
10.3.2 对焊
10.3.3 其他压力焊方法
10.4 钎焊
10.4.1 钎焊原理
10.4.2 钎焊的特点及分类
10.5 常用金属的可焊性
10.5.1 金属的可焊性
10.5.2 常用金属的可焊性
10.6 焊接结构工艺性
10.6.1 焊接接头的设计
10.6.2 焊接的设计原则
第十一章 毛坯的选择
11.1 毛坯的确定
11.1.1 影响毛坯选择的因素
11.1.2 检验毛坯选择是否合理的标准
11.2 铸造毛坯
11.2.1 铸造毛坯的选用条件
11.2.2 铸造毛坯举例
11.2.3 箱体、壳体、机座类零件(主要为铸造毛坯)
11.3 锻造毛坯
11.3.1 锻造毛坯的使用条件
11.3.2 锻造毛坯举例
11.3.3 轴、齿轮类零件(主要为锻造毛坯)
11.4 焊接毛坯
11.4.1 焊接毛坯选用注意事项及举例
11.4.2 容器、框架类零件(主要用焊接件)
11.5 毛坯选择举例
习题与思考题
附录:硬度与强度换算表
参考文献
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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作为一个非工科背景的读者,我拿到这本书时,内心是有些忐忑的,担心会完全看不懂。但这本书的叙事方式和讲解的逻辑性,彻底打消了我的顾虑。作者显然非常有耐心,他从最基础的概念入手,一步一步地引导读者进入工程材料和机械制造的世界。我喜欢书中那种层层递进的讲解方式,比如在介绍完不同金属的性能特点后,会立刻引申到它们在实际应用中的选择,以及为什么某种材料适合做某种零件。对于机械制造工艺,作者也安排得非常合理,从最原始的手工操作,到现代化的自动化生产,都进行了清晰的梳理。书中不仅讲解了“是什么”,更注重讲解“为什么”,让我理解每一个工艺选择背后的考量。阅读过程中,我感觉自己就像是在和一个经验丰富的工程师进行对话,从他那里学习如何分析问题、解决问题。这本书对我来说,不仅仅是知识的获取,更是一种思维方式的启发。

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我一直对工程领域抱有浓厚的兴趣,但苦于没有系统的入门知识。《工程材料与机械制造基础(上)》的出现,简直是为我量身定做的。这本书的优点在于它真正做到了“化繁为简”,将那些听起来高深莫测的工程术语和原理,用一种非常容易理解的方式呈现出来。比如,书中在讲解金属材料的晶体结构时,并没有陷入过于理论化的描述,而是通过生活中的例子,比如砖块堆砌的方式,来帮助读者建立空间想象。对于机械制造的部分,作者更是细致入微,从最基本的切削原理到复杂的装配技术,都进行了详细的阐述。让我印象深刻的是,作者在介绍不同加工刀具的几何形状时,不仅仅给出了参数,还解释了这些参数如何影响切削力和表面粗糙度,这让我明白每一个细节的设计都蕴含着深刻的工程智慧。这本书为我打开了一扇通往机械世界的大门,让我对身边的各种机械设备有了全新的认识和理解。

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拿到这本书,我本来以为它会是一本纯粹的技术手册,枯燥乏味,充斥着各种公式和图表。然而,翻开第一页,我立刻被吸引住了。作者的语言风格非常生动有趣,就像在听一位经验丰富的老师在娓娓道来,把那些原本复杂的工程概念解释得通俗易懂,甚至带上了一点幽默感。我尤其喜欢其中对不同材料特性的类比,比如将钢的韧性比作“越压越有韧劲的面团”,一下子就把抽象的力学性能具象化了。书中还穿插了不少历史故事,讲述了各种材料和制造工艺是如何在人类文明的发展进程中扮演重要角色的,这让我对工程科学不再仅仅停留在“怎么做”的层面,而是开始思考“为什么这样做”以及“它如何改变了我们的世界”。读这本书的时候,我经常会不自觉地停下来,回味作者的讲解,然后又被下一个章节的新鲜内容所吸引。它不仅仅是一本教材,更像是一扇窗户,让我得以窥见一个充满智慧和创造力的工程世界。

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这本书的内容深度和广度都远超我的预期,尤其是它在材料科学和制造工艺之间建立的联系,让我耳目一新。我原本以为这会是两本独立的书,但作者巧妙地将它们融为一体,展现了材料的内在属性如何决定了其在不同制造过程中的表现,以及制造工艺反过来如何影响甚至改变材料的性能。书中对一些关键材料的深入剖析,例如合金的强化机制,以及不同热处理工艺对材料性能的显著影响,让我对金属材料有了更深刻的认识。而在机械制造方面,作者则不拘泥于单一的工艺介绍,而是展现了不同制造方法之间的相互关系和互补性,例如为什么在某些场合需要采用切削加工,而另一些场合则更适合采用成形加工。这本书的阅读体验非常流畅,作者的笔触严谨又不失活力,让我能够沉浸其中,不断地探索和学习。它不仅填补了我对工程材料与机械制造基础知识的空白,更激发了我对这个领域的进一步研究兴趣。

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这本书的编排和内容深度真的让我感到惊喜。我原本以为“基础”这两个字意味着浅尝辄止,但实际上,它在每一项内容的处理上都显得非常扎实。对于一些关键的机械制造过程,比如铸造、锻造、焊接等,作者并没有简单地罗列步骤,而是深入剖析了其背后的原理,包括材料在高温、高压下的行为变化,以及各种工艺参数对最终产品质量的影响。书中大量精美的插图和流程图,使得理解过程变得异常直观,我甚至可以想象出每一个工序在实际生产线上的样子。另外,我特别赞赏书中对现代制造技术的介绍,例如数控加工和3D打印,它并没有将这些前沿技术当作遥不可及的概念,而是通过清晰的解释,让我明白它们是如何建立在经典制造原理之上的,并且展现了它们在提升效率、精度和创新性方面的巨大潜力。总而言之,这本书的实用性和前瞻性都做得非常到位,既有坚实的基础,又不乏对未来的展望。

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