機械製造工藝與裝備

本書根據近年來機械製造技術的發展，以及教育部高等學校機械類專業教學指導委員會推薦的指導性教學計劃，並結合近幾年國防工業院校“機械製造工藝與裝備”類課程的實際教學需要編寫而成。 本書以機械製造工藝、機械製造裝備的基本理論和基本知識為主線，並將與之有關的切削加工原理、增材製造（3D打印）、智能製造等內容進行優化整合。全書共分九章，分別為緒論、金屬切削過程、機械製造中的加工方法及裝備、機械加工工藝規程設計、機床夾具設計、機械加工精度、機械加工錶面質量、機械裝配工藝和先進機械製造技術。

目 錄
第1章　緒論 1
1.1 機械製造技術的發展及其重要性 1
1.1.1 機械製造技術的發展 1
1.1.2 機械製造技術的重要性 1
1.2 製造的基本概念 2
1.3 製造的要素 3
1.4 製造的工藝 5
1.5 製造設備與工具 7
1.6 生產過程、生產類型與工藝過程 7
1.6.1 機械產品生產過程 7
1.6.2 生產綱領與生產類型 8
1.6.3 機械加工工藝過程 10
習題與思考題 12
第2章 金屬切削過程 14
2.1 金屬切削的基本概念 14
2.1.1 切削運動和工件加工錶面 14
2.1.2 切削用量 15
2.1.3 切削層參數 16
2.2 切削刀具基礎 16
2.2.1 刀具構造 16
2.2.2 刀具角度 17
2.2.3 刀具材料 19
2.3 金屬切削過程中的變形 22
2.3.1 切削變形區 22
2.3.2 切屑的形成 22
2.3.3 積屑瘤 24
2.3.4 影響切削變形的因素 25
2.4 切削力與切削熱 25
2.4.1 切削力和切削功率 25
2.4.2 影響切削力的因素 27
2.4.3 切削力計算 28
2.4.4 切削熱 28
2.5 刀具磨損、破損與刀具壽命 29
2.5.1 刀具磨損 29
2.5.2 刀具破損 31
2.5.3 刀具壽命 32
2.6 切削用量和刀具幾何參數的選擇 33
2.6.1 切削用量的選擇 33
2.6.2 刀具幾何參數的選擇 34
2.7 磨削原理 35
2.7.1 磨削運動 35
2.7.2 砂輪的特性和選擇 36
2.7.3 磨削過程 39
2.7.4 磨削力與磨削溫度 40
習題與思考題 40
第3章 機械製造中的加工方法及裝備 42
3.1 機械製造中的切削加工方法 42
3.1.1 車削 42
3.1.2 銑削 43
3.1.3 刨削、鑽削及鏜銷 45
3.1.4 磨削、研磨及珩磨 47
3.1.5 拋光和超精加工 48
3.1.6 齒形加工 49
3.1.7 復合加工 52
3.2 金屬切削機床基礎 54
3.2.1 機床的基本組成 54
3.2.2 機床的運動 55
3.2.3 機床的技術性能指標 55
3.2.4 機床的精度與剛度 56
3.2.5 機床的分類和型號編制 57
3.3 機床的結構和傳動 64
3.3.1 普通機床的結構和傳動 64
3.3.2 數控機床的結構和傳動 74
習題與思考題 77
第4章 機械加工工藝規程設計 79
4.1 機械加工工藝規程設計方法 79
4.1.1 機械加工工藝規程的作用與格式 79
4.1.2 機械加工工藝規程的設計原則、步驟和內容 81
4.2 零件的結構工藝性分析 83
4.2.1 分析零件結構工藝性的一般原則 83
4.2.2 零件結構工藝性定性分析舉例 84
4.3 工件的定位及基準 87
4.3.1 工件的定位 87
4.3.2 基準 96
4.4 工藝路線的制定 97
4.4.1 定位基準的選擇 97
4.4.2 錶面加工方法的選擇 104
4.4.3 典型錶面的加工路線 105
4.4.4 工序順序的安排 108
4.4.5 工序的集中與分散 110
4.4.6 加工階段的劃分 111
4.5 加工餘量與工序尺寸的確定 112
4.5.1 加工餘量的確定 112
4.5.2 工序尺寸的確定 115
4.6 工藝尺寸鏈 117
4.6.1 尺寸鏈的定義、組成及分類 117
4.6.2 直線尺寸鏈的計算 118
4.6.3 工藝尺寸鏈在工藝過程中的應用 121
4.6.4 應用跟蹤法計算工藝尺寸鏈 126
4.6.5 應用概率法計算工藝尺寸鏈 128
4.7 典型零件加工工藝 129
4.7.1 零件分析 129
4.7.2 工藝分析 129
4.7.3 機械加工工藝過程 130
4.8 機械加工生產率和技術經濟分析 133
4.8.1 生產率分析 133
4.8.2 提高生產率的工藝途徑 134
4.8.3 工藝方案的技術經濟分析 137
習題與思考題 140
第5章 機床夾具設計 145
5.1 機床夾具概述 145
5.1.1 機床夾具的功能和組成 145
5.1.2 機床夾具的類型 146
5.2 工件在機床夾具上的定位 147
5.2.1 典型的定位方式、定位元件及裝置 147
5.2.2 定位誤差的分析與計算 154
5.3 工件在機床夾具中的夾緊 160
5.3.1 夾緊力三要素的確定 161
5.3.2 常用夾緊機構 164
5.3.3 其他夾緊機構 169
5.3.4 夾緊機構的動力裝置 173
5.4 機床夾具的其他裝置 175
5.4.1 導向裝置 175
5.4.2 對刀裝置 178
5.4.3 分度裝置 179
5.4.4 對定裝置 179
5.5 各類機床夾具舉例 181
5.5.1 鑽床夾具 181
5.5.2 銑床夾具 183
5.5.3 車床夾具 185
5.5.4 機床夾具設計舉例 186
5.6 航空製造中的典型夾具及設計方法 188
5.6.1 組合夾具 189
5.6.2 柔性夾具 192
5.6.3 柔性多點夾持系統 196
5.6.4 智能夾具 197
習題與思考題 199
第6章 機械加工精度 203
6.1 概述 203
6.2 工藝系統的幾何誤差 205
6.2.1 加工原理誤差、調整誤差和測量誤差 205
6.2.2 機床的幾何誤差 207
6.2.3 刀具的幾何誤差 214
6.2.4 夾具誤差 214
6.3 工藝系統的受力變形 215
6.3.1 工藝系統的剛度 215
6.3.2 工藝系統受力變形對加工精度的影響 217
6.3.3 減小工藝系統受力變形的措施 222
6.3.4 工件內應力引起的變形 224
6.4 工藝系統的受熱變形 226
6.4.1 基本概念 226
6.4.2 工藝系統熱變形對加工精度的影響 228
6.4.3 減小工藝系統熱變形的措施 231
6.5 加工誤差的統計分析 233
6.5.1 加工誤差的性質 233
6.5.2 機械製造中常見的誤差分佈規律 234
6.5.3 分佈圖分析法 237
6.5.4 點圖分析法 240
6.6 提高加工精度的途徑 242
習題與思考題 245

第7章 機械加工錶面質量 249
7.1 機械加工錶面質量的概念 249
7.1.1 錶面層的幾何形貌 249
7.1.2 錶面層材料的物理機械性能 250
7.2 機械加工錶面質量對機器使用性能的影響 250
7.3 影響加工錶面粗糙度的工藝因素及其控制 252
7.3.1 切削加工錶面粗糙度 252
7.3.2 磨削加工錶面粗糙度 253
7.4 影響加工錶面物理機械性能的工藝因素及錶面強化工藝 254
7.4.1 錶面層材料的冷作硬化 254
7.4.2 錶面層材料的金相組織變化 255
7.4.3 錶面層的殘餘應力 255
7.4.4 錶面強化工藝 259
7.5 機械加工過程中的振動及其控制 261
7.5.1 機械加工過程中的振動 261
7.5.2 機械加工過程中振動的控制 261
習題與思考題 264
第8章 機械裝配工藝 267
8.1 裝配與裝配尺寸鏈 267
8.1.1 裝配的概念及裝配精度 267
8.1.2 裝配精度與零件精度間的關系 269
8.1.3 裝配尺寸鏈的概念 270
8.1.4 裝配尺寸鏈的建立及計算 271
8.2 保證裝配精度的裝配方法及其選擇 272
8.2.1 互換法 272
8.2.2 選配法 277
8.2.3 修配法 280
8.2.4 調整法 283
8.2.5 裝配方法的選擇 285
8.3 裝配工藝規程制定 285
8.3.1 制定裝配工藝規程的原則 286
8.3.2 制定裝配工藝規程的原始資料 286
8.3.3 制定裝配工藝規程的內容及步驟 287
8.4 機器結構的裝配工藝性 289
習題與思考題 291
第9章 先進機械製造技術 293
9.1 機械製造工藝的發展特徵 293
9.2 增材製造技術 294
9.2.1 增材製造的原理、優勢及局限 294
9.2.2 增材製造的工藝方法 295
9.3 復合材料製造技術 298
9.3.1 復合材料成型工藝原理與特點 298
9.3.2 復合材料的典型成型工藝 299
9.4 智能製造技術 302
習題與思考題 304
參考文獻 305