內容簡介
機械製造工藝基礎（第3版）《機械製造工藝基礎(第3版)》共12章，主要內容有：切削加工工藝基礎、特種加工工藝基礎、特型表面的加工、常見表面加工方案選擇、數控加工技術、零件表面處理技術、其他新技術新工藝、零件的結構工藝性、零件的製造工藝過程、微細加工與積體電路製造、裝配自動化、新世紀的生產系統與環境保護等。它是多年來生產與科研實踐的結品，是長期教學經驗的積澱。《機械製造工藝基礎(第3版)》條理清楚，邏輯分明，實例較多，圖文並茂，內容翔實得當。
《機械製造工藝基礎(第3版)》是高等工科院校機械製造冷加工部分的課程教材，也可供電視大學、職工大學、函授大學選用，或作為工程技術人員和技術工人的參考書。
《機械製造工藝基礎(第3版)》是按照教育部頒布的課程教學基本要求和重點院校課程改革指南的精神編寫的。這次作為國家“十一五”規劃教材和北京市精品教材予以修訂，將出版以來課程改革中的理念和教學經驗融入其中，在內容和體系方面均有新的突破和創新。
前言
本書是根據2009年教育部工程材料及機械製造基礎課程教學指導組起草並組織專家審查通過的《工程材料及機械製造基礎課程教學基本要求》編寫的。它既是全國高等教育教材建設專業委員會的重點課題“機械加工工藝基礎教材改革研究”和北京市教委教育教學改革跨校重點項目“金工課程改革研究與實踐”成果的體現，也是北京市“十五”重點精品教材立項成果的體現。該教材於1998年首次出版，以其為主教材的立體教材於2001年獲得北京市教學成果二等獎；根據工程技術綜合化的傾向，第2版增加了第10章微細加工與積體電路製造，同時在第9章零件的製造工藝過程中突出了“工件的安裝”和“六點定位原理”。修訂後的第2版於2004年出版，於2006年獲得北京市精品教材稱號，於2008年獲得清華大學優秀教材一等獎。本次修訂則是作為國家級“十一五”規劃教材立項進行的。
從我國製造業的發展脈絡看，我國歷來十分重視設計技術，尤其在仿真技術和數位化設計技術出現後更為突出。實事求是地說，重視設計技術是實現製造現代化所必需的。創新思維的體現，首先在於設計。但使我們憂慮的是，我國長期忽略了製造工藝技術，忽略了工藝技術在製造業中的重要性，忽略了工藝技術對實現我國從製造大國向製造強國轉化中的關鍵作用，對工藝技術的研究與發展缺乏長遠的政策性導向。幾乎與此同時，我國的高校削弱了工藝課程和工藝研究，職業技術學校削弱了工藝實踐，企業削弱了工藝教育和工藝培訓。這使企業有相當數量的先進工藝裝備不僅沒有發揮出應有的潛力，有的連基本功能都難以盡其所用，而由此產生的設備功能性浪費是十分驚人的。更有甚者，在20世紀90年代中期，居然出現一股要取消工藝理論課程的強勁思潮。所幸的是，這股思潮最終逐漸銷聲匿跡。長期輕視工藝技術的結果，必然導致我國的綜合工藝教育、綜合工藝水平和核心工藝技術落後於世界已開發國家，並延誤我國由製造大國向製造強國過渡的時間。
在作者40年的教學與科研生涯中，在設計和工藝兩個技術層面，共主持研製成功數控旋轉電加工工具機、汽車離合器超速試驗機、多功能木材力學試驗機、區域網路條件下的數控線切割二維創新設計與製作系統、12工位數控雷射淬火工具機、數控旋轉超音波加工工具機、游泳訓練水上牽引系統、體質智慧型化測試系統等8台、套先進的設備和系統，深切體會到工藝技術在實現創新設計中所起的十分重要的作用。從課題立項和組織隊伍開始，自己動手設計和操作工具機加工，到生產現場監管重要零件的工藝過程，參加裝配調試，直到最後驗收與鑑定，反覆經歷著一種高水平設備或系統從立項到成功的完整過程，深刻體會到在創新產品研製的成功道路上，設計與工藝所處的同等重要地位和彼此之間的巨大關聯性。
為什麼我國有難以計數的科研成果很難轉化為符合市場需求的產品？其主要原因之一仍然是工藝技術不成熟，很多工藝細節問題沒有得到解決。因此，工藝技術確實是製造領域中的關鍵技術和核心技術。作者主持研製成功的小直徑聚晶金剛石麻花鑽頭和顱內血腫排空器中的超細長不鏽鋼功能螺桿，如果事先沒有研製出相應的先進工藝裝備，其優良的設計只能停留在圖紙階段。因此，沒有過硬的工藝技術，我國研製的設備和國外相比，幾乎不可能解決形似而神不似的尷尬局面。因此，要高速發展我國的機械製造業，在重視設計、材料和管理的同時，必須重視和發展工藝教育，制訂科學合理的工藝政策，倡導一流人才投身於工藝技術的研究與開發。在發展創新設計的同時，積極創新工藝技術。
第3版前言機械製造工藝基礎（第3版）製造中的工藝究竟是什麼？有人認為它是生產過程中一個離散的、經驗的、水平不高的，甚至不屑一顧、不值一談的工作層面。作者認為，這種看法有失偏頗。即使從表面看，製造工藝是利用現有的或需要發展的各種工藝條件，將材料或毛坯轉化為符合圖紙要求的合格零件的過程，是產品質量保證的關鍵環節。即便就此來說，也很值得深究，因為這個轉化過程並不是人們想像的那么簡單。如果從本質看，製造工藝則是生產過程中最活躍的關鍵因素，是通過人這一決定性要素，系統地處理工具機、工件、夾具、刀具、切削運動和切削參數之間的複雜矛盾運動，是在複雜加工條件的諸要素中尋求最佳化解的過程，是提供解決不確定性問題基本思路和方法的一種有效途徑。事實上，我們面對的工藝問題，幾乎都是系統的、綜合的，幾乎沒有簡單的問題。因此，學習工藝理論和工藝知識，參加工藝實踐，不僅可使學生深入了解機械製造的工藝知識和工藝流程，領悟解決複雜性和不確定性問題的思維方法，還是發展創造性思維的重要途徑，而且為學生日後成功地實施創造性設計奠定豐厚的基礎條件。
“機械製造工藝基礎”或“製造工程基礎”是我國高等理工科院校中貫徹和落實工藝教育的一門重要的技術基礎課程。為配合該課程的開設，本教材從1998年第1版開始，就在教材內容和體系上進行了重大改革，使我國高等學校的製造工藝教材，從長期以來的幾乎以機械切削加工為唯一核心內容的工藝基礎，首次拓展為以切削加工和特種加工兩方面為核心內容的工藝基礎；力圖從系統論的角度，將工藝人才、工藝技術、工藝環境、工藝管理和工藝教育緊密結合；希望從認識論的高度來把握各章節間的內部邏輯聯繫，使學生對工藝的理解變得更為容易，學習變得更為主動。
在現階段，數控加工技術已經成為先進制造技術中的基礎性技術。但從切削加工的終端本質看，數控加工技術仍然屬於刀具切削、砂輪磨削這類常規加工技術，仍然屬於機械切削加工。它之所以先進，主要是基於計算機網路和計算機信息技術基礎上的工藝過程自動控制。這樣不僅減少了加工過程中的人工干預，而且減少了加工中工件的反覆安裝、換刀、測量等中間過程。其加工效率和加工穩定性的雙重優勢就凸顯出來。然而，只有特種加工（如放電加工、雷射加工、超音波加工、水射流加工、快速原型製造等），由於其加工機理（屬於非常規加工）的根本性改變，才是具有真正意義上的另一類重要工藝基礎。
第1、2版教材，先後經過12年的使用，再經第3版修訂工作的完成，無論從內容和體系看，將更加趨於成熟與完善。但從發展的眼光看，任何一本精品教材，其本身就是一件永無止境的工作。它必須隨著工藝領域科學技術的發展而發展，必須隨著教育教學改革的進展和人才培養的動態需求而向前演化。
作為第3版，側重從以下三個方面進行修改和充實：
(1) 第5章數控加工技術中增加了在實踐教學中獨立摸索出來的“離散化數控制造系統”內容；
(2) 刪除了膠結技術一節，以避免與材料成形工藝部分的內容重複；
(3) 增加第11章“裝配自動化”，使製造工藝技術更具先進性和完整性。這樣，原教材中的第11章，就調整為第12章。
修訂後的第3版教材，仍然繼承和發展以下主要特色：
(1) 從21世紀培養具有高素質、複合型和創造性的人才需要出發，不僅注重學生獨立獲取知識能力的培養，而且注重綜合素質和創新思維的培養。
(2) 對常規工藝方法精心取捨，比較系統地進行分析與歸納，力求從中提煉出工藝規律，使學生更易於學習與掌握。
(3) 注重吸收本學科新材料、新技術、新工藝、製造系統，以及有關學科的前沿知識，大幅度地更新教材內容，在繼承的基礎上建立起新的教材體系。
(4) 力求正確處理與本教材密切相關的實習、實驗和課堂講課之間的關係，儘可能做到有機結合與避免機械重複。
(5) 教材中的名詞術語採用國家最新標準，文字簡練，插圖豐富，圖文並茂。
(6) 本教材吸收了作者長期教學和科研工作中所取得的一系列成果。
在採用本教材授課的過程中，逐步積累了下列行之有效的教學方法。
(1) 對於教師，在認真備課、講課的基礎上，需要做好下列幾項工作。
① 認真批改作業，並對作業中比較有代表性或典型的問題進行講評；
② 以小組方式，安排綜合性的工藝討論課，給學生留有個人獨立探究與團隊合作的思維碰撞空間；
③ 從工藝裝備和工藝技術的歷史發展，以及從任課教師的科研工作中提煉出一批典型的創新案例，激發和培養學生的創新思維；
④ 對於布置自學的內容，必須安排檢查環節，避免自學流於形式；
⑤ 安排答疑時間，及時解決課堂和作業中的其他問題；
⑥ 關注留學生的學習情況，及時安排答疑甚至補課等。
(2) 對於學生，在學習本課程時，強調完成兩個轉化和一個獨立。
① 角色轉化：由學生轉化為現場工藝師。學生學習知識時，成績有優、良、中、差之分，作業錯了可以重來；作為現場工藝師，卻只有成功與失敗之分，如果錯了，一定會造成損失。因此，在工作中必須體現出強烈的責任感。
② 空間轉化：由圖紙上的平面二維尺寸轉化為空間的三維實際尺寸，以便選擇所需要的工具機設備和工裝和卡具。
③ 獨立完成作業（允許討論和答疑）.
在本教材的編寫中，傅水根為主編、張學政和馬二恩為副主編，北京工業大學王永波為主審。參加本教材編寫工作的教師有：清華大學張學政（第1、4章、第7.1節）、傅水根（第2、5、7章、第9.1節、第10、12章）、馬二恩（第3章、第9.2、9.3節）、李生錄（第6章、第7.2節）、洪亮（第8章）、盧達溶（第9.4節），北京工業大學劉德忠（第11章）。劉宣瑋、裴文中、鍾淑苹等繪製全書插圖。
本教材在編寫和修訂過程中，得到全國高等教育教材建設專業委員會和北京市教委的大力支持，同時吸取了本校和兄弟院校專家、教授的寶貴意見，在此表示由衷的感謝。
由於編者水平有限，懇請讀者對書中存在的錯誤和缺點批評指正。
傅水根2010年5月
目錄
目錄1 切削加工工藝基礎1
1.1 切削加工概述1
1.1.1 切削加工的分類、特點、作用和發展方向1
1.1.2 零件的種類及組成3
1.1.3 工具機的切削運動5
1.1.4 切削加工的階段7
1.2 刀具與刀具切削過程9
1.2.1 刀具9
1.2.2 刀具切削過程15
1.2.3 刀具切削過程中的物理現象16
1.3 磨具與磨削過程19
1.3.1 磨具19
1.3.2 磨削過程21
1.4 普通刀具切削加工方法綜述22
1.4.1 車削加工22
1.4.2 鑽削加工25
1.4.3 鏜削加工28
1.4.4 銑削加工29
1.4.5 刨削加工31
1.4.6 插削加工32
1.4.7 拉削加工33
1.5 磨削加工方法綜述35
1.5.1 普通磨削35
1.5.2 無心磨削37
1.5.3 高效磨削38
1.5.4 砂帶磨削40目錄機械製造工藝基礎（第3版） 1.6 精密加工方法綜述40
1.6.1 刮削41
1.6.2 寬刀細刨41
1.6.3 研磨41
1.6.4 珩磨43
1.6.5 低粗糙度磨削44
1.6.6 超精加工44
1.6.7 拋光45
1.7 加工精度和表面質量46
1.7.1 加工精度46
1.7.2 表面質量47
複習思考題48
本章主要參考文獻49
本章推薦選用教學電視片492 特種加工工藝基礎50
2.1 特種加工概述50
2.2 電火花加工52
2.2.1 電火花加工的原理與特點52
2.2.2 電火花加工的基本工藝規律54
2.2.3 電火花加工的套用範圍57
2.3 電解加工63
2.3.1 電解加工的原理與特點63
2.3.2 電解加工的基本工藝規律64
2.3.3 電解加工的套用範圍66
2.4 超音波加工67
2.4.1 超音波加工的原理與特點68
2.4.2 超音波加工的基本工藝規律68
2.4.3 超音波加工的套用範圍69
2.5 雷射加工71
2.5.1 雷射加工的原理與特點71
2.5.2 雷射加工的套用範圍72
2.6 電子束和離子束加工73
2.6.1 電子束加工73
2.6.2 離子束加工74
2.7 複合加工76
複習思考題78
本章主要參考文獻78
本章推薦選用教學電視片783 特型表面的加工79
3.1 螺紋加工79
3.1.1 概述79
3.1.2 車螺紋82
3.1.3 銑螺紋89
3.1.4 攻螺紋和套螺紋90
3.1.5 磨螺紋91
3.1.6 滾壓螺紋91
3.1.7 電火花加工螺紋92
3.2 齒形加工93
3.2.1 概述93
3.2.2 圓柱齒輪精度簡介96
3.2.3 銑齒97
3.2.4 插齒和滾齒99
3.2.5 齒形精加工103
3.3 成形面加工106
3.3.1 概述106
3.3.2 成形面的加工方法106
複習思考題110
本章主要參考文獻110
本章推薦選用教學電視片1104 常見表面加工方案選擇111
4.1 常見表面的加工方案111
4.1.1 外圓加工方案111
4.1.2 內圓加工方案113
4.1.3 錐面加工方案113
4.1.4 平面加工方案115
4.1.5 螺紋加工方案115
4.1.6 齒形加工方案117
4.2 選擇表面加工方案的依據118
4.3 表面加工方案選用實例123
複習思考題129
本章主要參考文獻129
本章推薦選用教學電視片1295 數控加工技術130
5.1 成組技術130
5.2 數控加工技術133
5.2.1 概述133
5.2.2 數控工具機加工134
5.2.3 離散化數控制造系統138
5.2.4 柔性製造單元和柔性製造系統139
5.2.5 計算機集成製造系統141
5.2.6 智慧型製造技術與智慧型製造系統143
複習思考題144
本章主要參考文獻144
本章推薦選用教學電視片1446 零件表面處理技術145
6.1 概述145
6.2 表面強化處理146
6.2.1 表面機械強化146
6.2.2 表面電火花強化148
6.2.3 表面雷射強化149
6.3 表面電鍍與氧化處理151
6.3.1 電鍍151
6.3.2 表面氧化處理153
複習思考題155
本章主要參考文獻155
本章推薦選用教學電教片1557 其他新技術新工藝156
7.1 直接成形技術156
7.2 少無切削加工159
7.3 水射流切割技術160
7.4 快速雷射原型製造技術163
7.4.1 快速雷射原型製造技術的基本原理163
7.4.2 快速雷射原型製造的技術後盾164
7.4.3 快速雷射原型製造技術的特點和套用165
7.5 精密加工和超精密加工技術166
7.5.1 精密加工和超精密加工概念166
7.5.2 精密加工和超精密加工方法166
複習思考題169
本章主要參考文獻169
本章推薦選用教學電視片1698 零件的結構工藝性170
8.1 零件結構工藝性概念170
8.2 零件結構的切削加工工藝性171
8.3 零件結構的裝配工藝性171
複習思考題185
本章主要參考文獻185
本章推薦選用教學電教片185目錄機械製造工藝基礎（第3版）9 零件的製造工藝過程186
9.1 零件加工工藝的基本知識186
9.1.1 工藝過程的有關概念186
9.1.2 工件的安裝188
9.1.3 六點定位原理190
9.1.4 基準192
9.1.5 定位基準的選擇原則193
9.2 零件加工工藝的制定194
9.2.1 制定零件加工工藝的內容和要求194
9.2.2 制定零件加工工藝的步驟195
9.3 典型零件加工工藝過程197
9.3.1 軸類零件的加工過程197
9.3.2 盤套類零件的加工過程201
9.3.3 支架箱體類零件的加工過程204
9.3.4 切削加工與特種加工綜合工藝例題206
9.4 工藝設計及工藝管理中的技術經濟分析208
9.4.1 機械零件加工工藝成本208
9.4.2 降低工藝成本的途徑210
9.4.3 加強工藝管理215
複習思考題216
本章主要參考文獻217
本章推薦選用的教學電視片21710 微細加工與積體電路製造218
10.1 微細加工技術218
10.1.1 微細加工218
10.1.2 納米技術220
10.2 矽片的製備221
10.3 積體電路製造223
10.3.1 積體電路製造工藝概述223
10.3.2 基本的製造工藝技術223
複習思考題230
本章主要參考文獻23011 裝配自動化231
11.1 緒論231
11.1.1 裝配工藝的發展231
11.1.2 裝配的任務及裝配方法的選擇232
11.1.3 裝配工藝過程的確定234
11.2 給料系統236
11.2.1 給料系統的作用與組成236
11.2.2 零件儲倉238
11.2.3 零件自動定向裝置239
11.2.4 配料241
11.3 裝配連線方法242
11.4 裝配機器人248
11.4.1 概述248
11.4.2 裝配機器人的結構形式249
11.4.3 裝配機器人的控制254
11.5 汽車的自動化裝配256
11.5.1 發動機裝配256
11.5.2 整車裝配258
11.5.3 車輪的自動化裝配260
複習思考題261
本章主要參考文獻26112 新世紀的生產系統與環境保護262
12.1 新世紀的生產系統262
12.1.1 並行工程263
12.1.2 精良生產265
12.1.3 敏捷製造266
12.2 環境保護267
12.2.1 全球性的環境問題268
12.2.2 機械工業的環境污染問題269
12.2.3 哥本哈根世界氣候大會簡介270
12.2.4 認真宣傳和推行ISO 14000系列環境管理國際標準271
複習思考題272
本章主要參考文獻272
