金属切削加工 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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作者:夏建刚

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价格:19.00元

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isbn号码:9787562446255

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• 金属切削
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《金属塑性成形原理与应用》 内容简介： 本书深入探讨金属材料在受外力作用下发生永久变形的原理，并系统介绍各种主要的塑性成形工艺及其在工业生产中的广泛应用。全书旨在为读者提供一个全面、扎实的金属塑性成形理论基础，并结合实际案例，帮助读者理解工艺选择、参数控制以及产品质量保证的关键要素。 第一章 金属塑性变形的基础理论 本章首先从微观层面剖析金属材料的晶体结构，介绍晶格、晶界、位错等概念，为理解宏观塑性变形奠定基础。随后，详细阐述金属塑性变形的宏观力学规律，包括应力-应变关系、屈服准则（如冯·米塞斯准则、特雷斯卡准则）、强化机制（如固溶强化、位错强化、晶界强化）以及应变硬化现象。通过介绍流变应力、加工硬化指数等关键参数，使读者能够定量地描述金属在塑性变形过程中的力学行为。本章还将探讨温度、应变速率对金属塑性变形的影响，分析高温加工的特点以及高速变形对材料性能的改变。此外，还将涉及金属内部应力状态的分析，为理解复杂成形过程提供必要的力学工具。 第二章 压力加工工艺概述 本章对压力加工这一大类塑性成形方法进行宏观介绍。压力加工是指利用外力使金属材料产生塑性变形，从而获得所需形状、尺寸和性能的工件。本章将分类介绍主要的压力加工工艺，包括但不限于锻造、轧制、挤压、拉伸、弯曲、冲压等。对于每种工艺，将简要说明其基本原理、工艺特点、适用范围以及优缺点。通过对这些工艺的初步了解，读者可以对金属塑性成形技术形成一个整体的认识，并为后续章节对具体工艺的深入学习做好准备。本章还将强调压力加工在现代制造业中的重要地位，以及其在提高材料利用率、改善材料性能、降低生产成本等方面的优势。 第三章 锻造工艺 锻造是利用锤、模或压力机，通过冲击或压力使金属发生塑性变形的工艺。本章将对锻造进行系统阐述。首先，介绍自由锻（如手工锻、机器模锻）和模锻（如闭式模锻、开式模锻）的基本原理和工艺流程。重点分析不同类型锻造设备（如蒸汽锤、空气锤、曲柄压力机、摩擦压力机、液压压力机）的结构特点和适用范围。深入探讨锻造过程中金属的变形规律，包括镦粗、拔长、冲孔、弯曲等基本工序的变形机理。本章还将详细讲解模具设计的基本原则，包括分模线设计、拔模斜度、圆角半径、加强筋等，并分析模具材料的选择和热处理工艺。此外，还将介绍锻造的加热要求（温度、保温时间、气氛保护）、锻件的质量要求（形状精度、尺寸精度、表面质量、内部组织）以及锻造缺陷的产生原因及防止措施。最后，将结合汽车零部件、航空发动机零件等典型锻件的生产案例，说明锻造工艺的实际应用。 第四章 轧制工艺 轧制是利用一对或多对旋转轧辊之间的压力使金属发生塑性变形的工艺。本章将深入讲解轧制技术。首先，介绍板带材轧制、型材轧制、管材轧制等主要轧制类型。详细阐述轧辊结构、轧机类型（如平辊轧机、斜辊轧机、三辊轧机、连续轧机、可逆轧机）以及轧制过程中的金属流动规律。重点分析轧制过程中产生的应力状态和变形特点，包括咬入角、轧制力、轧制矩、轧件的横向变形等。本章还将深入探讨轧制参数的控制，如轧辊转速、轧制温度、轧件的道次压下量、轧制道次等，以及这些参数对轧制产品质量的影响。同时，还将介绍轧制过程中的缺陷，如带状组织、裂纹、氧化皮等，并提出相应的预防和改进措施。此外，还将讨论轧制技术的先进发展，如计算机控制轧制、智能轧制系统以及微合金化钢的轧制等。 第五章 挤压工艺 挤压是将金属毛坯置于封闭的模具腔内，通过挤压杆施加压力，使金属在压力作用下从模具的挤压孔中挤出，从而获得所需形状的工件的工艺。本章将全面介绍挤压工艺。根据挤压方向，详细区分正向挤压、反向挤压和联合挤压的原理和特点。介绍不同类型的挤压设备（如卧式挤压机、立式挤压机）及其工作原理。深入分析挤压过程中金属的流动状态，包括变形区、流动应力以及表面摩擦的影响。重点讲解挤压工艺参数的选择，如挤压比、挤压速度、挤压温度、润滑剂等，以及它们对挤压产品质量（如表面光洁度、尺寸精度、内部组织）的影响。本章还将讨论挤压过程中可能出现的缺陷，如层状撕裂、中空、内折等，并分析其产生的原因和避免方法。最后，将列举铝型材、铜管、钢管等典型挤压产品的生产实例，展示挤压工艺的广泛应用。 第六章 冲压工艺 冲压是利用模具和冲压设备，通过压力使金属板材发生分离或塑性变形的工艺。本章将详细介绍冲压技术。首先，区分冲压的两种基本工序：分离工序（如落料、冲孔）和塑性变形工序（如弯曲、拉深、翻边、胀形）。深入讲解各种冲压工序的工艺原理，包括分离过程中的断裂机理、弯曲时的回弹现象、拉深时的起皱和撕裂等。本章还将重点分析模具设计的基本要素，如凹模和凸模的设计、间隙的选取、卸料板、推件器等。介绍不同类型的冲压设备，如普通压力机、高速压力机、伺服压力机等。讨论冲压工艺参数的优化，如送料速度、模具间隙、润滑条件等，以及它们对冲压件质量（尺寸精度、形状精度、表面质量）的影响。此外，还将介绍冲压过程中常见的缺陷，如毛刺、裂纹、起皱、拉延不足等，并分析其产生原因及解决对策。最后，通过汽车车身覆盖件、电子产品外壳等案例，说明冲压工艺在现代制造业中的重要作用。 第七章 拉伸与弯曲工艺 本章将对拉伸和弯曲这两种在金属加工中应用极为广泛的塑性成形工艺进行更细致的探讨。 7.1 金属拉伸工艺 拉伸是将金属板材或管材在模具作用下，使其产生塑性变形，从而获得具有特定形状和尺寸的工件的工艺。本章将深入讲解拉伸的基本原理，包括单向拉伸和拉深（圆形件、方形件）。详细分析拉伸过程中金属材料的流动路径、应力分布以及变形规律。重点介绍拉伸过程中可能出现的关键问题，如起皱（在凸模圆角处）和撕裂（在凹模刃口处），并分析其产生的原因，如材料塑性不足、模具设计不当、润滑不良等。本章还将详细介绍影响拉伸质量的关键工艺参数，包括拉伸比、压边力、模具间隙、拉伸速度、材料厚度等，并提供优化这些参数以获得高质量拉伸件的方法。还会讨论拉伸过程中可能采用的辅助措施，如使用压料筋、润滑剂、预拉伸等。最后，通过汽车油箱、厨具、灯具等典型拉伸件的生产案例，展示拉伸工艺的实际应用。 7.2 金属弯曲工艺 弯曲是将金属板材或型材使其产生永久性角度变形的工艺。本章将深入讲解弯曲的基本原理，包括V形弯曲、U形弯曲、边缘弯曲等。重点分析弯曲过程中金属的变形机理，包括中性层的位置、回弹现象的产生以及影响回弹的因素（如材料的屈服强度、弹性模量、弯曲半径、弯曲角度等）。本章还将详细介绍弯曲工艺参数的选择，如模具间隙、弯曲半径、弯曲角度、模具设计等，并说明如何通过调整这些参数来控制回弹，提高弯曲件的精度。此外，还将讨论弯曲过程中可能出现的缺陷，如裂纹、起皱、表面划伤等，并提供相应的预防和解决措施。本章还将涉及复杂弯曲成形，如多步弯曲、滚压弯曲等。通过汽车底盘件、航空结构件等典型弯曲件的生产案例，说明弯曲工艺的实际应用。 第八章 金属塑性成形过程中的材料行为与质量控制 本章将从更宏观的视角，系统性地探讨金属塑性成形过程中材料的内在变化以及如何实现有效的质量控制。 8.1 金属塑性变形的组织与性能变化 深入分析金属在塑性变形过程中，其微观组织（如晶粒形貌、取向、位错密度、相分布等）和宏观性能（如强度、塑性、韧性、硬度、疲劳性能、耐磨性等）所发生的系统性变化。阐述加工硬化、动态回复、动态再结晶等高温塑性变形过程中的组织演变机制，以及这些组织变化对材料最终性能的影响。分析不同成形工艺（如锻造、轧制、挤压、冲压）在组织和性能上带来的独特效应，以及如何通过工艺优化来调控材料的显微组织，从而获得期望的材料性能。例如，如何通过锻造的纤维流线来提高零件的强度和韧性，如何通过轧制来实现晶粒细化以改善材料的综合性能。 8.2 塑性成形中的缺陷分析与控制 系统梳理和分析各种常见的金属塑性成形缺陷，包括但不限于： 表面缺陷： 氧化皮、划伤、擦伤、麻点、龟裂、折叠等。 尺寸与形状缺陷： 尺寸超差、变形不均、翘曲、扭曲、回弹超差、波浪等。 内部缺陷： 疏松、气孔、夹杂物、裂纹、分层、未焊透（对于焊接与成形结合的工艺）等。 组织缺陷： 带状组织、粗大晶粒、应力集中、残余应力过大等。 深入分析这些缺陷的产生根源，通常涉及材料本身的内在因素、模具设计与制造的偏差、工艺参数的设置不当、设备操作的失误、润滑与冷却条件的不足等。在此基础上，提出针对性的质量控制和预防措施，包括但不限于： 材料选择与预处理： 合理选择具有良好塑性、均匀性的原材料，进行必要的退火、均质化处理。 模具设计与制造： 精确设计模具结构，保证足够的拔模斜度、合理的圆角半径、精确的间隙和配合，采用耐磨、高强度的模具材料，并进行精确的加工和热处理。 工艺参数优化： 根据材料特性和产品要求，精确控制加热温度、变形速度、道次压下量、变形温度、润滑剂的选择与用量等关键工艺参数。 设备运行与维护： 确保设备运行稳定、精度可靠，定期进行维护保养。 过程监控与检测： 引入在线监测和检测技术，实时监控变形过程中的关键参数，及时发现和纠正异常。 后处理工艺： 合理安排退火、时效、热处理等后处理工序，以消除残余应力，改善组织和性能。 8.3 质量保证体系与检测方法 强调建立完善的质量保证体系在金属塑性成形生产中的重要性。介绍质量管理的基本原则，如全面质量管理（TQM）、六西格玛（Six Sigma）等。详细介绍各种检测方法在塑性成形产品质量控制中的应用，包括： 尺寸检测： 卡尺、千分尺、三坐标测量机（CMM）、影像测量仪等。 表面质量检测： 目视检查、表面粗糙度仪、显微镜检查等。 内部质量检测： 超声波探伤（UT）、X射线探伤（RT）、涡流探伤（ET）等无损检测技术。 组织与性能检测： 金相显微镜、力学性能试验（拉伸、弯曲、冲击、硬度）、疲劳试验等。 通过对这些检测方法的掌握，读者能够有效地评估产品质量，并为工艺改进提供数据支持。 第九章 先进金属塑性成形技术的发展趋势 本章将展望金属塑性成形领域的前沿技术和未来发展方向。 9.1 智能制造与数字化成形 探讨如何将人工智能（AI）、大数据、物联网（IoT）、数字孪生等先进技术应用于金属塑性成形领域。介绍如何通过建立数字化模型，实现成形过程的仿真优化、预测性维护、实时监控和智能反馈控制。重点介绍智能轧机、智能压力机、自动化冲压生产线等自动化、智能化装备的发展。 9.2 新材料与新工艺的结合 关注高强钢、铝合金、钛合金、镁合金、形状记忆合金以及先进复合材料等新型金属材料在塑性成形中的应用。介绍为适应这些新材料特性而开发的新型成形工艺，如等温锻造、精密轧制、超塑成形、搅拌摩擦焊与成形结合技术等。 9.3 绿色制造与可持续发展 强调塑性成形过程中节能降耗、减排增效的理念。介绍如何通过优化工艺参数、采用高效节能设备、推广高效润滑技术、回收利用废料等方式，实现绿色化生产。探讨增材制造（3D打印）与减材制造（塑性成形）相结合的混合制造模式的发展。 9.4 微纳尺度塑性成形 关注在微观和纳米尺度上进行的金属塑性成形技术，如微成形、纳米压印等，及其在微电子、微机电系统（MEMS）等领域的潜在应用。 结论 《金属塑性成形原理与应用》一书，通过系统阐述金属塑性变形的基础理论，详细介绍锻造、轧制、挤压、冲压、拉伸、弯曲等核心工艺，深入剖析塑性成形过程中的材料行为与质量控制，并展望先进技术的发展趋势，旨在为读者提供一个全面、深入、实用的金属塑性成形知识体系。本书内容严谨，结构清晰，图文并茂，理论与实践相结合，适合机械工程、材料科学、工业设计等相关专业的学生、研究人员以及从事金属加工和制造的工程师阅读参考。

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我拿到这本关于金属切削的专著，首先被它那种近乎“百科全书”式的广度所震撼。它似乎没有放过任何一个值得探讨的切削分支。比如，在谈到新型加工技术时，对电火花加工（EDM）和激光加工的介绍就相当详尽，不只是停留在原理层面，更是深入到了工艺优化和表面完整性分析。更让我惊喜的是，书中竟然有专门的章节讨论了先进制造系统中的自动化和智能化趋势，讨论了CAPP（计算机辅助工艺规划）在切削领域如何实现效率飞跃。这让我意识到，这本书不仅仅关注传统的“刀具和工件”之间的物理交互，更是将切削加工置于整个智能制造的大背景下去审视。这种前瞻性非常难得，很多市面上流行的教材都还停留在“经验至上”的阶段，而这本书却敢于探讨AI算法如何辅助优化切削路径和监控刀具健康状态。对于我们这些希望站在行业前沿的工程师来说，这种理论结合实践，并展望未来的叙事方式，无疑是最有价值的。

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这本《金属切削加工》的书实在是太厚重了，初次翻开时，我感觉自己像是踏入了一个巨大的钢铁迷宫。书中的内容，用“包罗万象”来形容都不足以概括。从最基础的材料学知识讲起，到各种刀具的几何角度、切削参数的计算，再到复杂曲面的五轴联动加工，几乎涵盖了现代机械加工领域的方方面面。我特别欣赏作者在讲解热力学效应和刀具磨损机制时所展现出的那种严谨和深入。他不仅仅罗列了公式，而是像一位经验丰富的老工程师在手把手地教你如何通过理论去预判实际生产中的问题，比如切屑的形成过程、颤振的预防措施等等。虽然有些章节的数学推导让人望而生畏，需要反复咀嚼才能理解，但一旦攻克下来，那种豁然开朗的感觉，就像是为自己的知识体系搭建了一座坚实的桥梁。这本书绝非速成的读物，它更像是一部工具书和教科书的完美结合体，需要读者有足够的耐心和时间去沉淀，才能真正领悟到其中精髓。我用了将近一个月的时间，才大致浏览完前三分之一的内容，但仅凭这部分，我已经受益匪浅，对车、铣、磨等基本工序的理解提升了一个档次。

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阅读完这本厚厚的《金属切削加工》，我感到最大的收获是它帮助我建立了一种严谨的、以“过程控制”为核心的思维模式。这本书的结构安排非常巧妙，它似乎遵循着一个完整的加工流程：从原材料的选取、刀具的准备与设计、到机床的精度校准，再到实际的切削过程监控，最后是后处理和表面质量评估。作者在描述每一步时，都强调了变量之间的相互耦合关系。比如，他会反复强调机床刚性对加工精度的决定性影响，即使你的刀具几何设计再完美，如果机床的动态特性不佳，最终的尺寸精度也无法保证。这种系统性的视角，迫使我跳出以往“头痛医头，脚痛医脚”的局限，去整体审视整个生产链条。这本书的价值远超于一本单纯的技术手册，它更像是一套高级的“问题诊断和解决系统”，教会我们如何从根本上去剖析和解决加工中遇到的各种疑难杂症，对于提升整体工艺水平具有不可估量的指导意义。

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说实话，我一开始对这本《金属切削加工》的期望值并不高，总觉得这种大部头的专业书，内容难免陈旧或者过于学院派。但是，实际阅读下来，我发现自己的判断完全错了。这本书的叙事风格非常“接地气”，或者说，作者非常懂得如何将复杂的物理现象转化为读者易于接受的图示和案例。例如，讲解高速切削中的积屑瘤形成机理时，作者没有堆砌晦涩的术语，而是配上了大量的微观结构示意图，配合文字分析，甚至能让人“看”到金属在高温高压下是如何蠕变的。这种注重视觉化和情景化的教学方法，极大地降低了学习曲线。我印象最深的是关于切削液选择的那一节，它不再是简单地罗列水基液、油基液的优缺点，而是根据不同的材料组合（比如钛合金对乳化液的敏感性）和不同的加工要求（例如高精度磨削对润滑性的极致追求），给出了一个决策树模型。这种实用主义的构建，让原本枯燥的理论知识瞬间活了起来，真正做到了“学以致用”。

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作为一名长期在非金属材料加工领域摸爬滚打的人，我购买这本书原本是想补齐在金属加工方面的短板。这本书确实帮我快速建立了系统性的认知框架。然而，让我没有想到的是，它在“特种加工”和“先进材料加工”部分的内容深度，也完全超出了我的预期。对于难加工材料，比如镍基高温合金和形状记忆合金，书中不仅详细分析了它们独特的组织结构带来的加工难题（如加工硬化严重、化学活性高等），还专门开辟章节介绍了超声振动辅助加工、激光冲击强化等前沿技术如何克服这些挑战。这种对边界材料的关注，体现了作者对现代制造业实际需求的深刻理解。特别是关于刀具材料的选择与涂层技术的那一部分，内容更新非常及时，讨论了CVD、PVD涂层的新型复合结构，以及它们如何延长刀具寿命和提高表面光洁度。这部分内容对于从事航空航天部件加工的同行来说，简直是如获至宝，提供了大量的优化思路。

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