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页数:157

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出版时间:2009-3

价格:16.00元

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isbn号码:9787561225110

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• 金工实习
• 机械制造
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• 职业教育
• 金属加工
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《匠心铸艺：金属加工技艺与实践》 引言 在人类文明的长河中，金属以其独特的延展性、坚固性和导电性，扮演着至关重要的角色。从史前时代粗糙的石器工具到现代精密复杂的机械部件，金属的加工技术不断演进，深刻地塑造着我们的生活方式和科技发展。本书，《匠心铸艺：金属加工技艺与实践》，旨在带领读者踏上一段深入探索金属加工奥秘的旅程。我们将从最基础的金属材料特性入手，逐步深入到各种经典的加工方法，并结合实际操作的要点与注意事项，为有志于掌握金属加工技能的爱好者、学生以及从业者提供一份详实而实用的指南。本书力求在理论与实践之间架起一座坚实的桥梁，让读者不仅理解“为什么”，更能掌握“怎么做”。 第一章：金属材料基础与选择 任何一件由金属制成的作品，其品质的源头都离不开对金属材料的深入理解。本章将首先介绍金属在宏观和微观层面的基本物理和化学性质，包括但不限于： 金属的原子结构与晶体特性： 探讨金属原子如何排列形成晶格结构，以及晶体的缺陷（如位错）如何影响其力学性能，如塑性、强度和韧性。我们将解释为什么某些金属比其他金属更易于变形或更易断裂。 常见金属及其合金的性能特点： 详细介绍钢铁（碳钢、合金钢）、铝及其合金、铜及其合金（黄铜、青铜）、不锈钢、钛合金等在强度、硬度、耐腐蚀性、导电性、导热性、密度和熔点等方面的差异。我们将通过对比分析，帮助读者理解在不同应用场景下选择合适金属的重要性。例如，为什么航空航天领域倾向于使用高强度轻质的铝合金或钛合金，而电器元件则需要高导电性的铜。 金属材料的分类与标识： 介绍国际上通用的金属材料牌号体系（如AISI/SAE、EN、GB标准），以及如何通过牌号准确识别金属的成分和大致性能，为后续的材料选择提供依据。 材料性能与加工性的关系： 阐述金属材料的硬度、延展性、脆性等特性如何直接影响其可加工性。例如，高硬度的金属通常需要更强的切削力或采用特殊的加工工艺；而延展性好的金属则更适合进行冷加工成型。 选择合适金属材料的原则： 基于实际应用需求，结合成本、性能、加工可行性等因素，提供一套系统性的材料选择方法论。读者将学会如何根据产品的设计要求，从浩瀚的金属材料库中，精准锁定最经济、最适宜的材料。 第二章：传统金属切削加工技艺 金属切削加工是塑形金属最古老也最普遍的技艺之一，它通过工具从工件上去除多余材料，以获得所需的形状和尺寸。本章将系统介绍几种核心的传统切削加工方法： 车削 (Turning)： 基本原理： 阐述车削是通过工件的旋转和刀具的直线进给，在工件表面切除材料的原理。 车床的组成与操作： 介绍普通车床、数控车床的主要组成部件（床身、主轴箱、进给机构、刀架等），以及安全操作规程和基本操作技巧，包括装夹工件、选择刀具、调整转速和进给量。 常用车削操作： 详细讲解外圆车削、内圆车削、端面车削、切槽、切断、螺纹加工等基本操作的工艺要点、刀具选择（车刀角度、材料）和加工参数的确定。 表面质量与尺寸精度控制： 分析影响加工表面粗糙度和尺寸精度的因素，如刀具磨损、机床刚性、切削力、冷却润滑等，并提出相应的改进措施。 铣削 (Milling)： 基本原理： 介绍铣削是通过旋转的铣刀在工件上切削材料的加工方式，可以加工平面、沟槽、复杂曲面等。 铣床的种类与操作： 区分卧式铣床、立式铣床、数控铣床，讲解其结构特点和操作要领，包括安装铣刀、装夹工件、调整工作台移动速度和铣刀转速。 常用铣削操作： 详述平面铣削、立铣（仿形铣）、键槽铣削、齿轮铣削（简述）等工艺，重点讲解刀具选择（面铣刀、立铣刀、角度铣刀）、切削方向（顺铣与逆铣的区别与应用）和加工参数的设定。 工艺技巧与注意事项： 强调铣削过程中防止崩刀、保证表面光洁度和尺寸准确性的技巧。 钻削 (Drilling) 与镗削 (Boring)： 钻削原理与操作： 介绍钻孔是利用钻头在工件上形成孔的操作，讲解钻床的结构、钻头的种类（麻花钻、中心钻等）和角度，以及钻削的工艺参数选择。 镗削的概念与应用： 解释镗削是扩大或精加工已有的孔的操作，通常精度较高，讲解镗刀的种类和操作要点。 配合加工： 强调钻削和镗削在实现精确孔尺寸和配合要求中的作用。 磨削 (Grinding)： 磨削原理与目的： 介绍磨削是利用磨料去除工件表面材料以获得高精度和低表面粗糙度的加工方法，适用于硬质材料或对精度要求极高的工件。 砂轮的选择与修整： 讲解砂轮的材质、粒度、硬度、结合剂等参数对磨削效果的影响，以及砂轮的修整（修形、砂轮钝化）在保证加工质量中的重要性。 平面磨削与外圆磨削： 简述平面磨床和外圆磨床的操作要点，以及磨削液的选择和使用。 第三章：金属塑性成型技艺 除了切削，通过塑性变形来改变金属形状也是一种极其重要的加工手段，其优点通常在于效率高、材料利用率高、且能获得优良的力学性能。本章将重点介绍几种常见的金属塑性成型方法： 锻造 (Forging)： 基本原理： 阐述锻造是通过锤击或压力使金属在高温或室温下发生塑性变形，以获得所需形状和性能的工艺。 热锻与冷锻： 区分热锻和冷锻的工艺特点、适用范围、优缺点。热锻通常在金属重结晶温度以上进行，变形力小，易于成型复杂形状；冷锻在室温下进行，精度高，表面质量好，但变形力大。 常用锻造方法： 介绍自由锻（手工锻打、模锻）、胎模锻、挤压等基本方法。 锻造工艺要点： 讲解加热温度的控制、变形量的控制、以及锻件冷却过程对组织和性能的影响。 工具与设备： 简要介绍锻锤、压力机、锻模等常用设备。 冲压 (Stamping)： 基本原理： 介绍冲压是利用模具对板料施加压力，使其产生分离或塑性变形的加工方法。 冲压工序： 详细讲解落料（冲孔）、冲裁、弯曲、拉伸、翻边等基本冲压工序。 模具设计与制造基础： 简要介绍冲压模具的基本组成（凸模、凹模、导向装置、卸料装置等）及其精度要求。 材料与工艺参数： 讨论不同厚度和性能的板料在冲压时的表现，以及影响冲压质量的因素，如模具间隙、冲压力、润滑等。 冲压设备： 提及冲床、液压机等。 轧制 (Rolling)： 基本原理： 介绍轧制是通过一对或多对旋转的轧辊，对金属施加压力，使其尺寸减小、形状改变的连续加工方法。 轧制产品： 列举常见的轧制产品，如钢板、钢管、型钢（H型钢、槽钢）、线材等。 工艺特点： 阐述轧制能够实现大批量、高效率的生产，并能显著改善金属的力学性能。 热轧与冷轧： 区别热轧和冷轧的温度、工艺过程、产品性能差异。 挤压 (Extrusion)： 基本原理： 介绍挤压是将金属坯料置于密闭的挤压筒内，在压力作用下，迫使金属从特定的模具孔中流出，以获得断面形状复杂的型材。 正挤压与反挤压： 区分两种基本挤压方式。 应用范畴： 强调挤压在生产铝合金、铜合金等有色金属复杂截面型材上的广泛应用。 第四章：金属连接与焊接技艺 将独立的金属部件可靠地连接在一起，是构成复杂金属结构的基础。本章将聚焦于几种主要的金属连接方法，尤其是焊接。 机械连接： 螺纹连接： 简述螺纹的种类（公制、英制）、螺纹规格，以及螺栓、螺母、垫圈等连接件的应用。 铆接： 介绍铆钉的种类及其在连接中的作用，以及铆接的操作过程。 键连接与销连接： 简述它们在轴与轮毂等部件的连接中的应用。 焊接 (Welding)： 焊接基本原理： 解释焊接是通过加热或加压，或同时加热加压，使工件边缘达到原子间的结合，实现永久性连接的过程。 常用焊接方法： 电弧焊 (Arc Welding)： 详细介绍焊条电弧焊（SMAW）、埋弧焊（SAW）、钨极氩弧焊（TIG/GTAW）、熔化极气体保护焊（MIG/MAG/GMAW）等原理、工艺特点、适用范围、优缺点，并介绍相关的焊接设备和操作要领。 气焊 (Gas Welding)： 介绍氧乙炔焊的原理、设备、操作技巧，以及其在薄板焊接和补焊中的应用。 电阻焊 (Resistance Welding)： 简述点焊、缝焊的原理，以及其在薄板连接中的高效性。 其他焊接方法： 简要提及激光焊、电子束焊等先进焊接技术。 焊接工艺控制： 讲解焊接前的准备工作（坡口、清理），焊接过程中的参数控制（电流、电压、速度），以及焊接后的处理（焊缝外观检查、探伤）。 焊接变形与预防： 分析焊接过程中产生变形的原因，并介绍预变形、反变形、合理的焊接顺序等预防措施。 焊接安全： 强调焊接过程中的安全防护措施，如防护眼镜、防护服、通风等。 第五章：金属表面处理与保护 金属制品在完成基本形状和连接后，往往还需要进行表面处理，以增强其耐腐蚀性、耐磨性、美观性，或赋予其特殊功能。 清洁与除油： 介绍机械法（打磨、喷砂）和化学法（溶剂、碱性清洗剂）的除油除锈过程。 金属涂层： 电镀 (Electroplating)： 介绍电镀的原理，以及常见的镀层，如镀镍、镀铬、镀锌、镀铜等，及其对基材的保护和装饰作用。 热浸镀 (Hot-dip Coating)： 重点介绍热浸镀锌，解释其形成厚实保护层的原理，以及在钢结构、管道等领域的应用。 化学镀 (Electroless Plating)： 简述其特点，例如镀层均匀性好，无需外加电流。 阳极氧化 (Anodizing)： 重点介绍铝及其合金的阳极氧化处理，解释其形成致密氧化膜的原理，以及如何通过染色获得丰富的色彩。 喷涂与烤漆： 介绍金属表面的喷涂工艺，包括底漆、中漆、面漆的选择和喷涂技术，以及热固性涂料的烘烤固化过程。 钝化处理 (Passivation)： 介绍不锈钢等金属的钝化处理，通过化学方法使其表面形成一层致密的氧化膜，提高耐腐蚀性。 防腐蚀原理： 简要介绍金属腐蚀的电化学机理，以及各种表面处理方法如何起到缓蚀或防腐作用。 第六章：现代金属加工技术概览 随着科技的飞速发展，金属加工领域涌现出许多先进的加工技术，它们在精度、效率、材料适应性等方面展现出显著优势。 数控加工 (CNC Machining)： 基本概念： 介绍数控技术的核心——用数字信息控制机床运动，实现自动化、高精度加工。 编程与应用： 简要介绍G代码和M代码，以及数控加工在车削、铣削、钻削等领域的广泛应用。 优势分析： 强调数控加工在复杂零件加工、批量生产、精度一致性等方面的突出优点。 增材制造（3D打印）： 金属3D打印技术： 介绍选择性激光熔化（SLM）、电子束熔化（EBM）、粘结剂喷射等金属3D打印的主要技术路径。 应用前景： 探讨金属3D打印在航空航天、医疗器械、模具制造等领域带来的颠覆性变革，尤其是在复杂结构和定制化产品方面的潜力。 材料挑战与发展： 简述金属3D打印对原材料的要求和技术发展方向。 激光加工 (Laser Machining)： 激光切割： 介绍激光切割的原理，其高精度、高效率的特点，以及在各种金属板材加工中的应用。 激光焊接： 再次提及激光焊接的高能量密度、窄焊缝、低热输入等优势。 激光表面处理： 简述激光淬火、激光熔覆等表面强化技术。 电火花加工 (EDM)： 工作原理： 解释电火花加工是利用脉冲放电的能量来腐蚀金属的加工方法。 应用范围： 强调其在加工硬质合金、模具钢等难加工材料以及复杂型腔方面的独特优势。 第七章：实践操作要点与安全规范 理论知识的掌握最终需要转化为熟练的实践操作。本章将聚焦于实际操作中的关键要点和安全规范。 工作场所准备： 强调保持工作区域整洁、有序，确保充足的光线和良好的通风。 工具与设备的检查与维护： 讲解在每次使用前检查刀具、量具、设备是否完好，并进行必要的维护。 规范操作流程： 结合前面各章节的加工方法，提炼出安全、高效的操作步骤。例如，在车削时，如何平稳地起动和停止机床；在焊接时，如何正确地连接地线和焊钳。 测量与检验： 介绍常用的测量工具（游标卡尺、千分尺、角度尺、高度尺等）的使用方法，以及如何根据图纸进行尺寸和形位公差的检验。 安全操作的重要性： 个人防护装备 (PPE)： 详细阐述安全眼镜、防护手套、防护服、安全鞋、口罩、耳塞等的重要性，并说明在不同操作中应佩戴哪些防护装备。 机械伤害预防： 强调禁止在运转的设备旁嬉戏打闹，严禁将手伸入运动部件区域，正确使用防护罩。 电气安全： 提醒读者注意用电安全，检查电线是否有破损，防止触电。 防火防爆： 强调易燃易爆物品的存放和使用，如焊接作业时，周边禁止有易燃物。 化学品安全： 介绍接触化学品（如润滑油、清洗剂）时的注意事项，如佩戴手套，避免吸入有害气体。 应急处理： 简述发生意外伤害（如割伤、烧伤）时的初步处理方法，以及如何寻求专业医疗帮助。 结语 金属加工是一门融合了科学、技术与艺术的古老而又充满活力的领域。《匠心铸艺：金属加工技艺与实践》 仅仅是开启这段精彩旅程的起点。通过对基础知识的深入理解、对传统与现代加工技艺的系统学习，以及对安全规范的严格遵守，我们希望每一位读者都能在实践中不断探索、精进，最终掌握精湛的金属加工技能，将想象中的蓝图化为触手可及的金属杰作。愿这份指南能成为您在金属加工道路上忠实的伙伴。

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这本书对于现代制造技术的前瞻性思考非常到位，绝非一本过时的操作指南。虽然它覆盖了所有基础的金工操作，但其视野明显超越了传统的机械加工范畴。例如，在谈到数控（NC）编程的基础逻辑时，作者非常巧妙地将传统手动操作的几何思维无缝衔接到G代码和M代码的逻辑结构中，让初学者不会对数控系统产生畏难情绪。最让我惊喜的是，它竟然还加入了关于增材制造（3D打印）与减材制造（传统切削）的原理性对比分析，讨论了它们在材料利用率和复杂结构实现能力上的互补性。这表明编写者对行业发展趋势有着深刻的洞察力，确保了这本书在未来几年内依然具有很强的生命力。它不只是教你如何使用现有的工具，更是在培养你对未来制造方式的思考能力，这对于我们这些即将踏入智能制造时代的年轻人来说，提供了宝贵的战略视角和知识储备。

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读这本书的过程，对我来说更像是一次沉浸式的“工匠精神”的熏陶。它的语言风格带着一种老派的严谨和对工艺的敬畏感，读起来让人心头一紧，充满了对精度的追求。与其他侧重于快速出成果的指导书不同，它花了大量的篇幅去描述“慢工出细活”的价值，尤其是在精密加工和表面处理章节，对于消除内应力、控制热变形的描述，充满了哲学的思辨。我印象特别深刻的是关于铸造和锻造工艺的对比部分，作者没有简单地罗列两者的优缺点，而是深入分析了其在材料晶粒度、内部组织致密性上带来的根本性差异，这使得我对“成型工艺决定产品性能”有了全新的认识。全书的排版也十分考究，大量的黑白照片和手绘图，虽然不如现代彩色图谱那样鲜艳，但其线条的精确度和对光影的捕捉，反而更能凸显出机械加工的硬朗美感和真实的操作环境。阅读它，我仿佛置身于那个充满机油和金属火花的传统车间里，感受着每一道切削痕迹背后蕴含的匠心。

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我必须承认，这本书的难度系数比我最初预想的要高一些，但正因如此，它的价值才得以凸显。它不是那种只告诉你“按这个按钮”的速成手册，它更像是打开了一扇通往机械工程学核心的大门。在热处理那一章，对奥氏体转变、珠光体、马氏体等相变过程的描述，清晰度极高，甚至需要结合大学的材料热力学知识才能完全消化吸收。对于一些复杂的公差配合与几何尺寸标注（GD&T）的解读，它给出的范例和解释非常细致，远远超过了普通实习指导书的深度，简直可以作为专业制图规范的辅助教材使用。这种高信息密度的内容输出，要求读者必须具备高度的专注力和一定的预备知识，但一旦攻克下来，所获得的知识体系的完整性和深度是无可替代的。这本书的份量感十足，它需要的不是快速翻阅，而是耐心的钻研和反复的对照，它要求学习者真正投入时间和精力去“啃下”这些硬骨头，最终才能领悟到机械制造的严谨与美妙之处。

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这本书简直是为我量身打造的！作为一名初涉金属加工领域的学生，我对那些复杂的理论总是感到力不从心，而这本《金工实习教程》却以一种非常平易近人的方式，将那些看似高深的知识点一一拆解。它不仅仅是告诉你“该怎么做”，更深入地解释了“为什么要这么做”。比如在讲到车削操作时，它详细描述了切削力如何影响表面粗糙度，并且配有大量清晰的示意图，让我即使在没有实际操作经验的情况下，也能在脑海中构建出完整的加工流程。我尤其欣赏它在安全操作规范上的强调，每一个步骤都反复提醒我们注意潜在的危险，这一点对于我们这些新手来说至关重要。书中的案例分析也十分贴合实际，不像有些教材那样空泛，而是直接拿出现在工业界常见的零件作为范例进行讲解，让我感觉学到的知识立刻就能投入应用。读完前几章，我对车床、铣床这些设备的结构和基本功能已经有了扎实的了解，为接下来的实操课打下了坚实的基础。这种循序渐进、注重实践的编写风格，真的非常适合我们这些需要从零开始的入门学习者。

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这本书的编排逻辑简直是教科书级别的典范，结构严谨到令人赞叹。它没有采用那种堆砌概念的写法，而是清晰地划分了从基础材料认知到复杂机械加工工艺的完整脉络。我注意到它对不同金属材料的微观结构和宏观力学性能之间的关联进行了非常深入的探讨，这对于理解为什么某些材料适用于特定的加工方法至关重要。更值得称道的是，它对各种测量工具的使用精度和误差分析部分，描述得极其详尽和专业。作者显然是领域内的资深专家，他笔下的内容充满了经验的沉淀，比如对于游标卡尺读数时如何避免视差，甚至是千分尺读数时如何控制测力矩，这些在其他教材中常常被一笔带过的小细节，在这里都被提升到了重要的地位来阐述。这种对细节的极致追求，使得这本书的参考价值远超一般的实习指导手册，它更像是一本可以随时翻阅的“工艺标准问答集”。翻阅过程中，我能感受到作者希望读者不仅学会操作，更要理解其背后的物理和工程原理，这是一种非常高阶的教学理念的体现。

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