机械制造技术训练(第三版)

机械制造工程训练课程是工科类本科生进行综合性的工程实践和学习现代制造工艺必需的技术基础课程，其目标是学习工艺知识，增强工程实践能力，提高综合素质，培养创新精神和创新能力，其作用是其他课程无法替代的。本书在编写过程中遵循“实用为主，够用为度”的指导原则，强调知识面的宽度，着重介绍实践操作指导，工艺设备的作用。为适应科学技术的快速发展，减少了传统工程训练的内容，加强了数控加工、特种加工和其他先进制造技术的相关内容。每章附有学习引导，书后附有安全要点。

 

《机械制造技术训练》为适应新工科教学改革的不断深入而编写。全书共19章，包括金属材料及其热处理、铸造成形、压力加工、焊接成形、钳工、车削加工、铣工、刨工、磨工、数控车、数控铣、三坐标测量、电火花加工、超声波加工、激光加工技术、快速原型技术、柔性制造系统等。本书语言力求通俗易懂，内容力求精练并结合实际。《机械制造技术训练》可作为高等学校机械类、非机械类专业的机械工程训练教材，也可供相关工程技术人员参考。

于兆勤教授，硕士研究生导师。教育部高等学校工程训练教学指导委员会委员、广东省高等学校工程训练教学指导委员会副主任委员，第三届中国机械工业教育协会工程训练教学委员会副主任委员。*实验教学示范中心——工程训练中心负责人、《工程训练》省级精品课程负责人，主持广东省科技计划项目1项、广东省产学研重点项目2项、广东省自然科学基金1项，发表论文40余篇。承担省“创新强校”工程、教改项目等多项，获2014年广东省教学成果一等奖2项、二等奖1项。机电学院机器人团队及现代机械团队指导教师，近年来指导本科生在全国挑战杯“挑战杯”决赛、中国机器人大赛暨RoboCup公开赛、全国大学生机械创新设计大赛、全国大学生工程训练综合能力竞赛、全国大学生物联网创新创业大赛、中国教育机器人大赛等*比赛中获得奖项四十余项，指导学生授权实用新型专利10余件、申请发明专利5件，指导完成*大学生创新训练项目2项，省级大学生创新训练项目5项。

第1章金属材料及其热处理(1)

1.1金属材料的分类(1)

1.2钢的热处理(5)

第2章铸造成形(10)

2.1铸造基础知识(10)

2.2砂型铸造工艺(12)

2.3铸件生产(18)

2.4特种铸造(21)

第3章锻压成形(24)

3.1自由锻(25)

3.2板料冲压成形(29)

第4章焊接成形(40)

4.1焊条电弧焊(41)

4.2气焊与气割(47)

4.3其他焊接方法(49)

4.4焊接缺陷(51)

第5章切削加工基础和零件加工质量检验技术(53)

5.1切削加工基础(53)

5.2常用量具及其使用方法(58)

第6章车削加工(65)

6.1车床(65)

6.2车刀(69)

6.3车外圆、端面和台阶(70)

6.4车槽、切断、车成形面和滚花(72)

6.5车锥面(75)

6.6孔加工(75)

6.7车螺纹(77)

6.8典型零件车削工艺简介(80)

第7章铣削加工(85)

7.1概述(85)

7.2铣床(86)

7.3铣刀及其安装(87)

7.4分度头(89)

7.5典型表面铣削(91)

第8章刨削加工(98)

8.1概述(98)

8.2牛头刨床(99)

8.3刨刀的安装与工件的装夹(100)

8.4典型表面的刨削(102)

第9章磨削加工(105)

9.1砂轮(105)

9.2外圆磨床及其磨削工作(109)

9.3平面磨床及其磨削工作(112)

第10章钳工和装配(116)

10.1划线(117)

10.2锯削(122)

10.3锉削(123)

10.4孔及螺纹加工(125)

10.5典型零件的加工(132)

10.6装配(133)

第11章数控加工基础知识(137)

11.1数控加工的基本原理(137)

11.2数控机床编程基础知识(141)

第12章数控车削加工(151)

12.1数控车床概述(151)

12.2常用加工指令(152)

12.3数控车床操作(163)

12.4加工操作(171)

第13章数控铣床操作与加工(175)

13.1数控铣床概述(175)

13.2数控系统(176)

13.3数控铣床加工操作(180)

第14章电火花加工(191)

14.1电火花成形加工(191)

14.2电火花线切割加工(196)

14.3电火花数控线切割加工操作(198)

第15章增材制造(208)

15.1概述(208)

15.2增材制造方法(209)

15.3增材制造技术的应用(214)

15.4UPBOX 三维打印成形机制造实例(218)

第16章激光加工(223)

16.1概述(223)

16.2激光加工工艺(224)

16.3激光加工设备(227)

16.4激光加工的应用(233)

16.5加工训练实例1——非金属激光切割加工(240)

16.6加工训练实例2——光纤激光打标加工(243)

附录工程训练安全要点(247)

参考文献(249) 

“机械制造工程训练”是工科类本科生进行综合性的工程实践和学习现代制造工艺必修的技术基础课程。该课程的目标是帮助学生学习工艺知识，增强工程实践能力，提高综合素质，培养学生的创新精神和创新能力，其作用是其他课程无法替代的。现代科技和工业飞速发展，制造技术日新月异，新材料、新技术、新工艺不断涌现，促使“机械制造工程训练”课程的教学内容不断更新和丰富。同时在市场经济条件下对人才的需求也发生了很大的变化，这就要求学生在学到较宽广的现代科学技术基础理论和必需的专业知识的同时，必须进行综合工程实践能力的训练。由于工程训练教学内容不断扩展，而教学学时有限，因此有必要对工程训练的教学内容、教学方法进行改革。传统的工程训练已经开始向现代工程训练转变，传统的训练内容不断减少，先进制造技术的训练内容不断增多。为了适应课程改革的需要，在传统教材的基础上，编者认真总结各兄弟院校关于本课程教学内容与课程体系教学改革的经验，并结合自身的教学实践，特编写本书。本书在编写的过程中，遵循“实用为主、够用为度”的指导原则，强调知识面的宽度，着重介绍实践操作指导与工艺设备的作用。为适应科学技术的快速发展，此版减少了传统工程训练的内容，加强了数控加工、特种加工和其他先进制造技术的相关内容。每章开头附有学习及实践引导，章末配有复习思考题，书后还附有工程训练安全要点。结合工程训练*实验教学示范中心建设，本书在第二版的基础上进行了修改，删改更新了部分内容。全书分16章，主要内容包括钢的热处理、铸造、锻压、焊接、钳工、车工、铣工、刨工、磨工、数控车、数控铣、电火花加工、增材制造、激光加工等。语言力求通俗易懂，内容力求精练并结合实际。参加本书版编写的人员有于兆勤、何汉武、李伟华、余冠洲、肖曙红、张凤林、张洪、郑传治、杨灿明、郭钟宁、袁慧、唐勇军、谢小柱、黄惠平、梁焱、石俊杰。全书由于兆勤、郭钟宁、何汉武担任主编。于兆勤、谢小柱负责第二版和第三版的修改工作。由于编者水平有限，书中难免有疏漏和不妥之处，恳请读者批评指正。编者2021年5月

15.3 增材制造技术的应用

一、增材制造步骤

增材制造的全过程可以归纳为以下三个步骤：

步，前处理。它包括零件的三维实体模型文件的建立、文件的近似处理和切片。

第二步，自由成形。它是增材制造工艺的核心，包括零件截面层的制作与叠加。

第三步，后处理。它是成形后必须进行的修整工作，包括支撑结构与零件的分离、工件的后固化、后法烧结、打磨、抛光、修补和表面强化处理等。

增材制造机只有在接受计算机构造的零件三维模型后才能进行切片处理。建立计算机三维模型有三种方法。种方法，在计算机上，用三维 CAD软件，根据零件的要求设计三维模型，或将已有零件的二维三视图转换成三维模型；第二种方法，通过逆向工程建立三维模型，即用光学扫描机对已有工件进行扫描，通过数据重构软件和三维 CAD软件，得到零件的三维模型；第三种方法，根据CT／MBI扫描数据转换为三维模型。

1．用三维CAD软件设计三维模型

　　常用的三维造型软件有Pro／E、UG、Solidworks等，运用这些软件将零件设计成三维实体CAD模型，用三维软件系统将CAD模型转换成增材制造系统所能接受的数据文件格式。大多数采用STL格式文件，STL文件是实体的表面三角化数据文件，是国际上增材制造通用的数据格式。

　　2．STL文件的切片

　　由于增材制造技术采用了离散制造的思想，三维实体的数据信息必须按一定的层厚参数进行分离，我们称之为切片。切片层厚参数的选取对成形的精度和加工效率有直接的关系，层厚太大将使得精度降低，太小则会使得加工时间增长。成形方法对层厚有一定的限制。

　　3．生成层加工轨迹

加工轨迹的生成得到了每一层的图元信息后，必须生成每一层的加工轨迹，控制能量介质或黏结介质的扫描轨迹，以完成一层的加工。

4．逐层堆积成形加工

完成了上述步骤后，根据加工轨迹，选择合适的加工参数，控制成形机成形X、Y方向的扫描运动逐层进行堆积。一层完成以后，下降一个层高度，再堆积新的一层。如此反复进行直至整个零件加工完成。

　　5．后处理

　　根据成形件的用途，对成形件进行相关的后处理。一般而言，后处理工序主要完成如下几种工作。

　　1）提高成形件的精度，如打磨、精整等。

　　2）改善成形件的强度，如高温固化等。

　　3）改善成形件的外观，如喷漆等。