第二章機械與機械工程

第二章機械與機械工程1.2.2制造業(yè)在國民經濟中的位置1963年1983年美日兩國汽車產量在世界市場所占份額圖1-9美日兩國汽車產量變化東芝事件圖多軸數(shù)控機床改良核潛艇性能2.1機械1)機械與機器2)機械分類１)機械與機器從廣義角度講，凡是能完成一定機械運動的安裝都是機械。工程中，常把每一個詳細的機械稱為機器。機器的真正含義是執(zhí)行機械運動的安裝，用來變換或傳送能量物料與信息人們常把最為簡單的、沒有動力源機械稱為工具或器械。⑴機械⑵工具⑶機器２)機械分類動力機械交通運輸機械作業(yè)機械機器人兵器民用生活機械信息機械把其它方式的能量轉換為機械能輸出的機械，統(tǒng)稱動力機械電動機內燃機風力機具有較大活動范圍、以搬運為主要目的的機械，統(tǒng)稱為交通運輸機械汽車飛機輪船⑴各類加工機床⑵農業(yè)機械⑶林業(yè)機械⑷礦山機械⑹化工機械⑺工程機械⑻紡織機械⑼印刷機械⑽包裝機械⑾食品機械⑿鉆探開采機械⒀醫(yī)療機械⒁辦公機械⑸冶金機械能進展資料加工或處置、管理產品的機械稱為作業(yè)機械，常按作業(yè)性質進展分類電火花數(shù)控線切割機床CJL06系列儀表車床⑴各類加工機床⑵農業(yè)機械帶星型耙總成時的水田耕整機MQ-G1300C貼面機定向構造板消費線成套設備(部分)⑶林業(yè)機械輪式裝載機粉碎機⑷礦山機械步進式高速冷床冷軋機組及酸洗、卷取、分條機組設備⑸冶金機械發(fā)酵罐WZI型外加熱式真空蒸發(fā)器ZJG型內加熱攪拌真空枯燥機⑹化工機械⑺工程機械紡織機箭桿織機⑻紡織機械羅蘭百花(PAPVA)對開機海德堡〔M-OFFSET〕四開機⑼印刷機械TM1400型半自動貼面機⑽包裝機械GR-300型家禽骨肉分別機易拉罐封裝口消費線⑾食品機械抽油機⑿鉆探開采機械鑿孔機NJP900型全自動硬膠囊填充機ACM803呼吸機ACM603麻醉機⒀醫(yī)療機械⒁辦公機械機器人是一種新興的自動化程度很高的機電一體化相結合的智能系統(tǒng)。M3沖鋒槍兵器民用生活機械信息機械2.2機械工程機械工程就是研討、制造、適用、管理各類機器和各類機械設備與安裝的工程科學①建立和開展機械工程設計的新實際和新方法②研討、設計新產品③研討新資料④研討機械產品的制造過程，提高制造精度、提高消費率⑤加強機械產品的運用、維護與管理⑥研討機械產品的人機工程學⑦研討機械產品與能源及環(huán)境維護的關系機械工程的主要內容2.3機械設計及現(xiàn)代設計方法機械的設計方法，可從不同的角度做出不同的分類。目前較為流行的分類方法是把過去長期采用的設計方法稱為常規(guī)的(或傳統(tǒng)的)設計方法，近幾十年開展起來的設計方法稱為現(xiàn)代設計方法。⑴機械設計方法機械的常規(guī)設計方法可概括地劃分以下三種：①實際設計：根據(jù)長期研討與實際總結出來的設計實際和實驗數(shù)據(jù)所進展的設計，稱為實際設計。實際設計可得到比較準確而可靠的結果，重要零部件大都選擇這種方法。②閱歷設計：根據(jù)對某些零部件已有的設計與運用實際而歸納出的閱歷關系式，或根據(jù)設計者本人的任務閱歷用類比的方法所進展的設計叫做閱歷設計。③模型實驗設計：把初步設計的零、部件或機器，做成小模型或小尺寸樣機，經過實驗的手段對其各方面的特性進展檢驗，根據(jù)實驗結果對設計進展逐漸的修正，從而到達完善。這樣的設計過程叫做模型實驗設計。對于一些尺寸宏大而構造又很復雜的重要零件，尤其是一些重型整體機械零件，為了提高設計的可靠性，那么可采用模型實驗設計的方法。⑵機械設計的普通步驟機械設計是一個發(fā)明性任務過程，同時也是一個盡能夠多地利用已有勝利閱歷的任務。要很好地把承繼和創(chuàng)新結合起來，才干設計出高質量的產品，作為產品的設計，要求對產品的任務原理、功能、構造、零部件設計，甚至加工制造和裝配方法都確定下來。因此，不同的設計者能夠有不同的設計方法和設計步驟。(3)現(xiàn)代設計方法現(xiàn)代設計方法是以研討產品設計為對象的科學。它以計算機為手段，運用工程設計的新實際和新方法，使計算結果到達最優(yōu)化，使設計過程實現(xiàn)高效化和自動化?，F(xiàn)代設計方法涉及的科學范圍非常廣泛，是多學科交叉交融的產物，是人們把相關科學技術綜合運用于設計領域的產物，是傳統(tǒng)設計技術的承繼、延伸和開展。有限元分析方法優(yōu)化設計可靠性設計計算機輔助設計模塊化設計綠色設計動態(tài)設計并行設計模糊設計虛擬設計智能設計2.4機械制造系統(tǒng)與先進制造技術(1)常用資料成型方法(2)機械制造系統(tǒng)(3)先進制造技術1)鑄造砂型鑄造：將金屬或合金液澆注到砂型內，冷卻凝固后獲得鑄件，運用最為廣泛。熔模鑄造：鑄件精度與外表質量高、可獲得外形復雜鑄件，適宜各種難加工合金的成型(1)常用的資料成型方法砂型鑄造根本工藝熔模鑄造的工藝過程金屬型鑄造：將金屬液澆注到金屬鑄型中獲得鑄件的方法鑄件組織致密、力學性能高，尺寸精度和表質量好，勞動條件改善；但鑄型本錢高。壓力鑄造：消費率高，便于實現(xiàn)自動化；鑄件尺寸和外表精度高，能消費較復雜的薄壁件；鑄件質量好。2)塑性加工利用金屬的塑性，使其在外力作用下成形的一種加工方法。主要有：自在鍛、模鍛、板料沖壓、軋制、擠壓、拉拔。自在鍛：利用自在鍛設備的上下砧塊或一些簡單的通用工具，直接使坯料變形而獲得所需的幾何外形及內部質量的鍛件。模鍛：利用模具使坯料變形而獲得比自在鍛質量更高的鍛件的鍛造。板料沖壓：利用安裝在壓力機上的沖模對板料加壓，使其產生分別或變形，以獲得零件的一種工藝方法。主要有沖裁、彎曲、拉深。C41-2000空氣錘沖壓現(xiàn)場模鍛的工藝過程沖裁彎曲拉深3)焊接經過加熱或加壓，依托金屬原子的結合與分散作用，使分別金屬資料結實地銜接起來。熔化焊：利用熱源，將被焊金屬結合處部分加熱到熔化形狀，并與熔化的焊條金屬混合，冷卻時凝固結晶，使之焊合在一同。壓力焊：利用加壓力〔或同時加熱〕，使金屬產生塑性變形，實現(xiàn)原子間相互結合，組成新的晶粒，到達焊接的目的。釬焊：經過釬料與被焊金屬外表間的相互分散和溶解作用而構成焊接接頭。與熔化焊的區(qū)別是被焊金屬不熔化，只是作為填充金屬的釬料熔化釬焊合金特種合金焊接4)外形加工①切削加工：車削加工、銑削加工、刨削加工、鉆削加工②磨削加工③精整和光整加工④特種加工：電火花加工、激光加工、超聲加工、液體放射加工、化學加工車削加工銑削加工刨削加工鉆削加工磨削加工數(shù)控加工數(shù)控車數(shù)控銑數(shù)控鉆刀庫刀庫加工中心

精整和光整加工精整加工是指在精加工后從工件上切除極薄的資料層，以提高工件的精度和降低外表粗糙度的方法。如珩磨、研磨、超精加工等。光整加工是指不切除或切除極薄金屬層，用以降低外表粗糙度或強化其外表的加工過程。如拋光輪拋光、輥光、砂光等。電火花加工激光加工激光加工是利用資料在激光照射下瞬時急劇熔化和氣化，并產生劇烈的沖擊波，使熔化物質爆炸式地噴濺和去除來實現(xiàn)加工的。激光加工特點：不運用切削工具，不存在工具磨損和改換問題；屬于非接觸加工，工件不受機械切削力，無機械加工變形，能加工易變形的薄板和橡膠等彈性工件；幾乎能加工一切的金屬和非金屬資料；作用時間短，熱影響小，幾乎不產生熱變形；加工效率高，可實現(xiàn)高速打孔和高速切割；可進展精細、微細加工；容易實現(xiàn)自動化加工和柔性加工；可經過空氣、惰性氣體或光學透明介質進展加工。激光加工在資料去除加工方面主要運用于打孔和切割，此外還將激光用于劃線、修邊、動平衡校正與打標志等用途。超聲加工超聲加工是利用特制的工具作超聲頻率振動，經過液體中懸浮磨料來加工工件。超聲加工主要用于加工各種不導電的硬脆資料，可加工出各種外形復雜的型孔、型腔、成型外表等。液體放射加工放射加工是經過調整液流束或者混有磨料的氣流束放射工件而去除資料的工藝方法。主要有磨料放射加工、液動力加工和噴水加工三種。液動力加工是經過調整液流束沖擊工件而去除資料的工藝方法，常用的液體是水，或為改善加工性能而在其中添加甘油、長鏈聚合物或聚乙烯?？捎靡郧懈畋〉暮蛙浀慕饘偌胺墙饘儋Y料，切縫非常窄(0.075～0.38mm)，切邊質量比較好，加工點的溫度比較低。加工過程中不會產生大量塵?；蛘兄禄馂?。也可用于去毛刺?；瘜W加工化學加工是利用化學溶液(酸、堿、鹽等)對金屬工件外表產生腐蝕、溶解而改動工件尺寸和外形的加工方法?；瘜W加工主要分為化學切削加工及光刻加工兩種?；瘜W切削加工經常只進展部分有選擇性的加工，當將維護處置的工件浸入相應的化學腐蝕溶液時，未維護部分就與溶液產生化學反響而被溶解、腐蝕，從而獲得符合要求的工件。光刻是一種在薄膜外表及金屬版外表上加工出精細、微小、復雜圖形的加工技術。它利用光敏蝕劑的光化學反響特點，先將照相制版(掩模版)上的圖形準確地印制在涂有光敏蝕劑的工件(薄膜或金屬版)外表，然后對工件外表進展選擇性的腐蝕，從而獲得極復雜的精細圖形。5)非金屬資料成型簡介工程塑料成型主要有：注塑成型、擠出成型、壓制成型、吹塑成型、澆注成型、壓延成型橡膠成型：用生膠和各種配合劑經煉膠機混煉成煉膠，根據(jù)需求參與能堅持制品外形和提高強度的各種骨架資料，放入一定外形的模具中，獲得所需外形和性能的橡膠制品工藝過程主要有：壓制成型、壓鑄成型、注射成型、擠壓成型陶瓷成型：消費過程主要有配料、成型、燒結三個階段。主要有：壓制成型、注漿成型、可塑成型。復合資料成型：樹脂基復合資料成型、金屬基復合資料成型、陶瓷基復合資料成型注塑成型擠壓成型(2)機械制造系統(tǒng)1)機械制造系統(tǒng)的概念2)制造系統(tǒng)組成的功能圖3)制造系統(tǒng)的三流構造4)制造系統(tǒng)的物料流系統(tǒng)5)制造系統(tǒng)的物能資源流6)制造系統(tǒng)的信息流7)機械制造管理系統(tǒng)1)機械制造系統(tǒng)的概念機械制造通常是指用機械的方法制造產品或制造機械產品兩個范疇，是指獲得產品外形，尺寸，位置的技巧、方法和程序。機械制造的目的并不是簡單的把設計的產品“制造〞出來，它必需既滿足設計的要求，又滿足T，Q，C，S，E(效率、質量、本錢、效力和環(huán)保)的要求。為了有效地完成特定的制造義務，制造公司必需將人力、設備組合成一個系統(tǒng)，而產品的制造那么可看作是人、設備組合并協(xié)同操作的結果，因此我們可以定義制造系統(tǒng)是一個人與設備的組合。這個組合遭到制造資料流和信息流的約束。2)制造系統(tǒng)組成的功能圖3)制造系統(tǒng)的三流構造制造系統(tǒng)在運轉過程中，無時無刻不伴隨著“三流〞，即物料流、信息流和能量流的運動。制造系統(tǒng)中的物料流、信息流、能量流之間是相互聯(lián)絡、相互影響的，是一個不可分割的有機整體。機械加工系統(tǒng)的“三流〞運動表示圖機械加工系統(tǒng)輸入的是原資料或坯料(有時也包括半廢品)及相應的刀具、量具、夾具、光滑油、冷卻液和其他輔助物料等，經過保送、裝夾、加工和檢驗等過程，最后輸出半廢品或產品(普通還伴隨著切屑的輸出)。整個加工過程(包括加工預備階段)是物料的輸入和輸出的動態(tài)過程，這種物料在機械加工系統(tǒng)中的流動被稱為物料流。物料流信息流為保證機械加工過程的正常進展，必需集成各方面的信息，這些信息主要包括加工義務、加工工序、加工方法、刀具形狀、工件要求、質量目的、切削參數(shù)等等。這些信息又可分為靜態(tài)信息(如工件尺寸要求、公差大小等)和動態(tài)信息(如刀具磨損程度、機床缺點形狀等)。一切這些信息及其交換和處置過程構成了機械加工過程的信息系統(tǒng)，這個系統(tǒng)不斷地和機械加工過程的各種形狀進展信息交換，從而有效地控制機械加工過程，以保證機械加工的效率和產質量量。這種信息在機械加工系統(tǒng)中的作用過程稱為信息流。能量流能量是一切物質運動的根底。機械加工系統(tǒng)是一個動態(tài)系統(tǒng)，其動態(tài)過程是指機械加工過程中的各種運動過程，這個運動過程中的一切運動，特別是物料的運動，均需求能量來維持。來自機械加工系統(tǒng)外部的能量(普通是電能)，多數(shù)轉變?yōu)闄C械能。一部分機械能用以維持系統(tǒng)中的各種運動，另一部分經過傳送、損耗而到達機械加工的切削區(qū)域，轉變?yōu)榉謩e金屬的動能和勢能。這種在機械加工過程中的能量運動稱為能量流。4)制造系統(tǒng)的物料流系統(tǒng)物流系統(tǒng)是把制造資源轉變?yōu)榱慵彤a品的過程。在制造系統(tǒng)中，把制造資源轉變?yōu)楫a品或零件的制造過程，本質上是一個物料流動的動態(tài)過程。這個動態(tài)過程主要由五種根本運動形狀或消費活動組成，它們是加工、傳送、儲存、檢驗和裝配。5)制造系統(tǒng)的物能資源流-1制造全過程的主要環(huán)節(jié)都直接影響制造系統(tǒng)的資源耗費。制造過程是資源直接轉化和資源直接耗費的主要環(huán)節(jié)。產品包裝方式、運輸情況、銷售和效力情況(如能否回收用戶消費后的產品