1.2 认识机械制造基本环节

问题思考

1.2.1 认识毛坯制造

毛坯制造是机械制造中的重要环节。制造毛坯对保证零件的质量具有重要意义，特别是在大批量生产中，可以提高加工效率，降低加工成本。

要点提示

把零件毛坯制作作为一个单独的环节来进行，有利于典型工艺和技术的采用，从而保证产品的质量。

毛坯成形的常用方法如图1-19所示。

（1）液态成形用于制作形状复杂、载荷不太重的零件，如图1-20所示。

（2）塑性成形用于制作工作载荷比较重的零件，如图1-21所示。

（3）连接成形可以实现形状差异较大的两个零件的连接。图1-22所示为典型的焊接轴。

（4）粉末冶金用以解决新材料和高精度零件的制造问题，典型产品如图1-23所示。

（5）型材具有合理的截面形状，如工字形、T 形以及槽形等，其质量稳定，承载能力高，常用的型材如图1-24所示。

要点提示

毛坯的生产方法较多，如何从众多的造型方法中选择理想的方法很重要。其中遵循的基本原则是“优质”“高效”和“低耗”，应该在满足使用要求的前提下，尽量降低生产成本。

1.2.2 认识传统加工方法

毛坯成形后还特别粗糙，接下来的加工环节将对其进行精雕细琢，去除多余材料，最后获得理想的产品。

1.传统加工方法的特点

传统加工的特点如下。

（1）刀具材料比被加工材料硬。

（2）靠机械能（力的作用）去除多余的材料。

（3）加工过程主要靠操作者的经验来控制。

（4）自动化程度较低，生产效率不高。

2.传统加工方法的主要手段

传统加工中用到的主要方法如图1-25所示。

（1）机械加工的主要目的是获得符合加工要求的零件表面，这些表面主要有平面、圆柱面、孔以及各种成形曲面。

（2）同一种加工表面能够使用的加工方法并不是唯一的，例如，加工平面的方法有车削、铣削、刨削、磨削和拉削等。各种加工方法适合加工的平面类型以及能够达到的加工精度并不相同。

（3）通常将机械加工过程分为粗加工和精加工两个阶段，前者用于高效去除毛坯上多余的材料，后者用于获得理想的零件表面。对于质量要求较高的零件，还可以插入半精加工和精细加工两个阶段。

1.2.3 认识现代加工方法

观察你身边使用的家用电器，如电视机和洗衣机，看看这些产品与早期的产品在选材、设计和制作工艺上有何区别。再仔细观察成为我们生活必需品的手机，其近几年的发展趋势是什么？由此总结现代制造业的发展方向和技术特点。

1.现代加工方法的特点

随着现代科学技术的发展，传统的加工方法逐渐过渡到现代加工方法，两者的区别如表1-1所示。

要点提示

现代加工方法具有“高自动化”“高精度”和“高效率”的“三高”特点，同时面向超精密和微细技术发展，误差等级从早期的毫米级到微米级再到纳米级，甚至能够实现镜面加工。

2.现代加工中的新事物

与传统制造业相比，现代制造业中的“新事物”层出不穷，新材料、新能源、新设备和新工艺在当前的企业中大显身手，下面对其做简要介绍。

（1）新材料的采用。现代加工中不再处处倚重金属材料，陶瓷材料、高分子材料和复合材料的应用日益广泛，由这些材料制成的制品，其优良性能逐渐被人们所接受。

（2）新能源的采用。除了传统的电能外，电化学能、激光以及超声波在现代制造中逐步得到广泛应用。电化学能用于电火花加工，图 1-26 所示为电火花线切割加工机床，其加工的零件如图 1-27所示。激光用于检测，同时也可以用于零件切割加工。超声波可以用于工件的探伤和检测。

（3）新技术的采用。在现代加工中普遍采用计算机控制技术。其中，计算机辅助设计（CAD）技术主要用于产品设计，计算机辅助制造（CAM）技术主要用于数控加工。目前，将 CAD/CAM技术用于模具设计和制造，是现代机械制造发展的新方向。

图1-28所示为汽车车灯模型，为其开发的模具如图1-29所示。

（4）新设备的采用。现代制造中突出的特点就是高性能的数控机床取代了普通机床，极大地提高了生产效率。图 1-30 所示为普通机床，图 1-31所示为数控机床，图 1-32所示为数控加工中心。

1.2.4 了解CAD/CAM技术

在现代生产中，设计是制造的基础。随着人们对产品种类和质量的追求，一项好的设计尤为关键。使用CAD技术可以充分发挥设计者的创新思维，创作出优秀的设计作品。

图 1-33 和图 1-34 所示为各种鼠标的设计方案的对比。其形式上从严肃到趣味，结构上从复杂到简洁，造价上从高到低。

图1-35所示为使用CAD方法创建的汽车模型，通过CAD软件提供的设计和分析工具可以非常方便地找到最佳设计方案。使用CAD设计的零件可以采用CAM技术完成加工。图1-36所示为零件的模拟加工过程。