机械常识认知课2

1、机械制造工业认知机械制造工业认知武汉理工大学工程训练中心机械制造工业认知的学习要点机械制造工业认知的学习要点 1.什么是机械什么是机械 2.机械进步与人类社会的发展机械进步与人类社会的发展 3.机械工业在人类社会中的作用机械工业在人类社会中的作用 4.机械工程发展历程机械工程发展历程 5.机床的分类机床的分类 6.机械的分类机械的分类 7.制造工业的分类制造工业的分类什么是机械 人类与其它动物最大的区别就是人类能够使用工具来适应和改造自然，从而使人类更利于生存和发展。人类从使用简单的手动工具:如木棍、石块等,逐渐发展到使用复杂的、组合的工具:如木棍加支点形成杠杆，可以省力地撬动沉重的物体.阿基

2、米德曾说过：“给我一个支点和足够长的杠杆，我可把地球搬动给你们看。”；最后多种简单的物体经过巧妙的组合，就构成了机械。希腊语中“机械”一词原指“巧妙的设计”，即经过巧妙设计的工具，主要是有别于简单手动工具。什么是机械“机械” 词语由“机”与“械”两个汉字组成。“机”原指局部的关键机件。“械”在中国古代原指某一整体器械或器具。 这两字连在一起，组成“机械”一词，便构成一般性的机械概念。因此机械的定义是：能帮助人们降低工作难度或省力的工具装置。 它由简单物体组合而成，这些物体必须实现相互的、单一的、规定的运动，它能够将能量、力从一个地方传递到另一个地方，能改变物体的形状结构，创造出新的物件。机械可

3、以很简单，但是各种简单的机械可以组合成复杂的机械。机械进步与人类社会的发展 人类社会的进步发展，不断促进了机械的进步发展；而机械的进步发展又反过来促进了人类社会的进步与发展。18世纪第一次工业革命的标志蒸汽机的发明，开创了以动力机器代替人力、畜力的时代，使人类社会由以手工劳动为主进入到以机器生产为主的工业化时代。机械进步与人类社会的发展 随着科学技术的发展，各种新技术、新发明层出不穷，并被迅速应用于工业生产，大大促进了经济的发展，在1870年引发第二次工业革命，当时，科学技术的突出发展主要表现在三个方面，即电力的广泛应用、内燃机和新交通工具的诞生、新通讯手段的发明。 第三次科技革命是人类文明史

4、上继蒸汽技术革命和电力技术革命之后科技领域里的又一次重大飞跃。它以原子能、电子计算机、空间技术和生物工程的发明和应用为主要标志。时至今日，数控机床等自动化机械制造设备已逐步替代人工操作的机床，机器人取代人力劳动已为时不远。机械进步与人类社会的发展机械工业在人类社会中的作用 机械是现代社会进行生产和服务的五大要素(即人、资金、能量、材料和机械)之一。从生产中来看，各种机床，自动化装备，飞机，轮船，神五，神六等等，都缺不了机械。更不用说化工厂，电厂等。就是人们的日常生活，也越来越多地应用各种机械，如汽车、自行车、钟表、照相机、洗衣机、冰箱、空调机、吸尘器等等。所以，毫不夸张的说，机械是现代社会的一

5、个基础，任何现代产业和工程领域都需要应用机械。机械制造业是整个社会的基础产业。机械工程发展历程人类成为“现代人”的标志就是制造工具和使用工具。石器时代的各种石斧、石锤和木质、皮质的简单粗糙的工具是后来出现的机械的先驱。从制造简单工具演进到制造由多个零件、部件组成的现代机械，经历了漫长的过程。机械工程发展历程-古代机械几千年前，人类已创制了用于谷物脱壳和粉碎的臼和磨，用来提水的桔槔和辘轳，装有轮子的车，航行于江河的船及桨、橹、舵等。所用的动力，从人自身的体力，发展到利用畜力、水力和风力。所用材料从天然的石、木、土、皮革，发展到人造材料。但由于动力的局限性，无法对较硬的金属材料进行大量切削加工，因

6、此制造机械的原材料大部分采用易于加工的木材。而木材由于其强度、硬度等机械性能远不如金属材料，因此在古代，机械制造的发展受到很大制约，发展缓慢。古代机械机械工程发展历程-古代机械 古代金属材料的加工：火的使用，开启了人类文明，也开创了机械制造中金属材料的发展之路。人类从石器时代进入青铜器时代，再进而到铁器时代过程中，风箱用以吹旺炉火的鼓风机械的发展起了重要作用。 有足够强大的鼓风机，才能使冶金炉获得足够高的炉温，才能从矿石中炼得金属。在中国，公元前1000前900年就已有了冶铸用的鼓风器，并逐渐从人力鼓风发展到畜力和水力鼓风。在古代金属材料加工的主要方法是铸造。 铸造：是指将固态的物质放入熔器内

7、加热使其熔化，铸造：是指将固态的物质放入熔器内加热使其熔化，再倒入特定形状的铸模待其凝固成形的加工方式再倒入特定形状的铸模待其凝固成形的加工方式。被铸物质多为原为固态但加热至液态的金属（例：铜、铁、铝、锡、铅等），而铸模的材料可以是沙、金属甚至陶瓷。人类掌握铸造工艺，已有约6000年的历史。公元前13前10世纪之间，中国已进入青铜铸件的全盛时期，工艺上已达到相当高的水平。 “国之大事，在祀及戎”。青铜冶炼、铸造技术，由于成本昂贵，主要用在祭祀礼仪和战争上。由于兵器性能的好坏关系到战争的胜利和国家的存亡，中国古代十分注重兵器的制造，经过不断地试验合金配比和浇铸温度的控制，才能铸造出硬度和韧性俱佳

8、的好剑。因此有“十年铸一剑”的说法。好的铸剑师发现用不同的水冷却剑身可以改良剑的性能，有的铸剑师为了找一眼适合铸剑的泉水，不惜跋山涉水，进行千百次试验。从而又一项机械加工工艺发明了，就是热处理热处理. . 热处理热处理：将金属材料放在一定的介质内加将金属材料放在一定的介质内加热、保温、冷却，通过改变材料表面或内部的热、保温、冷却，通过改变材料表面或内部的金相组织结构金相组织结构, ,来改变材料性能的一种金属热加来改变材料性能的一种金属热加工工艺。工工艺。金属在不同温度的冷却介质中冷却，金属的晶体组织结构会发生很大变化，从而改良金属的性能；同时，金属在冷却过程中，冷却介质中所含化学元素可渗入金属

9、表面，对金属表面组织进行改造，改变金属表面的性能。机械工程发展历程动力机的发明促进了机械工程技术的快速发展 动力是机械制造的重要因素。18世纪后期，蒸汽机的发明，使机械的动力有了强劲给力，已经能够为切削金属材料提供足够的动力。制作机械的主要材料逐渐从木材改用更为坚韧，但难以用手工加工的金属。各类金属加工机床不断发明、完善，机械加工方法也从铸造、锻造发展到车削、铣削、磨削、刨削等。机械制造工业开始形成，并在几十年中成为一个重要产业。机械工程通过不断扩大的实践，从分散性的、主要依赖匠师们个人才智和手艺的一种技艺，逐渐发展成为一门有理论指导的、系统的、独立的工程技术。近代金属切削加工机床机床的分类一

10、.按机床的加工方式可分为：车床、铣床、磨床、刨床、镗床、钻床、拉床、冲床、滚齿机、插齿机、线切割等。二.按机床的加工精度可分为：普通机床（加工精度满足一般需要）、精密机床和高精度机床。机床的分类三.按自动化程度可分为：手动操作机床、半自动机床、自动机床；将自动机床和机器人、物流系统组合还可构成柔性制造系统（FMS）。四.按机床的适用范围可分为：通用机床和专用机床五.按机床的大小可分为：仪表机床、小型机床、中型机床、大型机床和重型机床。机械工程发展历程机械制造向自动化、小型化发展 19世纪末，电力供应系统和电动机开始发展和推广。20世纪初，电动机已在工业生产中取代了蒸汽机，成为驱动各种工作机械的

11、基本动力。同时电气控制、液压控制技术得到了长足发展，半自动化机床应运而生，生产制造由手工操作逐渐向半自动化加工发展。 普通机床机械工程发展历程电子技术促进机械工程的发展 随着电子技术的发展，日本企业界在1970年左右最早提出“机电一体化技术”这一概念，即结合机械技术和电子技术于一体。随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用，机电一体化技术获得前所未有的发展，目前正向光机电一体化技术方向发展，其应用范围愈来愈广。数控加工机床逐渐替代半自动机床，加工工艺也逐渐由机械切削加工、热加工向激光加工、超声波加工、电加工、快速成型等新型加工工艺发展。机器人逐渐替代人力，机械制造逐步向智能化制造方向发展。过去，各种

12、机械离不开人的操作和控制，其反应速度和操作精度受到人脑和神经系统的限制，人工智能将会消除了这个限制。计算机科学与机械工程之间的互相促进，共同发展，将使机械工程在更高的层次上开始新的一轮大发展。机械的分类 机械的种类繁多，可以按几个不同方面分为各种类别，如：按功能可分为动力机械、物料搬运机械、粉碎机械等；按服务的产业可分为农业机械、矿山机械、纺织机械、交通机械、船舶机械等；按工作原理可分为热力机械、流体机械、仿生机械等。制造工业分类 根据制造生产对象在生产过程中的工业特点，可以将制造工业生产类型分为连续型生产（流程工业）和离散性生产（离散工业）两类。n流程工业：单一产品的生产永不停止，机器设备一

13、直运转。连续生产的产品一般是企业内部其它工厂的原材料；产品基本没有客户化。n离散工业：产品的生产往往是多个零件经过一系列并不连续的工序的加工最终装配而成。制造工业分类离散工业流程工业生产工艺离散的连续的（不能中断）加工顺序相互独立按照既定的顺序加工产品成型对原材料物理形状进行改变、组装对原材料进行混合、分离、粉碎、加热等物理或化学方法行业领域机械制造、电子设备食品、造纸、石化、橡胶、陶瓷、塑料、冶金、能源、制药等行业 作为流程工业的典型实例，我们简要介绍一下水泥和石油化工生产的工艺流程。流程工业简介水泥生产流程及装备石化生产流程离散工业简介 离散工业生产的产品由许多零部件构成，且各零件的加工过

14、程各自独立，所以整个产品的生产工艺是离散的，制成的零件通过部件装配和总装配最后成为成品。机械制造、电子设备制造、汽车制造、飞机制造等行业的生产过程均属于这一类型。 早期离散工业采用作坊式生产过程，即所有零件均在作坊内加工制造，并装配成成品。随着制造技术的发展，产品结构越来越复杂，零件种类越来越多，零件加工质量要求越来越高，例如一辆小轿车的零件数量达到2万以上，作坊式生产过程效率低下，零件加工质量较差，生产成本较高，无法适应大规模生产，为此，人们采取以下方法提高生产效率，降低生产成本：标准化生产标准化生产制定严格的零件性能、外形尺寸、加工工艺标准，增强零件的通用性、互换性，适应大规模生产，降低生

15、产成本。社会化生产社会化生产利用离散零件可同时加工的优势，根据各类零件的生产周期，合理安排生产计划，将零件交由各类不同的专业厂家生产，成品零部件通过发达的物流系统，汇集到总装车间装配出成品。流水线生产流水线生产将加工或装配过程分解为若干个子过程，前一个过程为下一个过程创造执行条件，所有子过程可同时并行运作，提高工作效率。标准件 标准件就如同我们考试前所背的标准答案一样，具有以下性质：1.统一性统一性：标准答案是被所有老师认同的，标准件也一样，我国对机械制造中的大量使用的常用零件的尺寸形状、加工精度、加工工艺、机械性能等各个方面均制定了国家标准（GB ），按照标准生产的零件称为标准件。各类行业也

16、可以根据本行业的要求制定本行业标准，如汽车标准、航空标准。2.简化性简化性：就是为了经济有效地满足需要，对标准化对象的结构、型式、规格或其它性能进行筛选提炼，剔除其中多余的、低效能的、可替换的环节，精炼并确定出满足需要所必要的高效能的环节，保持整体构成精简合理，使之功能效率最高。标准答案也一样。3、经济性经济性：背标准答案是最省力的，同样采用标准件也是最经济的，因为标准件由专业制造厂生产，生产批量大，零件的互换性极高。例如：在普通车床上加工螺纹，一个熟练工人至少耗时1分钟，而在专门加工螺纹的搓丝机上，不到1秒钟就完成了，生产效率和经济性无法相比。生产流水线 1913年，福特应用创新理念和反向思

17、维逻辑提出在汽车组装中，汽车底盘在传送带上以一定速度从一端向另一端前行。前行中，逐步装上发动机，操控系统，车厢，方向盘，仪表，车灯，车窗玻璃、车轮，一辆完整的车组装成了。 第一条流水线使每辆T型汽车的组装时间由原来的12小时28分钟缩短至10分钟。 流水线是把一个重复的过程分为若干个子过程，前一个子过程为下一个子过程创造执行条件，每个子过程可以和其他子过程并行运作。简而言之，就是“功能分解，空间上顺序依次进行，时间上重叠并行”,每名工人只负责单一的工序过程，大幅提高技术熟练性，减少失误。福特的流水线不仅把汽车放在流水线上组装，也花费大量精力研究提高劳动生产率。福特把装配汽车的零件装在敞口箱里，放在输送带上，送到技工面前，工人只需站在输送带两边，节省了来往取零件的时间。而且装配底盘时，让工人拖着底盘通过预先排列好的一堆零件，负责装配的工人只需安装，这样装配速度自然加快了。他在一年之中生产几十万辆汽车，这个新