论述了机械加工和夹具的发展历史、现状和趋势。
人类成为“现代人”的标志是制造工具。石器时代的各种石斧、锤子和简单粗糙的木质、皮革工具,是后来出现的机械的先驱。从制造简单的工具到制造由多个零部件组成的现代机械,经历了一个漫长的过程。
几千年前,人类创造了用于去壳和碾碎谷物的研钵和磨坊,用于提水的橙子和风车,有轮子的汽车,在河流中航行的船只,桨,桨和舵。使用的动力已经从人类的体力发展到使用畜力、水力、风力。使用的材料从天然的石头、木头、泥土、皮革发展到人造材料。最早的人造材料是陶瓷,制作陶瓷器皿的陶车是由动力、传动、工作三部分组成的整机。
从石器时代到青铜时代,再到铁器时代,用于吹火的鼓风机的发展发挥了重要作用。只有有足够强的鼓风机,冶金炉才能获得足够高的温度,才能从矿石中提炼出金属。中国在公元前1000年到公元前900年就有了冶炼铸造用的鼓风机,并从人工鼓风逐渐发展到畜力鼓风和水力鼓风。
15 ~ 16世纪以前,机械工程发展缓慢。但在几千年的实践中,机械发展积累了相当的经验和技术知识,成为未来机械工程发展的重要潜力。17世纪后,英法西欧国家出现了资本主义,商品生产开始成为社会的中心议题。
18世纪后期,蒸汽机的应用从采矿扩展到纺织、面粉、冶金等行业。制造机械的主要材料逐渐从木材变成更坚韧的金属,但手工加工很困难。机械制造业开始形成规模,并在几十年内成为一个重要的产业。
机械工程通过拓展实践,从一项主要依靠工匠个人天赋和技能的分散技能,逐渐发展成为一门理论化、系统化、独立的工程技术。机械工程是促成18 ~ 19世纪工业革命和资本主义机械大规模生产的主要技术因素。
动力是发展生产的重要因素。17世纪后期,随着各种机械的改进和发展,以及对煤炭和金属矿石需求的不断增加,人们感到依靠人力和畜力无法将生产提高到一个新的阶段。
在英国,纺织、制粉和其他工业越来越多地位于河中,用水轮驱动工作机械。但在当时,煤矿、锡矿、铜矿等矿山的地下水,只能靠大量的畜力来提升和清除。在这样的生产需求下,纽科门的大气蒸汽机在18世纪初出现,用来驱动矿井排水泵。但这种蒸汽机油耗率高,基本只在煤矿使用。
1765年,瓦特发明了带独立冷凝器的蒸汽机,降低了燃料消耗率。1781年,瓦特发明了蒸汽机提供旋转动力,扩大了蒸汽机的应用范围。蒸汽机的发明和发展使采矿和工业生产、铁路和航运能够以机械方式提供动力。蒸汽机几乎是19世纪唯一的动力来源,但蒸汽机及其锅炉、冷凝器、冷却水系统等。体积庞大,并且它们的应用非常不方便。
19年底,供电系统和电机开始开发普及。20世纪初,电动机在工业生产中已经取代蒸汽机,成为驱动各种工作机器的基本动力。生产的机械化离不开电气化,电气化通过机械化在生产中发挥作用。
在发电站的初期,蒸汽机被用作动力。20世纪初,高效率、高转速、大功率的汽轮机出现了,适应各种水资源的水轮机也出现了,推动了供电系统的蓬勃发展。
19世纪后期发明的内燃机,经过逐年改进,已经成为重量轻、体积小、效率高、操作方便、随时可以启动的原动机。最早用于驱动无动力供应的陆地作业机械,后用于汽车、移动机械和船舶,20世纪中期开始用于铁路机车。由于排除了汽轮机和内燃机,蒸汽机不再是重要的动力机器。内燃机的发展以及后来发明的燃气轮机和喷气发动机,是飞机和航天器研制成功的基本技术因素之一。
在工业革命之前,机器大多是木头做的,是木匠手工制作的。金属(主要是铜和铁)仅用于制造仪器、锁、钟、泵和木结构的小零件。金属加工主要依靠机械师的细致工作来达到要求的精度。随着蒸汽机动力装置的普及和矿山、冶金、船舶、机车等大型机械的发展,需要成型和切割的金属零件越来越多,要求的精度也越来越高。应用的金属材料已经从铜、铁发展到钢。
机械加工,包括锻造、锻压、钣金加工、焊接、热处理等技术和设备,以及切削技术和机床、工具、量具等。,发展迅速,保证了各行业发展生产所需的机械设备供应。
随着社会经济的发展,对机械产品的需求猛增。生产批量的增加和精密加工技术的进步,促进了零件互换生产、专业分工协作、流水线、流水线等大量生产方式的形成。
简单的互换零件和专业分工在古代就已经出现。在机械工程中,互换性首先体现在莫茨利1797利用他创造的螺纹车床生产的螺栓和螺母上。同时,美国工程师惠特尼用可互换的生产方法生产出火枪,显示了互换性的可行性和优越性。这种制作方法逐渐在美国推广,形成了所谓的“美国制作法”。
20世纪初,福特在汽车制造领域创造了一条装配线。泰勒在19年底创立的量产技术和科学管理方法,使得汽车等量产机械产品的生产效率达到了过去难以想象的高度。
20世纪中后期,机械加工的主要特点是:提高机床的加工速度和精度,减少对手工技能的依赖;提高成型、切割、装配的机械化和自动化程度;使用数控机床、加工中心、成组技术等。,发展柔性加工系统,将中小批量、多品种生产的生产效率提高到大批量生产的水平;研究和改进难加工的新型金属和非金属材料的成形和切削技术。
进入21世纪的今天,机械加工行业依然在不断发展更新!2008年经济危机后,世界制造业的中心偏向亚洲,以中国为龙头,将发挥越来越重要的作用!