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3小時讀通基礎機械製造

基礎から学ぶ機械工作

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內容簡介

  你也可以是「創客Maker」!
  從CNC到3D印表機,掌握加工技術的基本!
  製作自己專屬的產品、小額創業!
  我們身邊周遭的各種製品,都是由工具、工具機製造的。
  超商的小物、路邊賣的鯛魚燒跟鑰匙圈看似不相關,卻都是由「模具」作出來的。
  本書收錄大量生產用的模具是如何製造的。
  相較於市面上充斥的死板國家考試用書,
  本書有詳細的講解及全彩圖片,簡單易懂。
  最適合想學習製造的初學者!
  
  透過本書,我們可以了解製造各種物品的技術。
  工具機的知識有助於原創作品的製作,擴大加工時的選擇。
  本書涵蓋了人氣話題的3D列印機,圖解介紹各種加工技術。
  
  
 

作者介紹

作者簡介

門田和雄


  1968年生,完成東京學藝大學大學院教育學研究科修士課程(專攻技術教育),以及東京工業大學大學院綜合理工程研究科博士課程(專攻機械微觀工程)。擁有工程博士學位。現任教於東京工業大學附屬科學技術高等學校機械系統領域。以機械技術教育的實踐與研究作為活動基礎,致力於有關機械與機器人等各種教育研究活動。還有許多日文著作,如《從基礎開始學的機械工程》、《螺絲支撐生活的秘密》(科學眼新書出版)等。
 
 

目錄

序    

第1章 開始機械製造    
1 什麼是機械製造?    
2 從道具到機械    
3 不可或缺的測量技術
    
第2章 手工作業    

1 劃線    
2 切斷    
3 折彎    
4 銼削    
5 鑿洞    
6 攻螺紋    
column1腳踏風箱煉鐵
    
第3章 塑性加工    
1 彈性與塑性    
2 鍛造    
3 剪切加工    
4 折彎加工    
5 引伸加工    
6 衝壓加工    
7 壓延加工    
8 擠製加工、抽製加工    
9 壓造加工    
10 轉造加工
    
第4章 切削加工    
1 什麼是切削加工?    
2 切削理論    
3 車床加工    
4 銑床加工    
5 牛頭刨床加工    
6 切削齒輪的工具機    
7 切削螺紋的工具機    
column2 鑽石的加工    

第5章 磨粒加工    
1 什麼是磨粒加工?    
2 磨輪的三要素    
3 各種磨削加工    
4 磨床加工    
5 其他的磨粒加工
    
第6章 熔接    
1 什麼是熔接?    
2 氣體熔接    
3 火焰切割    
4 電弧熔接    
5 電阻熔接    
6 TIG熔接    
7 其他的熔接
    
第7章 鑄造    
1 什麼是鑄造?    
2 大佛像的製作方式    
3 什麼是鑄鐵?    
4 什麼是鑄造用鋁合金?    
5 砂模鑄造    
工廠參觀    
6 脫蠟鑄造    
7 殼模鑄造    
8 壓鑄法    

第8章 數控工具機與產業用機械手臂    
1 什麼是數控工具機?    
2 數控工具機的構成    
3 數控程式的基礎    
4 各種數控工具機    
5 產業用機械手臂    
6 產業用機械手臂的構成    
7 產業用機械手臂的種類    
column3 削刮作業    

第9章 模具    
1 什麼是模具?    
2 模具的優點與缺點    
3 模具的製造方法    
4 使用模具的生產    
第10章 數位製造    
1 雷射加工機    
2 3D印表機
    
後記    
索引   
 

前言

  本書收錄了學完機械設計後,了解自身想要製作什麼的人,在進邁入加工材料、使其具體成形的階段,所需相關的機械製造作業。經由不斷摸索製造試作品,或者想要製造自己原創的作品時,從事過機械設計的人多會想親自操作機械來作業。
  
  另一方面,大量生產等場面,從事機械設計的人和機械製造的人有著諸多不同點。再者,委託外包的場面,從事機械製造的人在進行加工時,大多不曉得自己製作的部件用於哪部機器的什麼地方。

  本書針對學完機械設計的初學者,統整邁入下一個階段,學習機械製造之前,所需的機械製造基礎事項。

  首先會概略說明機械製造,接著依手動加工、塑性加工、切削加工、磨粒加工、熔接、鑄造的順序,解說金屬加工的基本事項。除此之外,本書也收錄運用數值控制的數控工具機、產業用機械手臂,以及用於大量生產的模具。另外,本書也加入近年來蔚為話題的雷射加工機、3D列印機等數位製造。這一本書網羅了我們身邊周遭工業製品生產時,所需的金屬加工、樹脂加工基礎。

  過去,一般人幾乎不會涉足塑性加工、切削加工金屬的場所,但最近,只要接受講習,便能正式從事金屬加工的地方不斷增加,地方工廠也導入各式各樣的工具機,有些地區還提供參觀學習、支援個人製作物件。

  近年來,利用這樣的場所製造自己原創的作品,生產過去礙於成本難以實現的物件,這樣的事例不斷增加。不管是哪種情況,都是以「想要製作這樣的東西!」的強烈情感為大前提,若具備相關的機械製造知識與技能,讀者也就能夠製作數樣試作品才對。

  讀完本書,理解機械製造的概要之後,建議讀者走訪相關設施,實際體驗製作物件。再者,完成試作品之後,卻沒有足夠資金量產的場合,可以利用網路進行群眾募資(Crowdfunding),往後可能發展成以製造創業的個人廠商。當然,雖說是個人廠商,但技術面、資金面等仍需各方支援,並非完全單獨一人從事製造。

  搭配前作《3小時讀通機械製造》,活用本書統整的機械製造的基本事項,可進一步在實際製作物件上帶來幫助。若能幫到秉持「Do it with others」精神,投入製造行列的各位讀者,這將是我最高的榮幸。

2014年12月 門田和雄
 

詳細資料

  • ISBN:9789869456234
  • 叢書系列:科學視界
  • 規格:平裝 / 208頁 / 25k正 / 14.8 x 21 x 1.13 cm / 普通級 / 全彩印刷 / 初版
  • 出版地:台灣
 

內容連載

鍛造

以敲擊等方式對金屬施予外力,作成必要形狀的製造法稱為鍛造。一般常見的方法是,加熱至再結晶溫度以上的熱鍛(hotforging)。此種鍛造藉由敲擊消除金屬的內部孔隙,微細化結晶提升強度。不加熱僅於常溫敲擊金屬的製造法,稱為冷鍛(coldforging)。冷鍛因無溫度上的變化,加工精密度較高,有著加工硬化提升強度等優點。

如同日本刀等能製作成各種形狀,自古以來即用於刀具製作的鍛造法,稱為自由鍛造(open dieforging)。當時刀劍在強度上的優異,已有科學上的解釋。之後,為了大量生產同樣形狀的鍛造物,出現使用模具的模鍛(die forging)。為了施加巨大的外力進行鍛造,需使用大型的鍛造機具。
 
剪切加工

以剪刀切斷紙張時,刀刃於紙張截面施予相反方向的外力,稱為剪切力。金屬剪鉗切斷金屬也是同樣的原理。利用剪切力進行的加工,稱為剪切加工。

遇到金屬剪鉗難以切斷的較厚金屬板,則需使用剪切機。剪切機又分為腳踏式與油壓式。

剪切機在日本又稱為「シェアリング(sharing)」,將欲切斷之金屬板置於刀刃模具與衝頭之間, 以拉桿固定之後,腳踏踏板降下衝頭執行切斷。此時,根據材料的種類、板厚,衝頭與模具之間需設置些微的間隙(clearance),過大或過小都容易產生被稱為毛邊或塌邊的突起。
 
塑性加工

使用圓形沖頭,可做出如同在紙張使用打洞機般的圓孔。

間隙大小取得不適當的話,剪切面上金屬板的衝頭端面會產生塌邊、模具端面則會產生毛邊,需進行事後加工去除。腳踏壓機是日本自古稱為「蹴飛ばし」的工具機,使用圓形斷面的衝頭打洞,能將工件的末端作成圓形,也能依衝頭的形狀進行不同的剪切加工。

如需更大的剪切力,則可以改用油壓式剪切機。

使用沖頭鑿孔加工時,位置的決定非常重要。如欲在指定的位置開鑿複數孔洞,以數值控制決定金屬板上鑿孔位置的數控衝孔機就相當便利。

組合數種不同的圓形、方形衝頭,可打出複雜的形狀。將這些衝頭配置在旋轉頭(turret)的扇形台座,以數值控制鑿洞的工具機,稱為數控旋轉頭衝孔機。鑿出孔洞的工件,若事先預設微小的間隙,便能夠呈現未完全切離的連結狀態。

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