第二章：机械结构与设计

机械结构的作用与分类

机械结构是机器人硬件的核心组成部分，它为机器人提供了物理形态和运动能力，是实现机器人功能的基础。机械结构在机器人中起着至关重要的作用，它不仅为机器人提供了物理支撑和运动能力，还直接影响机器人的性能和应用范围。机械结构的作用和分类可以从多个角度进行分析。根据不同的功能、运动方式和关节类型，机械结构可以分为多种类型，每种类型都有其独特的特点和应用场景。随着技术的不断进步，机械结构的设计将更加优化，以满足机器人在不同领域中的多样化需求。

一、机械结构的作用

支撑与承载：

机械结构为机器人提供了物理支撑，使其能够稳定地放置在地面上或其他支撑面上。例如，机器人的底盘或底座能够承受整个机器人的重量以及在运动过程中产生的各种力。它还承载着机器人其他部件（如电机、传感器、控制器等），确保这些部件在工作过程中保持稳定和安全。

运动与操作：

机械结构通过关节和驱动装置实现运动。例如，工业机器人的机械臂可以通过多关节的运动来完成复杂的操作任务，如焊接、装配等。末端执行器（如夹爪、吸盘、焊枪等）安装在机械结构的末端，用于完成具体的抓取、操作或加工任务。

适应环境：

机械结构的设计可以根据不同的应用场景进行优化。例如，移动机器人可以采用轮式、履带式或腿式结构，以适应不同的地形条件。轮式机器人适合平坦地面，履带式机器人适合复杂地形，腿式机器人则可以模仿动物的运动方式，适应不规则地形。

提高效率与精度：

通过优化机械结构的设计，可以提高机器人的运动效率和操作精度。例如，采用高精度的关节轴承和传动装置，可以减少运动误差，提高机器人的重复定位精度。合理的结构设计还可以减少能量损耗，提高机器人的能效比。

安全性：

机械结构的设计需要考虑安全性，确保机器人在工作过程中不会对操作人员或周围环境造成危害。例如，协作机器人（Cobots）的设计通常采用轻量化材料和柔性关节，以降低碰撞时的冲击力，提高人机协作的安全性。

二、机械结构的分类

（一）按功能分类

工业机器人机械结构：

多关节机械臂：这是工业机器人最常见的形式，通常由多个旋转关节和直线关节组成，能够实现复杂的三维运动。例如，六轴机械臂可以完成全方位的焊接、装配和喷漆任务。
并联机器人：并联机器人由多个平行的机械臂组成，具有高刚性和高精度的特点，常用于高精度的加工和装配任务，如航空航天零部件的加工。
SCARA机器人：选择性顺从装配机器人臂（SCARA）是一种平面关节机器人，适用于快速、高精度的平面运动任务，如电子产品的装配。

移动机器人机械结构：

轮式机器人：采用轮子作为移动机构，具有结构简单、运动灵活、能耗低等优点。例如，扫地机器人和物流机器人通常采用轮式结构。
履带式机器人：履带式机器人具有良好的通过性，适合在复杂地形和松软地面上行驶。例如，军事侦察机器人和矿山救援机器人常采用履带式结构。
腿式机器人：腿式机器人模仿动物的运动方式，具有较高的适应性和灵活性，能够跨越障碍物和在不规则地形上行走。例如，波士顿动力的Spot机器人是一种典型的四足机器人。

服务机器人机械结构：

人形机器人：人形机器人具有类似人类的外观和运动能力，能够完成一些需要与人类交互的任务，如陪伴、护理和教育。例如，本田的ASIMO机器人和软银的Pepper机器人。
专用服务机器人：根据特定服务需求设计的机器人，如餐厅服务机器人、酒店送物机器人等。这些机器人通常具有特定的机械结构，以适应其工作环境和任务需求。

特种机器人机械结构：

水下机器人：用于水下作业，如海洋探测、水下维修等。水下机器人通常具有防水、耐压的外壳和特殊的推进装置。
空间机器人：用于太空作业，如卫星维修、空间站建设等。空间机器人需要具备高可靠性、抗辐射能力和精确的运动控制能力。
排爆机器人：用于排爆和危险品处理，通常具有坚固的结构和多种传感器，能够远程操作，确保操作人员的安全。

（二）按运动方式分类

固定式机械结构：

固定式机械臂：安装在固定位置，用于完成重复性任务。例如，工业生产线上的焊接机器人和装配机器人通常采用固定式机械臂。
龙门式机器人：龙门式机器人是一种大型固定式机器人，通常用于大型工件的加工和搬运。其结构类似于龙门起重机，具有较高的负载能力和运动精度。

移动式机械结构：

自主移动机器人：能够自主导航和避障，完成移动任务。例如，物流机器人可以在仓库中自主行驶，完成货物的搬运和存储。
遥控移动机器人：通过远程控制完成移动任务，常用于危险环境或复杂任务。例如，军事侦察机器人和排爆机器人通常采用遥控方式操作。

（三）按关节类型分类

旋转关节机械结构：

多关节机械臂：主要由多个旋转关节组成，能够实现复杂的三维运动。例如，六轴机械臂的每个关节都可以独立旋转，通过协调多个关节的运动，可以完成各种复杂的操作任务。
并联机器人：并联机器人由多个平行的旋转关节组成，具有高刚性和高精度的特点，适用于高精度的加工和装配任务。

直线关节机械结构：

直线电机驱动机械臂：采用直线电机直接驱动，能够实现快速、高精度的直线运动。例如，在一些高精度的加工设备中，直线电机驱动的机械臂可以完成高精度的加工任务。
气缸或液压缸驱动机械臂：通过气缸或液压缸实现直线运动，适用于需要高负载能力的应用场景，如大型工业机器人。

复合关节机械结构：

混合关节机械臂：同时包含旋转关节和直线关节，能够实现更复杂的运动。例如，一些高精度的工业机器人采用混合关节设计，以提高其运动灵活性和操作精度。

三、末端执行器

末端执行器是机器人机械结构的重要组成部分，安装在机械臂或移动平台的末端，用于完成具体的任务。它相当于机器人的“手”或“工具”，其设计和功能直接影响机器人完成任务的能力和效率。以下是末端执行器的作用、分类以及一些常见类型的详细介绍。

（一）、末端执行器的作用

抓取与操作：

末端执行器的主要功能是抓取、搬运和操作物体。例如，在工业生产中，夹爪型末端执行器可以抓取零部件并将其放置到指定位置；在物流仓库中，吸盘型末端执行器可以吸附纸箱并进行搬运。

加工与制造：

末端执行器可以安装各种加工工具，如焊枪、喷漆枪、切割刀具等，用于完成焊接、喷漆、切割等加工任务。例如，在汽车制造中，焊接机器人通过末端执行器上的焊枪完成车身零部件的焊接工作。

测量与检测：

末端执行器可以配备测量工具或传感器，用于检测物体的尺寸、形状、表面质量等参数。例如，在质量检测环节，末端执行器可以安装激光测距仪或视觉传感器，对产品进行精确测量和外观检测。

交互与服务：

在服务机器人中，末端执行器用于与人类或其他物体进行交互。例如，陪伴机器人可以通过末端执行器上的触摸传感器感知人类的触摸，做出相应的反应；医疗机器人可以使用末端执行器上的工具进行手术操作或辅助诊断。

（二）、末端执行器的分类

1. 按功能分类

抓取型末端执行器：

夹爪：这是最常见的抓取型末端执行器，通常由多个可活动的指爪组成，通过电机或气缸驱动，能够夹紧或松开物体。夹爪可以根据物体的形状和尺寸进行定制，例如，平行夹爪适用于抓取规则形状的物体，而三指夹爪可以更好地抓取不规则形状的物体。
吸盘：利用真空原理吸附物体表面，适用于抓取平面或光滑表面的物体，如玻璃、纸张、塑料制品等。吸盘末端执行器通常由真空泵提供负压，通过吸盘与物体表面的接触实现吸附和抓取。
磁力吸盘：通过电磁铁产生磁场，吸附金属物体。这种末端执行器适用于抓取金属零部件，如在钢铁加工和机械制造领域。
柔性夹爪：采用柔性材料制成，能够适应不同形状和尺寸的物体，具有较高的抓取灵活性和适应性。柔性夹爪在食品加工、电子产品制造等领域有广泛应用。

加工型末端执行器：

焊枪：用于焊接任务，通过末端执行器将焊枪精确地定位到焊接点，完成焊接操作。焊枪末端执行器可以根据焊接工艺（如弧焊、点焊）进行选择和设计。
喷漆枪：用于喷漆任务，通过末端执行器控制喷漆枪的喷嘴位置和角度，实现均匀的喷漆效果。喷漆枪末端执行器通常配备有流量控制装置，以调节油漆的喷出量。
切割刀具：包括激光切割头、等离子切割枪、机械切割刀等，用于切割材料。切割刀具末端执行器需要高精度的定位和运动控制，以确保切割质量和效率。
打磨工具：如砂轮、磨头等，用于对物体表面进行打磨和抛光。打磨工具末端执行器需要能够根据物体表面的形状和要求进行灵活调整。

测量与检测型末端执行器：

视觉传感器：安装在末端执行器上，用于获取物体的图像信息，进行视觉检测和识别。视觉传感器末端执行器可以用于质量检测、物体定位、颜色识别等任务。
力/扭矩传感器：用于测量机器人与物体之间的力和扭矩，反馈给控制系统以实现精确的操作和控制。力/扭矩传感器末端执行器在机器人装配、打磨等任务中非常重要。
激光测距仪：用于测量物体的距离和尺寸，通过末端执行器的精确定位，可以实现高精度的测量。
接触式探针：用于测量物体的表面形状和尺寸，通过末端执行器的运动，探针可以接触物体表面并获取数据。

交互型末端执行器：

触摸传感器：用于感知人类或其他物体的触摸，实现人机交互。触摸传感器末端执行器可以安装在陪伴机器人或服务机器人的手臂上，用于感知人类的触摸动作并做出相应的反应。
工具接口：用于连接各种工具，如手术刀、注射器等，实现医疗机器人与患者之间的交互。工具接口末端执行器需要具备高精度和高可靠性的特点，以确保医疗操作的安全性和准确性。
人机协作工具：在人机协作场景中，末端执行器可以配备特殊的工具或装置，用于辅助人类完成任务。例如，协作机器人（Cobots）的末端执行器可以安装轻量化的工具，与人类工人一起进行装配或加工任务。

2. 按驱动方式分类

电动末端执行器：

通过电机驱动，具有响应速度快、控制精度高、维护简单等优点。例如，电动夹爪通过电机驱动指爪的开合，实现对物体的抓取和释放；电动吸盘通过电机驱动真空泵产生负压，实现物体的吸附和抓取。

气动末端执行器：

通过气缸驱动，具有结构简单、成本低、力量大等优点。例如，气动夹爪利用气缸的伸缩动作来驱动指爪的开合；气动吸盘通过气缸驱动真空泵产生负压，实现物体的吸附和抓取。气动末端执行器通常适用于需要较大抓取力或吸附力的场合。

液压末端执行器：

通过液压缸驱动，具有力量大、输出功率高的特点。液压末端执行器适用于需要高负载能力的应用场景，如大型工业机器人和特种机器人。例如，液压夹爪可以提供强大的抓取力，用于抓取重型工件；液压切割刀具可以用于切割坚硬的材料。

混合驱动末端执行器：

结合了电动、气动和液压驱动的优点，通过多种驱动方式的组合实现更复杂的功能。例如，一些高精度的加工型末端执行器可能同时采用电动驱动和气动辅助，以提高加工精度和灵活性。

（三）、常见末端执行器的应用实例

工业机器人：

焊接机器人：末端执行器通常安装焊枪，通过精确的运动控制完成焊接任务。例如，在汽车制造中，焊接机器人可以使用六轴机械臂将焊枪定位到焊接点，完成车身零部件的焊接。
装配机器人：末端执行器可以是夹爪或吸盘，用于抓取和放置零部件。例如，在电子产品的装配线上，机器人通过末端执行器的夹爪将电子元件精确地放置到电路板上。
喷漆机器人：末端执行器安装喷漆枪，通过机械臂的运动控制实现均匀的喷漆效果。喷漆机器人可以根据物体的形状和尺寸调整喷漆枪的位置和角度，确保喷漆质量。

服务机器人：

陪伴机器人：末端执行器可以安装触摸传感器或柔性夹爪，用于与人类进行交互。例如，Pepper机器人通过末端执行器的触摸传感器感知人类的触摸动作，并做出相应的反应。
餐厅服务机器人：末端执行器可以是夹爪或托盘，用于抓取和搬运餐具、食物等。例如，一些餐厅服务机器人通过末端执行器的夹爪将餐具放置到指定位置，或者通过托盘搬运食物。
医疗机器人：末端执行器可以安装手术工具或检测设备，用于辅助医生进行手术或诊断。例如，达芬奇手术机器人通过末端执行器的手术工具完成微创手术操作，其高精度的控制和灵活的运动能力显著提高了手术的安全性和效果。

特种机器人：

排爆机器人：末端执行器可以安装机械爪、剪切工具或爆炸物处理装置，用于抓取、剪切或拆除爆炸物。排爆机器人通过末端执行器的精确操作，确保在处理爆炸物时的安全性。
水下机器人：末端执行器可以安装机械臂、抓爪或检测设备，用于水下作业。例如，水下机器人可以通过末端执行器的机械臂抓取水下物体，或者通过检测设备进行水下环境的探测和监测。
空间机器人：末端执行器可以安装工具接口或抓取装置，用于空间作业。例如，空间机器人可以通过末端执行器的工具接口安装维修工具，完成卫星维修或空间站建设任务。

材料选择与机械设计原则

材料选择和机械设计原则是机械工程和机器人设计中的核心内容。合理的材料选择能够确保机械结构的性能、重量和成本的平衡，而遵循科学的设计原则则能够提高机械结构的可靠性、精度、安全性和经济性。在实际设计中，应综合考虑材料的机械性能、物理性能、化学性能以及成本和加工性，同时遵循可靠性、轻量化、精度、安全性和经济性等设计原则，以实现高性能、高可靠性和经济性的机械结构设计。

一、材料选择

材料选择是机械设计的基础，直接影响机械结构的性能、重量、成本和使用寿命。

（一）、材料的分类与特性

金属材料：

钢材：具有高强度、良好的韧性和加工性能，但密度较大。常用于需要高承载能力的结构件，如机械臂的框架、关节等。
铝合金：密度低、强度高、耐腐蚀性好，加工性能优良。适用于需要轻量化设计的部件，如无人机的机身、机器人外壳等。
钛合金：强度高、密度低、耐腐蚀性强，但成本较高。常用于航空航天和高端机器人领域，如波音787飞机的结构件、高端机器人的关节等。

非金属材料：

塑料：质量轻、成本低、耐腐蚀性好，但强度和刚性相对较低。常用于外壳、绝缘部件等，如玩具机器人、小型电子设备外壳。
复合材料：如碳纤维增强复合材料（CFRP），具有高强度、高刚性、低密度和良好的耐腐蚀性，但加工难度大、成本高。适用于高性能要求的结构件，如F1赛车车身、高端无人机机翼。
橡胶：具有良好的弹性、耐磨性和抗冲击性，但强度较低。常用于密封件、减震部件等，如机器人关节的密封圈、减震垫。

智能材料：

形状记忆合金（SMA）：能够在外力作用下发生形状变化，并在温度变化时恢复原状。可用于智能机械结构，如可变形机器人关节。
压电材料：能够将机械能转化为电能，或反之。可用于传感器和执行器，如压电驱动的微型机器人。
磁流变材料：在磁场作用下，其流变性能会发生显著变化。可用于可调节阻尼器和智能制动器。

（二）、材料选择的考虑因素

机械性能：

强度：材料在受力时抵抗变形和断裂的能力。高强度材料适用于承载较大的部件。
刚性：材料抵抗变形的能力。高刚性材料能够保持结构的稳定性，减少变形。
韧性：材料在断裂前能够吸收能量的能力。韧性好的材料能够承受冲击载荷，防止脆性断裂。

物理性能：

密度：材料的质量与体积之比。低密度材料有助于轻量化设计，如航空航天和机器人领域。
热膨胀系数：材料在温度变化时体积的变化率。热膨胀系数小的材料在温度变化时尺寸稳定性好。
导热性：材料传导热量的能力。导热性好的材料可用于散热部件，如散热器。

化学性能：

耐腐蚀性：材料抵抗化学腐蚀的能力。耐腐蚀材料适用于潮湿或化学环境，如不锈钢、铝合金。

成本与加工性：

成本：材料的价格直接影响产品的成本。在满足性能要求的前提下，应尽量选择成本较低的材料。
加工性：材料的加工难度和加工成本。易加工的材料可以降低制造成本，如铝合金的加工性能优于钛合金。

环境适应性：

温度适应性：材料在不同温度下的性能变化。例如，某些塑料在高温下会软化，而金属材料在低温下会变脆。
湿度适应性：材料在不同湿度下的性能变化。例如，木材在潮湿环境中容易吸湿变形。

二、机械设计原则

机械设计原则是确保机械结构性能、可靠性和经济性的关键。以下是常见的机械设计原则：

（一）、可靠性原则

冗余设计：

在关键部件中增加冗余，以提高系统的可靠性。例如，多关节机器人的关节可以采用双电机驱动，当一个电机故障时，另一个电机仍能继续工作。

容错设计：

设计能够容忍一定误差的机械结构。例如，机械臂的关节可以采用柔性连接，当受到意外冲击时，能够通过柔性变形吸收能量，防止损坏。

故障检测与诊断：

在机械结构中安装传感器，用于实时监测部件的状态，及时发现故障并进行诊断。例如，工业机器人可以通过力/扭矩传感器监测关节的负载情况，及时发现异常。

（二）、轻量化原则

优化结构设计：

通过优化结构形状和尺寸，减少材料用量。例如，采用薄壁结构、中空结构等，在保证强度和刚性的前提下减轻重量。

选择轻质材料：

优先选择密度低的材料，如铝合金、碳纤维复合材料等。例如，无人机的机身采用碳纤维复合材料，既能减轻重量，又能提高强度。

集成化设计：

将多个功能部件集成到一个模块中，减少部件数量和连接点，从而减轻重量。例如，将传感器、控制器和驱动器集成到一个模块中，用于机器人的关节。

（三）、精度与公差原则

高精度加工：

采用高精度的加工设备和工艺，确保机械部件的尺寸精度和表面质量。例如，数控加工中心可以实现微米级的加工精度，用于制造高精度的机械臂关节。

合理设置公差：

根据机械结构的功能和性能要求，合理设置加工公差。过大的公差可能导致装配困难或性能下降，过小的公差会增加加工成本。

装配精度：

在装配过程中，采用高精度的装配工艺和工具，确保部件之间的装配精度。例如，采用激光跟踪测量系统进行大型机械结构的装配，确保装配精度。

（四）、安全性原则

防护设计：

在机械结构中设置防护装置，防止操作人员接触到危险部件。例如，机器人关节可以设置防护罩，防止操作人员接触到旋转部件。

紧急制动与保护：

设计紧急制动系统和保护装置，当发生故障或危险时，能够及时停止机械运动。例如，工业机器人可以配备紧急停止按钮和碰撞检测系统，当检测到碰撞时，立即停止运动。

人机工程学设计：

考虑操作人员的使用便利性和安全性，设计符合人机工程学的机械结构。例如，机器人的操作界面应简单易用，操作位置应符合人体工程学。

（五）、经济性原则

成本控制：

在设计阶段，充分考虑材料成本、加工成本和装配成本，选择性价比高的材料和工艺。例如，优先选择通用标准件，减少定制件的数量。

可维护性：

设计易于维护和维修的机械结构，降低维护成本。例如，采用模块化设计，便于更换故障部件。

可回收性：

考虑机械结构的可回收性，减少对环境的影响。例如，选择可回收材料，设计易于拆解的结构。

机械结构的制造与装配

3D打印和机械加工是现代制造技术中的重要组成部分，各有优势和局限性。3D打印在设计自由度、复杂结构制造和个性化定制方面具有显著优势，但精度和材料种类有限。机械加工则在加工精度、材料适应性和表面质量方面表现出色。

一、3D打印

（一）、3D打印的定义与原理

3D打印（3D Printing），又称增材制造（Additive Manufacturing），是一种通过逐层添加材料来制造三维物体的技术。与传统的减材制造（如切削加工）不同，3D打印能够根据数字模型直接制造出复杂的三维结构，无需模具，大大提高了设计自由度和生产效率。

工作原理：

模型设计：首先使用计算机辅助设计（CAD）软件创建三维模型，模型文件通常以STL（Standard Triangle Language）格式保存。
切片处理：将三维模型切片为多个二维层，生成G-code文件，该文件包含了打印机逐层打印所需的指令。
逐层打印：3D打印机根据G-code文件逐层沉积材料，每一层材料在打印过程中固化或粘结，最终形成三维物体。

（二）、3D打印的主要技术类型

熔融沉积建模（FDM）：

原理：将丝状材料（如PLA、ABS塑料）加热熔化后，通过喷头逐层沉积并冷却固化。
优点：成本低、操作简单、材料种类丰富。
缺点：精度相对较低，表面粗糙度较高。
应用场景：教育、原型设计、家庭使用等。

立体光固化（SLA）：

原理：使用紫外光（UV）照射液态光敏树脂，逐层固化形成三维物体。
优点：精度高、表面质量好、能够制造复杂结构。
缺点：成本较高，树脂材料有限，后处理复杂（需要清洗和固化）。
应用场景：珠宝制造、牙科模型、高精度原型设计等。

选择性激光烧结（SLS）：

原理：使用激光束逐层烧结粉末材料（如尼龙、金属粉末），形成三维物体。
优点：无需支撑结构，能够制造复杂内部结构，材料种类丰富。
缺点：设备成本高，后处理复杂（需要清理粉末）。
应用场景：航空航天、汽车零部件、复杂机械结构等。

金属3D打印：

原理：常见的金属3D打印技术包括选择性激光熔化（SLM）和电子束熔化（EBM）。SLM使用激光熔化金属粉末，EBM使用电子束在真空环境中熔化金属粉末。
优点：能够制造高强度、复杂形状的金属零件，减少材料浪费。
缺点：设备和材料成本高，后处理复杂（如热处理、机械加工）。
应用场景：航空航天、医疗器械、高性能汽车零部件等。

（三）、3D打印的优势与局限性

优势：

设计自由度高：能够制造传统制造技术难以实现的复杂形状和内部结构。
快速原型制造：从设计到实物的周期短，适合快速迭代和产品开发。
个性化定制：可以根据客户需求定制个性化产品，如定制化假肢、牙科修复体等。
减少材料浪费：通过逐层添加材料，相比传统减材制造，材料利用率更高。

局限性：

精度和表面质量：部分3D打印技术（如FDM）的精度和表面质量较低，需要后处理。
材料限制：虽然材料种类不断增加，但相比传统制造，可选材料仍有限。
成本：高精度3D打印设备和材料成本较高，尤其是金属3D打印。
尺寸限制：大型零件的3D打印需要分块制造，后续拼接复杂。

二、机械加工

（一）、机械加工的定义与原理

机械加工（Mechanical Machining）是一种通过切削、磨削、钻孔等物理方法去除材料，使工件达到设计尺寸和形状的制造工艺。机械加工广泛应用于金属和非金属材料的加工，是制造高精度零部件的主要手段。

工作原理：

切削加工：通过切削工具（如车刀、铣刀）在工件表面切削材料，形成所需的形状和尺寸。
磨削加工：使用磨料（如砂轮、砂带）对工件表面进行精密加工，提高表面质量和平整度。
钻孔加工：使用钻头在工件上钻孔，用于安装螺栓、销钉等连接件。

（二）、主要机械加工工艺

车削加工：

原理：工件在车床上旋转，车刀沿工件表面切削，形成圆柱形、圆锥形等形状。
优点：加工精度高，适合加工旋转体零件，如轴类、盘类零件。
缺点：只能加工回转体零件，对非回转体零件加工能力有限。
应用场景：机械制造、汽车零部件、航空航天等。

铣削加工：

原理：铣刀旋转，工件在工作台上移动，通过铣刀切削工件表面，形成平面、槽、曲面等形状。
优点：加工范围广，能够加工复杂的平面和曲面形状。
缺点：加工精度受刀具和机床精度影响，加工效率相对较低。
应用场景：模具制造、机械零部件加工、电子设备外壳等。

磨削加工：

原理：使用高速旋转的砂轮或砂带对工件表面进行精密加工，去除材料并提高表面质量。
优点：加工精度高，表面质量好，能够实现微米级的加工精度。
缺点：加工效率较低，设备成本高。
应用场景：高精度零部件加工，如齿轮、轴承、精密模具等。

钻孔加工：

原理：使用钻头在工件上钻孔，形成圆形孔。
优点：加工速度快，适合批量生产。
缺点：孔的精度和表面质量相对较低，需要后续加工（如铰孔、镗孔）。
应用场景：机械制造、建筑、电子设备等。

电火花加工（EDM）：

原理：通过电火花放电腐蚀材料，加工出复杂的形状和高精度孔。
优点：能够加工高硬度、高脆性材料，加工精度高。
缺点：加工速度较慢，设备成本高。
应用场景：模具制造、航空航天零部件、高精度孔加工等。

（三）、机械加工的优势与局限性

优势：

高精度：能够实现微米级甚至更高的加工精度，适合制造高精度零部件。
材料适应性广：适用于各种金属和非金属材料的加工。
加工范围广：能够加工各种形状和尺寸的零件，尤其是复杂曲面和高精度孔。
表面质量好：通过磨削等工艺，能够获得高质量的表面。

局限性：

加工效率：部分高精度加工工艺（如磨削、电火花加工）效率较低。
设备成本：高精度加工设备（如数控机床、加工中心）成本较高。
设计限制：对于复杂内部结构或难以接近的部位，加工难度较大。
材料浪费：减材制造过程中，材料利用率相对较低。

视频讲解

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