第4章：机械外壳

    陶得材说：“给你们一个任务，就是加工个电子设备的机械外壳。这个电子设备是小型净化器。”

    小型净化器，主要就是检测空气中甲醛浓度，同时由风机抽取空气，到达滤网，用滤网滤除污染物。包括传感器，风机，电源，显示屏等。

    看起来挺简单，就做个外壳，留个口，通入空气。留个孔，引出通信线和电源线。留个传感器口，用来检测。留个方框，放置显示屏，从里面能卡住。

    机械外壳需要注意的地方，就是有的地方需要放置电池或者是连接电源的孔。需要有放置屏幕的地方，有放置通信线路的孔。需要有可以移动这个物品的把手、提手。在外壳的内部需要有放置电池、电源的地方，有放置电子装置的地方。还有可能要放置散热风扇。控制器硬件和屏幕、按键、喇叭、电源之间的连线不能够被其他的机械构件遮挡。

    他们也是研究了一段时间。才把这个外壳做出来，然后发现电源孔没有提供，只好和通信线路用一个孔了。屏幕从里面向外放置，但是连接线的位置距离电路板太远了，导致通信的导线比较长。

    看来表面简单的一个机械外壳，要考虑的地方是挺多的。

    外壳有的部分可以参考已有外壳进行设计，图形化编程。

    他们到了加工车间，和工人师傅们学习工厂中的几种数控机床的使用方法。数控机床是采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。数控机床是一种装有程序控制系统的高效自动化机床，是数控技术典型应用的例子。可以进行车削，铣削，钻削加工等。

    “已有外壳这里有几个，怎么获取它们的外形数据，并且进行加工呢？”

    工人师傅说，“图形化编程的一般过程是加工零件及其工艺分析，加工部位建模，工艺参数的输入，刀具轨迹生成及编辑，刀位轨迹的验证与仿真，后置处理，程序输出。”

    加工零件及其工艺分析是数控编程的基础。主要任务有零件几何尺寸、公差及精度要求的核准；确定加工方法、工夹量具及刀具；确定编程原点及编程坐标系；确定走刀路线及工艺参数。

    加工部位建模是利用集成数控编程软件的图形绘制、编辑修改、曲线曲面及实体造型等功能将零件被加工部位的几何形状准确绘制在计算机屏幕上，同时在计算机内部以一定的数据结构对该图形加以记录。

    刀具轨迹生成及编辑。完成上述操作后，编程系统将根据这些参数进行分析判断，自动完成有关基点（构成零件轮廓的不同几何素线的交点或切点）、节点（插补拟合线段的交点或切点）的计算，并对这些数据进行编排形成刀位数据，存入指定的刀位文件中。刀具轨迹生成后，对于具备刀具轨迹显示及交互编辑功能的系统，还以将刀具轨迹显示出来，如果有不太合适的地方，可以在人工交互方式下对刀具轨迹进行适当的编辑与修改。

    实际他们使用多轴数控加工中心进行外壳加工。

    多轴数控加工中心可分为两种设置方式：

    一种是工作台回转轴。这种设置方式的多轴数控加工机床的优点是：主轴结构比较简单，主轴刚性非常好，制造成本比较低。但一般工作台不能设计太大，承重也较小，特别是当A 轴回转角度≥90°时，工件切削时会对工作台带来很大的承载力矩。

    一种是立式主轴头回转。这种设置方式的多轴数控加工机床的优点是：主轴加工非常灵活，工作台也可以设计得非常大。在使用球面铣刀加工曲面时，当刀具中心线垂直于加工面时，由于球面铣刀的顶点线速度为零，顶点切出的工件表面质量会很差，而采用主轴回转的设计，令主轴相对工件转过一个角度，使球面铣刀避开顶点切削，保证有一定的线速度，可提高表面加工质量，这是工作台回转式加工中心难以做到的。

    设计加工后，交给陶得材看。陶得材说：“然后还要考虑这个外型，最好比较美观，能吸引客户。”

    段驻说：“好的。我们再找人修改下。”

    陶得材说：“客户说有的地方要再改进些，比如提手。”

    吴田说：“这个提手从两侧安装。挡住了线路。”

    段驻说：“先这样吧。也行还能找到解决方法。”

    陶得材说：“客户说要对内部系统进行保密，要密封。”

    段驻说：“那就把外壳都焊接了。这样打不开。”

    吴田说：“一般是用螺丝固定，能打开的。那好吧。”

    于是外壳被焊住了。

    小型净化器被客户拿去展示了。但是发现还是有个传感器没有放进去。但是电子元件都已经放进去固定好了。外壳焊上了。只有屏幕口能看到里面。

    “还要放进去什么传感器？”

    “要放入第二种甲醛传感器。”

    甲醛传感器：半导体方式：通过测量传感器的电阻变化就能检测出室内甲醛含量。寿命长。普遍存在灵敏度低和选择性差的不足。电化学方式：易被干扰，几乎不能分辨出 VOC和其他 VOC的干扰，在测试中必须去除真伪，寿命短。

    “这下麻烦了。要重新做吗？”

    “明天就要展示了。买电子元件都来不及。”

    “是啊，寄过来都要三天。”

    “那刚开始就不能焊，密封过后没有办法修改了。”

    “现在只能开屏幕这个口，里面的东西怎么重新修改和固定呢？”

    段驻想到了引力石，也许这东西能够派上用场。

    段驻、孙实记、吴田拿着引力石，到了工厂车间。从外面拆掉屏幕，打开激光加工设备，使用引力石改变激光方向，这时候要小心翼翼，别切到其他的电子元件。最后加工出几个圆孔，把传感器固定在上面，用螺丝拧上，在外面放上屏幕，拧上螺丝，幸亏屏幕的螺丝在外面。

    传感器成功放入机械壳体，净化器又交给了客户。