現(xiàn)代機(jī)械制造工藝與精密加工技術(shù)探析

劉健 符晶晶

摘 要：機(jī)械工業(yè)作為現(xiàn)代制造業(yè)的基礎(chǔ)，對我國產(chǎn)業(yè)鏈升級的計劃起著至關(guān)重要的作用。而精密制造加工業(yè)被稱為工業(yè)皇冠上的明珠，更是我國從制造業(yè)大國向制造業(yè)強(qiáng)國進(jìn)步的關(guān)鍵性產(chǎn)業(yè)。為了優(yōu)化制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，明確精密加工在機(jī)械制造工業(yè)體系當(dāng)中的優(yōu)先發(fā)展地位，必須深刻理解現(xiàn)代制造業(yè)與機(jī)械制造工藝及精密加工技術(shù)之間的內(nèi)在聯(lián)系。因此，本文就現(xiàn)代制造工藝與精密加工技術(shù)進(jìn)行簡要分析。

關(guān)鍵字：機(jī)械制造工藝;精密加工技術(shù);現(xiàn)代制造業(yè)

前 言：

自從我國經(jīng)過改革開放，大量接納了從歐美、日本等西方發(fā)達(dá)國家轉(zhuǎn)移而來的低端制造業(yè)以后，我們的技術(shù)工人和產(chǎn)業(yè)規(guī)模都有了顯著的提升，也奠定了我們成為“世界工廠”的格局和底蘊(yùn)。但由于我國的工廠大多處于其對應(yīng)產(chǎn)業(yè)鏈下游，且生產(chǎn)模式也基本上屬于低技術(shù)密集型的粗放式生產(chǎn)，而以精密加工技術(shù)為代表的高端制造也則仍然被歐洲、美國等西方國家所壟斷。為了提升我國高端制造業(yè)水平，提升我國工業(yè)整體競爭力，就必須注重對精密機(jī)械加工行業(yè)的培植力度。

1、精密加工制造工藝的主要特點(diǎn)

1.1、技術(shù)難度高

我國在機(jī)械工業(yè)的全球化產(chǎn)業(yè)鏈條中處于中下游地位，而德國、瑞典、荷蘭等發(fā)達(dá)國家則長期在上游的高精尖機(jī)械制造和設(shè)計方面處于壟斷地位。形成這種劣勢的主要因素，一方面源于精密加工本身屬于高端科技，其研發(fā)需要及其扎實(shí)的基礎(chǔ)科學(xué)理論和雄厚的資金支持，從這一點(diǎn)來講，如果沒有國家層面的政策性扶持以及自身有足夠規(guī)模的市場前景是難以實(shí)現(xiàn)的，而國際上的精密機(jī)械研發(fā)的大環(huán)境也極不友好，特別是西方國家通過設(shè)置技術(shù)專利壁壘阻礙其他發(fā)展中國家沖擊上游產(chǎn)業(yè)鏈的行為，更是增加了精密加工制造技術(shù)的研發(fā)難度。另一方面，則是精密機(jī)械加工領(lǐng)域的升級換代速度很快，而新產(chǎn)品的出現(xiàn)常常會搶占舊有產(chǎn)品的市場份額，另研發(fā)能力滯后的企業(yè)更加處于不利地位。例如，最近的華為手機(jī)芯片斷供事件，就是高通聯(lián)合臺積電通過研發(fā)7納米制程芯片擠占我國正在研發(fā)的9納米及11納米制程芯片的訂單，從而達(dá)到扼殺我國精密機(jī)械加工的研發(fā)能力。由此可見，精密加工制造的技術(shù)的研發(fā)具有相對大的難度。

1.2、加工門檻高

精密工業(yè)品的加工工藝不同于常規(guī)工業(yè)品的粗加工。常規(guī)加工工藝可以根據(jù)以往的加工經(jīng)驗(yàn)，通過手工機(jī)床對原料進(jìn)行沖壓鍛件、鑄造、銑割、焊接等操作，盡管工作效率不高，但如果由經(jīng)驗(yàn)豐富的鉗工進(jìn)行加工，也可以勉強(qiáng)滿足零件基本要求。但對于電路板貼片、高倍鏡片打磨等對誤差要求極度苛刻的工業(yè)品制造，傳統(tǒng)的手工作坊便難以發(fā)揮其作用。而用于高端零件精密加工的數(shù)控銑床、光刻錄機(jī)等設(shè)備動輒需要幾十萬甚至上百萬，更需要高新聘請專門的操作人員進(jìn)行維護(hù)和使用，且精密加工人才培養(yǎng)周期長，投入需求大，將很多資金不足的小型企業(yè)擋在了產(chǎn)業(yè)升級的大門之外。

幾種主要精密加工技術(shù)

2.1、精密切割技術(shù)

目前，激光切割技術(shù)主要用于銑割零件，如鉆石的削切、金屬螺紋的雕刻等。而激光切割作業(yè)則主要依托激光切割機(jī)來完成。其主要工作原理就是將電能功率短時間匯聚，并通過集中定向釋放的方法產(chǎn)生的高能脈沖激光對坯料進(jìn)行切割。首先通過激光電源對氙燈脈沖放電，形成一定頻率和脈寬的光波經(jīng)聚光腔輻射在工件上使局部產(chǎn)生的高溫達(dá)到工件的熔點(diǎn)或沸點(diǎn)、使其汽化達(dá)到切割的目的。這種技術(shù)具有切縫公差小、無附帶傷害、切割面光滑平整等特點(diǎn)，而且在切割過程中不用模具，切割流程安全簡單，其加工速度快，且不會出現(xiàn)由于破壞工件物質(zhì)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)而使其解體的問題。因此非常適合加工精密配件和對玻璃、陶瓷等易碎材質(zhì)制成的各種精細(xì)工藝品切割。

2.2、納米技術(shù)

機(jī)械加工領(lǐng)域的納米技術(shù)，是從分子材料技術(shù)改進(jìn)衍生而來。廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子、半導(dǎo)體、光學(xué)等方面的元器件制造。其中，納米加工技術(shù)以化學(xué)合成、聚焦離子束和納米沖壓鍛造三種具有加工方法?；瘜W(xué)合成方法是采用逆向分子法“從上到下”地把微觀體系的目標(biāo)物質(zhì)單元提煉分揀并組裝成納米模具，在用納米探針進(jìn)行機(jī)械合成方法同時組裝數(shù)目巨大的納米結(jié)構(gòu)和器件。聚焦離子束技術(shù)則是利用電磁場將離子束聚焦到納米量級，在以偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)及加速系統(tǒng)對離子束予以控制，最終實(shí)現(xiàn)分子級的檢測和納米結(jié)構(gòu)的無模具加工。

3、現(xiàn)代精密機(jī)械加工中運(yùn)用的常見制造工藝

3.1、金屬焊接工藝

金屬的焊接工藝除了人們常見的黑白鐵加工時有用到，在精密機(jī)械的加工領(lǐng)域同樣需要，只是不再像傳統(tǒng)手工作坊中那樣“傻大黑粗”，而是以電阻焊接的方式進(jìn)行焊接作業(yè)。例如電路板貼片元件的焊接，就需要在焊接過程中在電極和工件之間增加部分壓力來確保焊接體充分粘合。其中，具體的金屬焊接工藝可分為點(diǎn)焊、凸焊、縫焊、對焊及電阻螺栓焊等幾種。由于電阻焊接具有電功率提升快、作業(yè)期間產(chǎn)生噪音較小、焊接質(zhì)量穩(wěn)定的特點(diǎn)。適用于焊接厚度小于3mm的金屬薄板等工作場景。但要注意焊前必須將電極與工件以及工件與工件間的接觸表面進(jìn)行清理，以防止雜質(zhì)灰塵對焊接精度產(chǎn)生影響。

3.2、氣體保護(hù)焊接工藝

氣體保護(hù)焊又稱為熔化極氣體保護(hù)電弧焊，該工藝的工作原理是以電弧作為熱源，以惰性氣體作為焊接物的保護(hù)介質(zhì)的焊接方法，常用于有色金屬的塑型和連接。而具體效果則根據(jù)保護(hù)氣體成分的不同而變化，常見的保護(hù)氣體包括氬氣及各種非可燃性氧化氣體。目前使用最多的就是二氧化碳?xì)怏w，主要就是因?yàn)槎趸嫉男再|(zhì)穩(wěn)定，不可燃燒，且價格便宜、容易獲得。在實(shí)際焊接操作中，二氧化碳保護(hù)氣經(jīng)過高溫電離產(chǎn)生隔離膜，它可以在熱源周圍形成保護(hù)層，防止空氣與熱源直接接觸，有效避免空氣中的氧氣對高溫金屬的氧化反應(yīng)。這種焊接工藝采用連續(xù)送絲和高電流密度，所以焊絲熔敷率很高，同時焊接變形比較小和熔渣微少而便于清理，因此該工藝是一種高效節(jié)能的焊接方法。

結(jié)束語：

當(dāng)前工業(yè)體制下，設(shè)備性能對機(jī)械零件和電氣元件的精密度要求非常高，只有不斷深化和提升機(jī)械制造和加工工藝，在縮小機(jī)械制造誤差的道路上不斷前行，才能確保機(jī)械制造工藝符合時代發(fā)展的需求。為此，本文特地舉例分析了最近新興的集中加工技術(shù)和加工工藝，并以此為基礎(chǔ)剖析了當(dāng)前精密加工制造業(yè)發(fā)展所呈現(xiàn)出的特征，希望可以對從業(yè)人員有所啟發(fā)。

參考文獻(xiàn)

[1]王琦.李瑞鵬.唐建勇.先進(jìn)機(jī)械制造技術(shù)與機(jī)械制造工藝分析[J].黑龍江科學(xué);2018（18）.

[2]李瑞鵬.胡凌峰.李宏業(yè).節(jié)約型機(jī)械制造工藝的應(yīng)用與推廣[J].黑龍江科學(xué).2018（18）

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