現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計(jì)制造工藝及精密加工技術(shù)分析

王志剛

(江西吉安國(guó)泰特種化工有限責(zé)任公司，江西 吉安 343000)

前言

現(xiàn)代機(jī)械制造工藝和精密加工技術(shù)不斷發(fā)展，傳統(tǒng)制造手段已經(jīng)很難滿(mǎn)足化工產(chǎn)業(yè)需求。因此有必要探究現(xiàn)代化機(jī)械制設(shè)計(jì)制造工藝，創(chuàng)新精密加工技術(shù)，使化工產(chǎn)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)滿(mǎn)足“高、精、尖”要求，降低設(shè)備制造能耗。

一、新時(shí)期現(xiàn)代機(jī)械制造工藝和精密加工技術(shù)發(fā)展特點(diǎn)

其一，適應(yīng)性。機(jī)械制造過(guò)程中會(huì)不斷升級(jí)和更新技術(shù)，逐漸淘汰不適用工藝，因此制造工藝和精密加工工藝需要結(jié)合時(shí)代發(fā)展潮流，優(yōu)化機(jī)械加工技術(shù)，促進(jìn)化工制造領(lǐng)域的發(fā)展。其二，關(guān)聯(lián)性?，F(xiàn)代機(jī)械制造工藝和精密加工中包含的技術(shù)種類(lèi)較多，在化工機(jī)械產(chǎn)品的研發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、加工、銷(xiāo)售等過(guò)程均體現(xiàn)出高品質(zhì)和先進(jìn)性，因此機(jī)械制造質(zhì)量和技術(shù)、產(chǎn)品密切相關(guān)。其三，系統(tǒng)性。機(jī)械制造工藝和精密加工依托化工產(chǎn)業(yè)新技術(shù)，體現(xiàn)綜合化、先進(jìn)性特點(diǎn)，提升流程生產(chǎn)效率，應(yīng)用自動(dòng)化、信息化、傳感、計(jì)算機(jī)等技術(shù)，保證產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量。

二、現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)制造工藝和精密加工技術(shù)探究

(一)制造工藝分析

1.工藝要點(diǎn)

其一，提升工藝精密度和技術(shù)先進(jìn)性。由于現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)制造和精密制造工藝涉及范圍較大，需要確保制造的精確度和質(zhì)量。其二，使用切削刀具。在機(jī)械制造階段應(yīng)用切削刀具可以提升制造速度和質(zhì)量，確保產(chǎn)品具有固定加工期和整體性。例如，在機(jī)械制造過(guò)程中，冷加工一般借助金剛石、陶瓷、涂層等切削刀具，能夠加快機(jī)械切削的速度，降低工作人員任務(wù)量。其三，機(jī)械制造綠色設(shè)計(jì)。當(dāng)前國(guó)家科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新突破使得機(jī)械制造工藝和精密加工技術(shù)不斷優(yōu)化，極大程度地提升化工企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量和效率，增加了資源利用率，容易產(chǎn)生污染風(fēng)險(xiǎn)。因此，為了實(shí)現(xiàn)資源可持續(xù)發(fā)展，建議落實(shí)機(jī)械綠色設(shè)計(jì)制造理念。在產(chǎn)品生產(chǎn)、運(yùn)輸、包裝、維修等過(guò)程進(jìn)行綠色控制，減少機(jī)械制造對(duì)于環(huán)境的污染，實(shí)現(xiàn)資源最大化應(yīng)用。其四，加強(qiáng)現(xiàn)代制造技術(shù)和傳統(tǒng)技術(shù)的融合，保留良好的機(jī)械制造技術(shù)，并突出現(xiàn)代機(jī)械工藝的先進(jìn)性。

2.埋弧焊技術(shù)

埋弧焊技術(shù)可以借助燃燒電弧，完成物體之間的焊接，充分發(fā)揮焊接材料的優(yōu)勢(shì)。埋弧焊技術(shù)主要?jiǎng)澐譃榘胱詣?dòng)和全自動(dòng)兩種模式。其中，全自動(dòng)焊接技術(shù)焊接過(guò)程較為簡(jiǎn)單，利用焊接車(chē)焊接物體，減少人力勞動(dòng)時(shí)間，提升焊接質(zhì)量；半自動(dòng)焊接技術(shù)則需要專(zhuān)業(yè)人員借助現(xiàn)代設(shè)備完成手動(dòng)焊接，焊接過(guò)程較為復(fù)雜。當(dāng)前化工企業(yè)機(jī)械制造工作中，一般利用全自動(dòng)焊接技術(shù)開(kāi)展工作，可以縮短生產(chǎn)流程，提升機(jī)械制造效率。

3.氣體保護(hù)焊技術(shù)

氣體保護(hù)焊工藝是現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)制造的主要技術(shù)，一般借助電弧焊接物體。其中，氣體能夠?qū)附游矬w表面進(jìn)行保護(hù)，產(chǎn)生保護(hù)氣體層。例如，二氧化碳焊接保護(hù)氣體被廣泛應(yīng)用于化工機(jī)械制造領(lǐng)域中，原因是該氣體極易獲取、含量豐富、焊接效果顯著、原材料制備成本低，能夠增加化工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊技術(shù)的主要材料是焊絲和CO2，其中二氧化碳焊接專(zhuān)用氣體是當(dāng)前化工行業(yè)使用和推廣的主要材料，可以有效提升焊縫生產(chǎn)合格率，CO2焊縫焊接機(jī)械性能如表1所示。例如，某化工企業(yè)借助CO2氣體保護(hù)焊技術(shù)開(kāi)展焊接工作，制作儲(chǔ)氣罐壓力容器和化學(xué)物質(zhì)輸送管道，體現(xiàn)出該技術(shù)在化工施工方面的良好應(yīng)用前景。

表1 二氧化碳焊接技術(shù)焊縫機(jī)械性能

(二)精密加工技術(shù)分析

1.超精密研磨工藝

傳統(tǒng)集成電路中研磨、拋光技術(shù)無(wú)法滿(mǎn)足基板硅片高精度要求。而超精密研磨工藝一般用于加工集成電路中的基板硅片，該技術(shù)依托集成電路原子集應(yīng)用研磨拋光技術(shù)。通過(guò)創(chuàng)新集成電路技術(shù)可以?xún)?yōu)化超精密彈性研磨施工技術(shù)。同時(shí)，化工機(jī)械研磨技術(shù)具有機(jī)械研磨和化學(xué)研磨的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于機(jī)械的損傷低、精度較高、完整性強(qiáng)，不會(huì)對(duì)產(chǎn)品表面造成損傷，其中化學(xué)機(jī)械研磨的CMP圖如圖1所示。當(dāng)前機(jī)械制造先進(jìn)性提升，將傳統(tǒng)大體積電子元件逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樾◇w積元件，因此可以降低能量消耗，優(yōu)化化工機(jī)械研磨功能的精細(xì)度。

圖1 化工機(jī)械精細(xì)研磨CMP圖

精密研磨技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程如下：首先，借助計(jì)算機(jī)把控不同產(chǎn)品零件的粗糙度，通過(guò)分批生產(chǎn)方式設(shè)置產(chǎn)品打磨的具體轉(zhuǎn)數(shù)，確?；て髽I(yè)滿(mǎn)足自身生產(chǎn)目標(biāo)，進(jìn)而節(jié)省化工企業(yè)生產(chǎn)成本，獲取經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。研磨技術(shù)的粗糙度建議控制在0.1-0.2cm間，對(duì)于金屬機(jī)械產(chǎn)品需要保證其表面的平滑性。若大規(guī)模采用統(tǒng)一的生產(chǎn)機(jī)器，應(yīng)調(diào)整設(shè)備精度，避免影響生產(chǎn)效率。其次，提高產(chǎn)品粗糙度要求，增加打磨細(xì)致度，突出該技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。最后，建議依據(jù)磁懸浮技術(shù)原理，確保設(shè)備和產(chǎn)品之間直接接觸。借助磁力打磨設(shè)備，在提高打磨精度的基礎(chǔ)上，避免機(jī)械磨損，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。

2.切削技術(shù)

現(xiàn)代化切削設(shè)備對(duì)于儀器工作的精確度和設(shè)備精準(zhǔn)度要求較高，同時(shí)需要切削刀具和機(jī)床具備一定的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性。因此，在化工機(jī)械制造過(guò)程中，建議應(yīng)避免使用抗震傳動(dòng)性強(qiáng)、熱力應(yīng)變能力差的人力切削機(jī)床，將技術(shù)重點(diǎn)放置在切削精度和運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性方面，認(rèn)真分析綜合技術(shù)的使用情況。如，液壓空氣靜電切削技術(shù)、人工自動(dòng)切削技術(shù)。

此外，切削技術(shù)主要在機(jī)械生產(chǎn)過(guò)程中預(yù)處理原材料，其精度越高，后期生產(chǎn)過(guò)程越便捷。由于產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)對(duì)于原材料的規(guī)格、型號(hào)并沒(méi)有統(tǒng)一、規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)，若想滿(mǎn)足現(xiàn)代機(jī)械生產(chǎn)要求，建議在預(yù)處理階段，提前將原材料切割為固定尺寸。同時(shí)，切削相關(guān)設(shè)備在長(zhǎng)期使用過(guò)程中其刀具和機(jī)床的使用性能會(huì)下降，若不立即更換會(huì)影響機(jī)械生產(chǎn)及加工效率，借助高精度切削技術(shù)能夠避免此問(wèn)題發(fā)生。例如，使用激光切割技術(shù)，精準(zhǔn)把控加工過(guò)程中激光的打入位置，并依托信息技術(shù)加強(qiáng)計(jì)算機(jī)設(shè)備對(duì)于生產(chǎn)過(guò)程的智能化控制，優(yōu)化產(chǎn)品切削精度。

3.微機(jī)械加工技術(shù)

微機(jī)械加工技術(shù)一般適用于生產(chǎn)規(guī)模較小的設(shè)備，相較于大型機(jī)械生產(chǎn)其響應(yīng)效率增加、工作速率提高、技術(shù)操作更加簡(jiǎn)單和便捷。微機(jī)械技術(shù)能夠提升生產(chǎn)精細(xì)度，可以生產(chǎn)精細(xì)化工零件。同時(shí)，部分電子設(shè)備對(duì)于零件精細(xì)度要求較高，極易導(dǎo)致電阻率出現(xiàn)變動(dòng)。借助微機(jī)械加工技術(shù)能夠加強(qiáng)生產(chǎn)過(guò)程對(duì)產(chǎn)品細(xì)節(jié)的控制，快速收集機(jī)械設(shè)備信息，具有較高的生產(chǎn)效率和反應(yīng)速度。同時(shí)，在化工產(chǎn)品生產(chǎn)階段，需要完成檢測(cè)和監(jiān)控過(guò)程，若機(jī)械制造階段出現(xiàn)問(wèn)題，可以及時(shí)采取針對(duì)性解決措施進(jìn)行調(diào)整，科學(xué)把控零件生產(chǎn)速率。此外，化工機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)過(guò)程需要分模塊開(kāi)展，將大型自動(dòng)化設(shè)備和微機(jī)械技術(shù)充分結(jié)合，減少次品率，節(jié)約化工企業(yè)生產(chǎn)成本。

三、結(jié)論

綜上所述，現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計(jì)制造工作和精密加工技術(shù)相輔相成，具有關(guān)聯(lián)性和系統(tǒng)化特點(diǎn)，因此二者的同步升級(jí)可以促進(jìn)現(xiàn)代化工企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。借助焊接技術(shù)、微機(jī)械技術(shù)、研磨技術(shù)等滿(mǎn)足對(duì)微小元件的加工需要，節(jié)省人力、物力、時(shí)間成本，優(yōu)化機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和質(zhì)量，提高化工企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)力。