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

賴春蘭 文新育

摘要：機(jī)械制造工藝是我國(guó)工業(yè)智造發(fā)展的基礎(chǔ)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的機(jī)械制造工藝生產(chǎn)成本高、能耗大、生產(chǎn)流程復(fù)雜，已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。精密加工技術(shù)是提高機(jī)電產(chǎn)品質(zhì)量、性能、使用壽命、降低生產(chǎn)成本的重要途徑，有助于提高加工工件的精度和質(zhì)量，滿足制造企業(yè)高精度、多樣化的產(chǎn)品需求。本文簡(jiǎn)單闡述了現(xiàn)代機(jī)械制造工藝與精密加工技術(shù)的發(fā)展，兩者的特點(diǎn)，以及常見的現(xiàn)代機(jī)械制造工藝和精密加工技術(shù)。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì);制造工藝;精密加工技術(shù)

0? 引言

機(jī)械制造業(yè)是我國(guó)工業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，隨著國(guó)家提出發(fā)展工業(yè)4.0，對(duì)機(jī)械制造業(yè)提出了更高的要求。但是目前我國(guó)的機(jī)械制造工藝還存在不少問題，機(jī)械設(shè)備加工出來的產(chǎn)品精度、質(zhì)量無法達(dá)到精密儀器加工需求，從而無法在國(guó)際市場(chǎng)上取得優(yōu)勢(shì)。精密加工技術(shù)是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化機(jī)械制造工藝的重要組成部分，通過精密加工技術(shù)，可以提高加工零件的產(chǎn)品質(zhì)量和精度。因此，現(xiàn)代制造工藝與精密加工技術(shù)兩者是相輔相成、相互依存，兩者必須同步發(fā)展、共同進(jìn)步，這樣才能確保機(jī)械產(chǎn)品加工的性能和產(chǎn)品的質(zhì)量。

1? 機(jī)械設(shè)計(jì)制造工藝與精密加工技術(shù)

1.1 機(jī)械設(shè)計(jì)制造工藝

機(jī)械設(shè)計(jì)制造工藝是伴隨著人類社會(huì)的發(fā)展不斷變化，從原始社會(huì)到現(xiàn)在，人類使用最簡(jiǎn)單的自然工具，發(fā)展到制造簡(jiǎn)單的手工工具，再發(fā)展到機(jī)械制造工具，并實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化運(yùn)行，這是科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的結(jié)果，也是社會(huì)產(chǎn)生力發(fā)展的必然途徑。目前，我國(guó)社會(huì)正處于轉(zhuǎn)型升級(jí)階段，現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計(jì)制造工藝是在傳統(tǒng)的機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，并充分利用現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、控制技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化、智能化發(fā)展，極大的提升了企業(yè)生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量[1]。隨著這幾年人工智能技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械設(shè)計(jì)制造工藝中開始采用智能化制造工藝，促進(jìn)了我國(guó)機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展。比如目前，工業(yè)領(lǐng)域的工業(yè)機(jī)器人，具有擬人化的特點(diǎn)，編程系統(tǒng)按照人的行為特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以完成行走、手抓、轉(zhuǎn)身等動(dòng)作。工業(yè)機(jī)器人可以應(yīng)用在機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)線上，實(shí)現(xiàn)裝配、焊接、噴漆、搬運(yùn)等工作。同時(shí)，還可以將工業(yè)機(jī)器人運(yùn)用到一些生產(chǎn)環(huán)境比較惡劣的環(huán)境，利用機(jī)器人完成人類無法完成的深水作業(yè)或者太空作業(yè)，極大地改善了工業(yè)生產(chǎn)條件，確保工人人身生產(chǎn)安全。

1.2 精密加工技術(shù)

精密加工技術(shù)是機(jī)械制造業(yè)的核心和基礎(chǔ)，關(guān)系到加工工件的產(chǎn)品質(zhì)量。精密加工技術(shù)是指加工精度和表面光潔程度高于各個(gè)相應(yīng)加工方法精加工的加工工藝。精密加工技術(shù)包括精切削加工和高光潔高精度磨削，精密加工的加工精度一般控制在0.1-10um，公差等級(jí)超過IT5，表明粗糙度控制在0.1？滋m。精密切削加工是利用精確度高、剛性好的機(jī)床和精細(xì)道具在很高或者極低的速度、很小的切深和進(jìn)給量在工件表面切除很薄一層金屬的過程，通過這個(gè)環(huán)節(jié)，可以提高零件的加工精度，由于切削量比較小，最大限度減少了切削過程中的切削力、殘留應(yīng)力和振動(dòng)等造成的負(fù)面影響，加工后的表面不會(huì)殘留預(yù)應(yīng)力，加工零件的粗糙度也逐漸減少;高光潔高精度磨削需要利用精度、剛度很強(qiáng)的數(shù)控機(jī)床，磨削過程中，需要經(jīng)過精細(xì)修整的砂輪，讓每一個(gè)磨粒上產(chǎn)生多個(gè)等高的微切削刃，并在很小的磨削深度、壓力下，從工件表面切掉很小的細(xì)屑，并在微切削刀刃呈鈍立的狀態(tài)下進(jìn)行基擠壓、撫平作用和無進(jìn)給光磨階段的摩擦拋光作用，讓加工零件具備很高的加工精度和高光潔表面。采用精密加工技術(shù)，可以提高加工零件的精度和表面質(zhì)量[2]。

2? 現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)制造工藝及精度加工技術(shù)的特點(diǎn)

2.1 關(guān)聯(lián)性

現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)制造工藝及精密加工技術(shù)兩者之間相互制約、相互聯(lián)系、相互依存。兩者之間的關(guān)聯(lián)性不僅體現(xiàn)在工件加工過程，而且在加工產(chǎn)品的研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷售、應(yīng)用等各個(gè)環(huán)節(jié)都存在一定的聯(lián)系性，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，將影響到其他環(huán)節(jié)，所以機(jī)械制造過程中，必須把握現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)制造工藝與精密加工技術(shù)的關(guān)聯(lián)性。在實(shí)際設(shè)計(jì)、生產(chǎn)過程中，將兩者有效的結(jié)合在一起。

2.2 系統(tǒng)性

系統(tǒng)性指現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)制造工藝及精密加工技術(shù)不是單一的，而是一個(gè)系統(tǒng)性的過程，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)制造工藝有一套嚴(yán)密的設(shè)計(jì)與制作工藝流程，精密加工技術(shù)自身也有嚴(yán)密的邏輯性。它們不僅需要達(dá)到各自系統(tǒng)的要求，而且還要滿足兩者共同的系統(tǒng)，只有這樣才能提升兩者的精度，降低機(jī)械設(shè)計(jì)與機(jī)械制造成本，避免不必要的浪費(fèi)[3]。

2.3 全球性

機(jī)械制造業(yè)不僅關(guān)系到一個(gè)國(guó)家工業(yè)的發(fā)展，而且直接彰顯了一個(gè)國(guó)家的綜合實(shí)力。近年來，國(guó)家大力發(fā)展機(jī)械制造業(yè)，我國(guó)機(jī)械制造業(yè)的水平不斷提升，將現(xiàn)代信息技術(shù)、控制技術(shù)、電力電子技術(shù)應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計(jì)制造工藝中，大力提升了機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)速度和制造工藝的完整性。以機(jī)械設(shè)計(jì)為例，在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)采用PS、AI、FLASH、CAD、3DMAX等軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，改變過去的人工設(shè)計(jì)需要反復(fù)修改設(shè)計(jì)圖紙的過程，可以直接在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行修改，并利用三維仿真技術(shù)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的三維模型，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)存在的問題，提供產(chǎn)品成型率，縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期，提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。在全球經(jīng)濟(jì)一體化的今天，各個(gè)國(guó)家聯(lián)系越來越緊密，想要進(jìn)一步提升機(jī)械設(shè)計(jì)制造工藝水平，則需要充分發(fā)揮各個(gè)國(guó)家優(yōu)勢(shì)技術(shù)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，不斷完善機(jī)械制造工藝和精密技工技術(shù)。

3? 現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)制造工藝及精密加工技術(shù)

3.1 現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)制造工藝

3.1.1 氣體焊接工藝

氣體焊接工藝是將二氧化碳?xì)怏w作為兩個(gè)焊接物之間的保護(hù)層，在焊接的時(shí)候，電弧周圍產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w，這些氣體可以用來保護(hù)焊接物，將空氣和電弧分開，在焊接的過程中，將有害氣體隔絕，以免影響到焊接工作的正常開展，最終影響到電弧的充分燃燒。這種氣體焊接工藝熔池可見度好、操作簡(jiǎn)單、焊接變形小、適合薄板焊接;成本低，由于二氧化碳來源廣、價(jià)格低，是手工焊的二分之一;具有很強(qiáng)的抗銹能力，可以節(jié)省焊接的輔助時(shí)間。但是這種焊接工藝操作過程中容易造成合金素?zé)龤?，產(chǎn)生氣孔和飛濺問題[4]。

3.1.2 電阻焊接工藝

電阻焊接工藝是電池連接在需要焊接的物體，通電后電流流通過程中，焊接物體與電池相接觸和焊接周圍產(chǎn)生反應(yīng)，將焊接物進(jìn)行融化，然后將融化的焊接物融合起來。這種焊接方式需要使用焊接設(shè)備，焊接時(shí)間短，焊接過程中不會(huì)產(chǎn)生噪音污染，可以最大限度保證焊接的質(zhì)量，因此在汽車、家電、電子設(shè)備、航天航空等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。但是這種焊接的成本比較高，如果焊接設(shè)備損壞，需要很高的維修費(fèi)用。

3.1.3 埋弧焊接工藝

埋弧焊接工藝是電弧在焊劑層下燃燒進(jìn)行焊接的工藝，這種焊接工藝效率高、焊接質(zhì)量穩(wěn)定、焊接過程中不會(huì)產(chǎn)生弧光和煙塵，是一種比較環(huán)保的焊接工藝。廣泛應(yīng)用在壓力容器、管段制造以及箱梁等重要鋼結(jié)構(gòu)制作環(huán)節(jié)。

3.2 精密加工技術(shù)

目前精密加工技術(shù)主要有超精細(xì)研磨精密加工技術(shù)、精密切削加工技術(shù)以及納米技術(shù)。

3.2.1 超精細(xì)研磨精密加工技術(shù)

超精密研磨精密加工技術(shù)需要使用磨削、研磨、拋光等工藝讓工件的加工精度和表面質(zhì)量達(dá)到相對(duì)比較高的一種加工工藝。目前發(fā)達(dá)國(guó)家的精密切削加工工藝的精度低于0.1？滋m，加工表明粗糙度控制在0.02-0.1？滋m。超精密研磨精密加工工藝施工過程中，采用較小的切削深度，常用微量切削的方法，達(dá)到切削超精密要求[5]。

3.2.2 研磨加工技術(shù)

研磨加工技術(shù)是將磨料嵌入或者鋪設(shè)在研磨工具的表面，并在磨料中添加適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑劑，增加研磨壓力，利用磨料作用，讓工件表面細(xì)微處進(jìn)行切削，提高工件的尺寸精確度、幾何形狀的準(zhǔn)確度。利用研磨加工技術(shù)，可以讓工件的尺寸誤差控制在0.001？滋m，表面粗糙度控制在0.1-0.4？滋m，極大地提高了加工工件的幾何形狀精度。

3.2.3 納米加工技術(shù)

納米技工技術(shù)是采用納米級(jí)精度、納米層表明進(jìn)行加工，納米加工技術(shù)是我國(guó)現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備精密加工重要內(nèi)容。在多面棱鏡、大型天梯望遠(yuǎn)鏡反射鏡以及計(jì)算機(jī)磁盤等工件加工中需要采用納米加工技術(shù)，才能達(dá)到加工標(biāo)準(zhǔn)。

4? 結(jié)束語

現(xiàn)代機(jī)械制造工藝和精密加工技術(shù)兩者相互依存，兩者具有系統(tǒng)性、全球性、關(guān)聯(lián)性等特點(diǎn)，必須保證兩者同步發(fā)展，才能共同促進(jìn)機(jī)械制造工藝和精密加工技術(shù)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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