機械設(shè)計制造工藝及精密加工技術(shù)概述

（江蘇省南京工程高等職業(yè)學(xué)校，江蘇 南京 210000）

機械設(shè)計與制造在我國工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。隨著經(jīng)濟全球化的不斷深入，我國的機械制造工藝仍然在一定程度上落后于發(fā)達國家，這在一定程度上制約了我國工業(yè)領(lǐng)域的進一步發(fā)展。因此，現(xiàn)階段，我們亟需實現(xiàn)信息技術(shù)、科學(xué)技術(shù)與機械制造技術(shù)的有效融合，開發(fā)與應(yīng)用更多先進的機械設(shè)計制造工藝與精密加工技術(shù)，改進我國傳統(tǒng)機械制造工藝的弊端和不足，從而促進我國經(jīng)濟的繁榮發(fā)展。

1 機械設(shè)計制造工藝與精密加工技術(shù)的概述

1.1 機械設(shè)計制造工藝

我國的社會經(jīng)濟在經(jīng)歷了改革開放后取得了進一步發(fā)展，工業(yè)領(lǐng)域迅速發(fā)展，機械設(shè)計制造工藝也隨著科學(xué)技術(shù)的進步得到了創(chuàng)新發(fā)展。但與發(fā)達國家相比，我國的機械設(shè)計制造相關(guān)工藝技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展都相對落后，由于加工技術(shù)的層次較低，很難提高機械產(chǎn)品制造的質(zhì)量。當(dāng)前階段，許多發(fā)達國家的機械設(shè)計制造行業(yè)的發(fā)展中，機械設(shè)計制造工藝已經(jīng)具有較高的精準(zhǔn)度，隨著智能技術(shù)的出現(xiàn)與發(fā)展，進一步實現(xiàn)了智能技術(shù)與機械設(shè)計制造工藝的緊密結(jié)合，從而促進了機械設(shè)計制造領(lǐng)域的進一步發(fā)展。其次，我國的機械設(shè)計制造的規(guī)模與配套設(shè)施仍然需要進一步完善。受歷史因素的影響，我國的機械設(shè)計制造領(lǐng)域的起步較晚，起點較低，在機械設(shè)計制造工藝的應(yīng)用上熟練程度不足，為推動我國機械設(shè)計制造領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展，需要在機械生產(chǎn)實踐中不斷總結(jié)經(jīng)驗，探索提高機械設(shè)計制造工藝精準(zhǔn)度的措施與方法，將加工生產(chǎn)過程的誤差控制在最小范圍內(nèi)。機械設(shè)計技術(shù)中涉及到結(jié)構(gòu)設(shè)計、方法設(shè)計以及材料的選擇技術(shù)等方面內(nèi)容，將其他先進的技術(shù)手段與機械設(shè)計技術(shù)有效結(jié)合，有助于優(yōu)化傳統(tǒng)機械設(shè)計制造方法的應(yīng)用。隨著仿真技術(shù)與系統(tǒng)工程技術(shù)的不斷發(fā)展，在很大程度上提升了機械設(shè)計流程的科學(xué)性與可行性，提高了機械設(shè)計制造的效率和質(zhì)量，從而促進了我國機械設(shè)計制造領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展。

1.2 精密加工技術(shù)

我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展在很大程度上推動著精密加工技術(shù)的創(chuàng)新與應(yīng)用。精密加工技術(shù)與機械設(shè)計制造工藝之間具有緊密的聯(lián)系，在機械產(chǎn)品的生產(chǎn)及相關(guān)科學(xué)研究中都需要依靠精密加工技術(shù)的支持來提高工作效率和質(zhì)量。一般來說，在機械加工的許多精密研磨及模具成型中往往會應(yīng)用精密加工技術(shù)，在工業(yè)生產(chǎn)的工件精密加工過程中，精密加工技術(shù)的應(yīng)用通常直接影響工件加工的精密度。將精密加工技術(shù)應(yīng)用在我國機械設(shè)計制造領(lǐng)域，能夠極大提高生產(chǎn)操作環(huán)節(jié)的精準(zhǔn)性，進而提升機械設(shè)計制造的效率和質(zhì)量。

2 機械設(shè)計制造工藝與精密加工技術(shù)的特點

2.1 全球性

在全球化經(jīng)濟不斷發(fā)展的背景下，機械設(shè)計制造工藝與精密加工技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展已經(jīng)得到了世界范圍的廣泛關(guān)注和重視。加大對機械設(shè)計制造技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用的資金投入，有助于實現(xiàn)機械產(chǎn)品生產(chǎn)加工流程的優(yōu)化與創(chuàng)新，從而促進我國經(jīng)濟的穩(wěn)步發(fā)展。我國經(jīng)濟的快速發(fā)展為機械設(shè)計制造工藝與精密加工技術(shù)的發(fā)展提供了重要保障。隨著我國工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展對于機械產(chǎn)品的需求量不斷增多，基于機械生產(chǎn)制造領(lǐng)域發(fā)展的實際需求，各國也相繼在機械設(shè)計與制造工藝及精密加工技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用上投入了大量科研人員力量，促進機械設(shè)計制造工藝與精密加工技術(shù)向著現(xiàn)代化方向發(fā)展。需要強調(diào)的是，機械設(shè)計制造與精密加工技術(shù)必須依據(jù)時代發(fā)展的需求進行更新與完善，因此，各國在機械生產(chǎn)制造領(lǐng)域的發(fā)展中相互之間交流與學(xué)習(xí)更加先進和高端的技術(shù)，旨在有效提高機械設(shè)計制造與精密加工技術(shù)應(yīng)用的精準(zhǔn)性，從而從根本上促進機械領(lǐng)域的進一步發(fā)展。

2.2 系統(tǒng)性

我國機械工業(yè)領(lǐng)域在長期的發(fā)展過程中逐步形成了科學(xué)系統(tǒng)化的流程，零部件制造技術(shù)也更加趨于成熟化。機械生產(chǎn)制造過程中需要以精密加工技術(shù)的發(fā)展作為不竭的動力，從而保證機械產(chǎn)品生產(chǎn)加工的質(zhì)量和精準(zhǔn)性。同時，在機械設(shè)計制造過程中實現(xiàn)計算機信息技術(shù)、自動化技術(shù)、系統(tǒng)管理技術(shù)以及傳感技術(shù)等的結(jié)合應(yīng)用，有助于提升機械設(shè)計制造的系統(tǒng)性，進而提高機械產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。

2.3 關(guān)聯(lián)性

機械設(shè)計制造工藝與精密加工技術(shù)之間具有緊密的聯(lián)系，二者在許多技術(shù)內(nèi)容上存在著很大的相似性，而在機械設(shè)計制造過程中應(yīng)用的許多技術(shù)之間也具有較強的關(guān)聯(lián)性，并且機械產(chǎn)品的設(shè)計、研發(fā)、加工、生產(chǎn)以及銷售等各環(huán)節(jié)之間也存在著相輔相成的關(guān)系，各環(huán)節(jié)之間相互影響，都可能直接影響技術(shù)應(yīng)用的效果以及產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，在機械生產(chǎn)制造的過程中，需要處理好各技術(shù)與環(huán)節(jié)之間的關(guān)系，保證機械產(chǎn)品生產(chǎn)的效率和質(zhì)量。

3 機械設(shè)計制造工藝與精密加工技術(shù)的應(yīng)用

3.1 制造工藝分析

現(xiàn)代機械設(shè)計制造與精密加工涉及到的內(nèi)容和范圍較廣泛，在生產(chǎn)過程中，需要保證技術(shù)的先進性及工藝應(yīng)用的精密程度。通常情況下，在機械生產(chǎn)制造過程中會應(yīng)用切削刀具，目的在于提高產(chǎn)品加工的效率和質(zhì)量，例如：機械制造的冷加工過程中通常會應(yīng)用陶瓷、金剛石等刀具，能夠在有效減少人員工作量的基礎(chǔ)上提高切削的速度。隨著國家經(jīng)濟的發(fā)展及科學(xué)技術(shù)的不斷進步，機械設(shè)計制造工藝與精密加工技術(shù)也取得了階段性的發(fā)展，但在化工企業(yè)生產(chǎn)效率與質(zhì)量提升的同時也增加了生態(tài)環(huán)境污染風(fēng)險發(fā)生的概率。因此，在現(xiàn)階段，國家要求在促進機械設(shè)計制造領(lǐng)域發(fā)展的同時，貫徹與落實機械綠色設(shè)計制造理念，從產(chǎn)品的生產(chǎn)、加工、包裝到運輸、維修等環(huán)節(jié)采用綠色生產(chǎn)加工技術(shù)，將機械制造對環(huán)境的污染降到最低，提高資源能源的利用率，實現(xiàn)經(jīng)濟與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展。此外，通過將傳統(tǒng)與現(xiàn)代機械制造工藝技術(shù)的有效結(jié)合，有助于提高機械制造工藝應(yīng)用的科學(xué)性與合理性，進而促進我國機械制造領(lǐng)域的進一步發(fā)展。

3.2 焊接工藝

焊接工藝是機械設(shè)計制造的常用方法，該工藝的應(yīng)用主要是借助外界的壓力或溫度實現(xiàn)金屬或其他材料的有效結(jié)合?，F(xiàn)階段，我國的焊接工藝主要包括氣體保護焊接和電阻焊接等工藝類型。氣體保護焊接的應(yīng)用需要利用氣體作為保護介質(zhì)進行焊接施工，能夠有效避免焊接物受到破壞。在實際施工中通過電弧來隔絕外界空氣，使自身進行燃燒，這一工藝的應(yīng)用有利于減少投資成本，而通常選擇二氧化碳來作為保護氣體也能提高工藝應(yīng)用的簡便性。電阻焊接工藝主要利用電池的正負極進行通電來實現(xiàn)焊接物之間的結(jié)合。采用這種工藝有利于減少施工產(chǎn)生的噪聲污染，且能夠提高焊接效率，但投資成本相對氣體保護焊接工藝來說普遍較高。

3.3 超精密研磨加工技術(shù)

研磨技術(shù)通常被用于對產(chǎn)品表面的打磨和拋光，進而將產(chǎn)品的粗糙程度控制在規(guī)定要求。該技術(shù)的應(yīng)用需要利用計算機對不同生產(chǎn)零件的粗糙程度進行控制，并采用分批生產(chǎn)的方式調(diào)節(jié)產(chǎn)品的打磨轉(zhuǎn)數(shù)，保證產(chǎn)品生產(chǎn)的效率，減少投資成本，增加企業(yè)的經(jīng)濟利潤。超精密研磨加工技術(shù)通常被廣泛應(yīng)用在加工超精密器件中，例如：在加工集成電路超精密基板硅片過程中，由于傳統(tǒng)集成電路拋光技術(shù)和研磨技術(shù)難以滿足基板硅片加工的精密度要求，因此需要采用超精密研磨加工技術(shù)，并與集成電路原子級拋光研磨技術(shù)有效結(jié)合，從而有效提高基板硅片加工的精密度要求。隨著集成電路科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，更多先進的精密研磨加工技術(shù)被研發(fā)與應(yīng)用。

3.4 切削技術(shù)

現(xiàn)代化機械設(shè)計制造領(lǐng)域的發(fā)展對于切削設(shè)備工作的精度以及切削刀具和機床運行的穩(wěn)定性提出了更高的要求。因此，在現(xiàn)階段機械設(shè)計制造過程中，需要避免應(yīng)用熱力應(yīng)變能力較差和抗震傳動性強的人力切削機床，以切削精度與運行的穩(wěn)定性作為技術(shù)重點，對液壓空氣靜電切削技術(shù)、人工自動切削技術(shù)等綜合技術(shù)的應(yīng)用情況進行全面分析。切削技術(shù)在機械生產(chǎn)過程中能夠用于對原材料的預(yù)處理，對材料處理的精度越高越有助于后續(xù)生產(chǎn)過程的順利進行。而機械產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中并沒有統(tǒng)一規(guī)定原材料的型號與規(guī)格，因此，要保證原材料滿足機械產(chǎn)品生產(chǎn)加工的基本要求，需要通過預(yù)處理環(huán)節(jié)對原材料進行切削為固定尺寸，為后續(xù)的生產(chǎn)環(huán)節(jié)打下基礎(chǔ)。同時，在長期使用過程中，切削設(shè)備的刀具和機床的使用性能會逐步降低，因此，一旦設(shè)備的使用性能會影響產(chǎn)品生產(chǎn)的精度則需要立即進行更換，進而保證機械產(chǎn)品生產(chǎn)加工的精密度。