探究現(xiàn)代機(jī)械制造工藝與精密加工技術(shù)

蒯超 馮梅 劉芳 李樹生 陳挺

摘要： 常規(guī)的機(jī)械制造工藝技術(shù)很難適應(yīng)當(dāng)前機(jī)械制造行業(yè)發(fā)展速度?；诖耍覈仨殞鹘y(tǒng)的機(jī)械制造工藝技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化和創(chuàng)新，向著現(xiàn)代化的機(jī)械制造工藝以及精密加工技術(shù)的領(lǐng)域進(jìn)行轉(zhuǎn)變。在社會主義市場經(jīng)濟(jì)體制不斷完善的背景下，現(xiàn)代化機(jī)械制造工藝與精密加工技術(shù)的應(yīng)用極大地提升了現(xiàn)代化企業(yè)的生產(chǎn)制造能力，提高了機(jī)械制造企業(yè)在市場中的競爭力。本文著重對現(xiàn)代機(jī)械制造工藝與精密加工技術(shù)進(jìn)行分析，進(jìn)而為行業(yè)的專業(yè)人員提供參考。

Abstract： Conventional mechanical manufacturing technology is difficult to adapt to the current development speed of mechanical manufacturing industry. Based on this， China must optimize and innovate the traditional mechanical manufacturing technology， and change to the field of modern mechanical manufacturing technology and precision machining technology. Under the background of the continuous improvement of the socialist market economic system， the application of modern machinery manufacturing technology and precision machining technology has greatly improved the production and manufacturing capacity of modern enterprises and the competitiveness of machinery manufacturing enterprises in the market. This paper focuses on the analysis of modern mechanical manufacturing technology and precision machining technology， so as to provide reference for professionals in the industry.

關(guān)鍵詞： 機(jī)械制造工藝;精密加工;優(yōu)勢;應(yīng)用

Key words： mechanical manufacturing process;precision machining;advantages;application

中圖分類號：TH161? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）24-0209-03

0? 引言

伴隨著我國整體經(jīng)濟(jì)水平的提升，工業(yè)化水平不落其后，處于不斷發(fā)展的狀態(tài)。傳統(tǒng)的機(jī)械制造工藝技術(shù)與現(xiàn)代化的加工機(jī)械制造技術(shù)相比，無論是在智能化、精密化、自動化程度上都略顯遜色?，F(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)的綜合性和整體性更強(qiáng)，在機(jī)械制造領(lǐng)域逐漸被廣泛應(yīng)用開來。不過，現(xiàn)代化的機(jī)械制造技術(shù)的應(yīng)用也存在著一些因素的影響，比如機(jī)械制造企業(yè)的現(xiàn)代化技術(shù)應(yīng)用不夠嫻熟，操作現(xiàn)代化機(jī)械制造設(shè)備的人才比較匱乏等等，嚴(yán)重限制了企業(yè)的發(fā)展，這給我國機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展帶來了很大的影響。因此，在全新的時代背景下，各大機(jī)械制造企業(yè)必須要加強(qiáng)現(xiàn)代化機(jī)械制造工藝技術(shù)的研究與相應(yīng)人才的培養(yǎng)，才能夠使現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)更為廣泛的應(yīng)用在機(jī)械制造企業(yè)之中，推動我國工業(yè)和制造業(yè)的迅猛發(fā)展。

1? 現(xiàn)代機(jī)械制造工藝與精密加工技術(shù)的特點

和常規(guī)的機(jī)械制造工藝以及技術(shù)相比，現(xiàn)代化的機(jī)械制造工藝有著卓越的優(yōu)勢，具體體現(xiàn)在以下幾個方面。

1.1 整體性強(qiáng)

伴隨著我國對于機(jī)械制造工藝以及精密加工技術(shù)的深入研究，該項內(nèi)容的整體性和系統(tǒng)性越來越強(qiáng)?，F(xiàn)階段，大部分的現(xiàn)代機(jī)械制造工藝與精密加工技術(shù)都需要與科學(xué)技術(shù)進(jìn)行配合使用，才能夠發(fā)揮出其該項工藝技術(shù)的優(yōu)勢。

1.2 關(guān)聯(lián)性強(qiáng)

傳統(tǒng)的技術(shù)僅僅是在產(chǎn)品生產(chǎn)與制造過程中被使用，而這限制了機(jī)械加工制造技術(shù)的應(yīng)用范疇。在人工智能技術(shù)的基礎(chǔ)上，現(xiàn)代機(jī)械制造工藝與精密加工技術(shù)開始被廣泛的應(yīng)用到產(chǎn)品的各個體系之中，如產(chǎn)品調(diào)研、工藝設(shè)計、產(chǎn)品生產(chǎn)、產(chǎn)品銷售以及產(chǎn)品售后等各個環(huán)節(jié)，因此現(xiàn)代化的機(jī)械制造工藝與精密加工技術(shù)更加凸顯出一個關(guān)聯(lián)性強(qiáng)的特點。這種關(guān)聯(lián)性意味著任何機(jī)械制造生產(chǎn)的任何一個環(huán)節(jié)都不能出現(xiàn)問題，一個環(huán)節(jié)問題的出現(xiàn)會給整個生產(chǎn)體系帶來嚴(yán)重的影響。

1.3 全球化趨勢明顯

伴隨著經(jīng)濟(jì)全球化的趨勢愈演愈烈，不同國家之間的競爭越發(fā)激烈，這種激烈的競爭已經(jīng)不僅僅體現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)上的競爭，還與科技、工業(yè)化進(jìn)程等密切相關(guān)。我國想要在國際舞臺上站得更高、站得更穩(wěn)，就需要在技術(shù)層面不斷進(jìn)行創(chuàng)新，而現(xiàn)代機(jī)械制造工藝與精密加工技術(shù)也正是在此特殊形式下誕生的。

2? 現(xiàn)代機(jī)械制造工藝與精密加工技術(shù)概述

2.1 現(xiàn)代機(jī)械制造工藝

伴隨著科技時代的到來，人工智能技術(shù)以及自動化技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，這極大的促進(jìn)了我國機(jī)械制造的水平。人工智能技術(shù)以及自動化技能實現(xiàn)了機(jī)械制造生產(chǎn)的自動化，顯著提升了制造生產(chǎn)的效率和質(zhì)量，降低了人工生產(chǎn)的成本，加快了企業(yè)智能化改革的水平，對于企業(yè)未來的發(fā)展是有著較為重要的促進(jìn)作用?，F(xiàn)代機(jī)械制造工藝的發(fā)展以及應(yīng)用還能夠提升我國的環(huán)保效果，更加科學(xué)合理的利用有限的資源，實現(xiàn)我國經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益的可持續(xù)發(fā)展。

2.2 精密加工技術(shù)

精密加工技術(shù)是在伴隨著科技發(fā)展而出現(xiàn)的一種全新的技術(shù)類型。在機(jī)械制造生產(chǎn)之中具有效率高、自動化、智能化的特點。這一技術(shù)的發(fā)展以及應(yīng)用，極大水平地提升了企業(yè)制造生產(chǎn)的水平，推動我國工業(yè)科技向著現(xiàn)代化的方向發(fā)展，為其他產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到了促進(jìn)和推動作用。在精密加工技術(shù)的基礎(chǔ)上，我國制造領(lǐng)域的各個企業(yè)具有較為明顯的競爭優(yōu)勢，極大程度地推動了我國機(jī)械制造業(yè)的向前發(fā)展。精密加工技術(shù)大約可以劃分為以下幾種。

2.2.1 精密研磨技術(shù)

精密研磨技術(shù)更多情況下是應(yīng)用在電力組件的相關(guān)優(yōu)化工作之中。在我國當(dāng)前科技水平較高的狀況下，精密研磨技術(shù)體現(xiàn)出了無可替代的優(yōu)勢。研磨利用涂敷或壓嵌在研具上的磨料顆粒，通過研具與工件在一定壓力下的相對運動對加工表面進(jìn)行的精整加工。研磨可用于加工各種金屬和非金屬材料，加工的表面形狀有平面，內(nèi)、外圓柱面和圓錐面，凸、凹球面，螺紋，齒面及其他型面。加工精度可達(dá)IT5～I(xiàn)T1，表面粗糙度可達(dá)Ra0.63～0.01微米。

2.2.2 微機(jī)械技術(shù)

微機(jī)械技術(shù)具有靈敏度高、分辨率精準(zhǔn)且容易操作的特點，這種特點十分符合現(xiàn)代化機(jī)械制造行業(yè)發(fā)展的趨勢。除此之外，該項技術(shù)還能夠保證機(jī)械生產(chǎn)出來的成品更加符合完美標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.3 納米技術(shù)

目前，新型納米技術(shù)比較火熱，在各個行業(yè)之中都具有較高的研究價值以及應(yīng)用價值，比如物理、工程技術(shù)行業(yè)對現(xiàn)代新型納米技術(shù)的關(guān)注程度都比較高。目前，納米技術(shù)研發(fā)越來越成熟，應(yīng)用方向也越來越廣泛。比如，在納米技術(shù)的支撐下，利用硅材料制成的成品上能夠刻字和刻畫圖案，這意味著我國機(jī)械制造領(lǐng)域正在向著更高的層次發(fā)展。

目前，機(jī)械制造工藝與精密加工技術(shù)對于企業(yè)的發(fā)展是尤為重要的。各種工業(yè)工具以及零件的生產(chǎn)都與這些現(xiàn)代化生產(chǎn)技術(shù)密切相關(guān)。正是因為這些生產(chǎn)工藝技術(shù)的不斷進(jìn)步，極大地改善了當(dāng)前制造業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的質(zhì)量，擴(kuò)大了生產(chǎn)的規(guī)模，讓生產(chǎn)加工的作業(yè)效率不斷提升，顯著了降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本。同時，在該項工藝以及技術(shù)的手段輔助下，企業(yè)還能夠?qū)⒋罅Πl(fā)展具有本企業(yè)特色的工業(yè)產(chǎn)品，進(jìn)而提升企業(yè)在是市場之中的地位。比如智能機(jī)器人的使用在一定程度上便實現(xiàn)了制造領(lǐng)域的無人化生產(chǎn)。

3? 制造工藝與精密加工技術(shù)的應(yīng)用

3.1 攪拌摩擦焊焊接工藝

攪拌摩擦焊焊接工藝出現(xiàn)的比較早，目前發(fā)展的已經(jīng)十分成熟，在機(jī)械制造領(lǐng)域應(yīng)用的也比較廣泛。攪拌摩擦焊焊接工藝主要是依靠通過快速的旋轉(zhuǎn)，使得接觸面出現(xiàn)一定的熱量，然后達(dá)到接觸部位的塑性化。同時，在相應(yīng)協(xié)調(diào)配合焊具的基礎(chǔ)上，通過擠壓進(jìn)而達(dá)到焊接的目的。這項技術(shù)目前發(fā)展的尤為成熟，在使用的過程中，能夠有效減少材料浪費顯現(xiàn)的出現(xiàn)，且便于操作。也正是因為這些優(yōu)勢的存在，該項工藝除了在機(jī)械制造領(lǐng)域有著較大的應(yīng)用價值以外，在其他一些新型產(chǎn)業(yè)之中也具有較大的應(yīng)用效果。

3.2 二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊工藝

二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊工藝，顧名思義就是利用二氧化碳作為保護(hù)氣體來進(jìn)行焊接。該項焊接技術(shù)主要是將電弧作為焊接操作的熱量來源，進(jìn)而在二氧化碳的基礎(chǔ)上實現(xiàn)對空氣的隔絕，保障電弧能夠達(dá)到充分的燃燒，有效減少了空氣之中的某些成分對焊接的效果產(chǎn)生較為明顯的不良影響。

之所以選用二氧化碳作為隔絕氣體，不僅僅是因為二氧化碳作為惰性氣體，性質(zhì)比較穩(wěn)定的特點，還因為它的成本比較低，因此二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊接工藝憑借其成本低、焊接效果好應(yīng)用比較廣泛。例如，進(jìn)行焊接的時候，如果焊接板的厚度不是很大，尤其是在小于12mm時，就需要采用工形坡口雙面單道焊接的方式進(jìn)行焊接。在焊接時，焊槍還需要橫向擺動，以此來保證焊道的平整順滑，防止薄板焊接的過程中會出現(xiàn)中間凸起的現(xiàn)象，從而出現(xiàn)沒有焊透或者出現(xiàn)一定的缺陷。在進(jìn)行角焊的過程中，焊腳不同的角焊縫其焊接操作上也會存在著一定的差異性。例如，6mm焊腳的焊縫，需要采用直線移動的方式進(jìn)行焊接。8mm焊腳的焊縫，需要采用橫向運動的方式運動。

這項技術(shù)具有操作方便、成本低等優(yōu)勢，目前在機(jī)械制造領(lǐng)域之中的應(yīng)用同樣比較廣泛。不過在應(yīng)用這項工藝操作的時候需要注意一點，那就是一定要防止出現(xiàn)風(fēng)。風(fēng)的出現(xiàn)會使焊接的效果難以達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。因此，在使用這項焊接工藝的時候盡可能的選在室內(nèi)。

3.3 螺柱焊接工藝

螺柱焊接工藝技術(shù)主要是將管件與螺柱借助壓力進(jìn)行結(jié)合，然后通電，將焊接物體的表面融化掉之后，進(jìn)行再度融合，最后，在螺柱的表面添加壓力，進(jìn)而完成了焊接。雖然說該項焊接技術(shù)用到了壓力以及電流，但是相對來講還是較高安全的，出現(xiàn)漏水或者漏電的現(xiàn)象幾乎沒有。常見的螺柱焊接工藝手段可以劃分成為兩種，一種是拉弧式的焊接，該項焊接方式在重工業(yè)之中運用的比較多;另外一種稱之為儲能式焊接，該項焊接手段主要是用來焊接薄板。

3.4 數(shù)控機(jī)床

機(jī)床是機(jī)械加工制造過程中非常重要的一個工具。在傳統(tǒng)的機(jī)械加工制造過程中，主要是利用人工的機(jī)床，不僅需要耗費大量的人力、物力，而且生產(chǎn)效率還比較低。伴隨著自動化技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)的不斷發(fā)展，在傳統(tǒng)人工機(jī)床的基礎(chǔ)上進(jìn)行改革，通過添加人工智能自動化控制程度，實現(xiàn)了機(jī)床的數(shù)控化。數(shù)控化機(jī)床目前在制造企業(yè)之中的應(yīng)用比較廣泛，尤其是憑借其精度高、反應(yīng)靈活、可操作性強(qiáng)等特點，可以實現(xiàn)很多人工機(jī)床無法達(dá)到的復(fù)雜操作，這是機(jī)床設(shè)備的一大進(jìn)步體現(xiàn)。

3.5 電阻焊工藝

電阻焊技術(shù)主要是在對工件進(jìn)行焊接，使其結(jié)合以后，需要利用電機(jī)對加工工件施加壓力，進(jìn)而使電流透過接觸面，與相接處的區(qū)域產(chǎn)生大量的電阻熱，從而進(jìn)行焊接。該項焊接與傳統(tǒng)的焊接方式存在著存在著很大的不同，它不需要使用傳統(tǒng)的焊絲、焊條等填充金屬作為媒介，也不需要氧、氫等焊接材料，因此焊接的成本比較低。加上焊接的方式比較簡單，很容易便可以達(dá)到焊接自動化的目的。

3.6 模具成型工藝

機(jī)械加工制造中，模具成型工藝是一種重要的工藝，其能使產(chǎn)品更加規(guī)范，滿足實際的使用要求。從另一個角度來看，該工藝的應(yīng)用也能從一定程度上降低工藝成本。從應(yīng)用來看，模具成型工藝在多個領(lǐng)域均有重要應(yīng)用，如汽車制作、儀表制作、家用電器等。從其工藝特征來看，其主要依托電解方式成型，這種加工方式精確度比較高，能夠控制在10-6納米內(nèi)，為了提高機(jī)械零件的精密度，相關(guān)人員還要合理控制切割模板的面積，一般情況下控制在80-100kg/cm2之間。在實際加工過程中，我們往往發(fā)現(xiàn)部分工件表面比較粗糙，針對這一情況，可引入模具成型工藝，通過該工藝能夠改善工件表面的平整度，同時也能有效控制加工成本，全面提高生產(chǎn)效率。相關(guān)調(diào)查顯示，機(jī)械加工中使用模具成型技術(shù)可以完成粗加工的75%和精細(xì)加工25%的任務(wù)。與此同時，該技術(shù)還能加快工件的塑形速度。此外，在實際制造過程中還可引入其他制造方式，如疊層實體制造方式，該方式主要作用材料為箔材，在該材料上綜合運用數(shù)控激光機(jī)處理輪廓，將多余的部分切除，在此基礎(chǔ)上再鋪一層箔材，借助加熱輥進(jìn)行碾壓，使工件表面的材料軟化，同時還要借助固化粘結(jié)劑進(jìn)行涂抹，保證整個材料的粘合度，其之夢融為一體，最后經(jīng)多次切削后形成高質(zhì)量的工件。

3.7 微機(jī)械技術(shù)

微機(jī)械技術(shù)具有很高的精確度，借助該技術(shù)能夠優(yōu)化微驅(qū)動設(shè)備的性能。從一定程度上看，該技術(shù)還聯(lián)動了傳感技術(shù)，通過該技術(shù)的應(yīng)用也能使整個系統(tǒng)的辨別率提升。目前來看，微型傳感器形式多樣，如壓力傳感器、觸覺陣列傳感器等，這些傳感器的應(yīng)用能夠提升整個系統(tǒng)的性能。從這些傳感器的支撐技術(shù)來看，主要借助集成電路技術(shù)實現(xiàn)。一般情況下，微機(jī)械運用的材料多為硅，隨著應(yīng)用范圍的不斷加大，該材料的缺點也逐漸顯現(xiàn)出來，主要體現(xiàn)在容易發(fā)生斷裂，這種情況下需要更換材料，選擇的替換材料為鎳材料，這種材料能夠有效解決斷裂問題。從現(xiàn)階段微機(jī)械運用的材料來看，多為鎳。從另一個角度來看，能夠制成微機(jī)械的材料有多種，是壓電陶瓷、金屬、記憶合金、高分子材料、多晶硅等。從制造工藝這一角度來看，在進(jìn)行三維制造或組裝過程中，還需要進(jìn)一步研究加工、光造型法工藝，通過這種方式也能明確技術(shù)要領(lǐng)，全面提升工藝水平。

3.8 超精密衍磨技術(shù)

該技術(shù)常以油砂條作為衍磨頭制作的關(guān)鍵。根據(jù)物品用途的不同，會適當(dāng)調(diào)整加工壓力。在衍磨過程中，衍磨頭會在元件的表面進(jìn)行活動，通過參數(shù)調(diào)整控制，達(dá)到基本的加工要求。與一般加工技術(shù)而言，超精密衍磨技術(shù)具有高精度、高質(zhì)量等優(yōu)點，不僅能適宜各種粗糙度的元件，而且整體偏差值控制在0.4μm以內(nèi)，保證了加工元件與設(shè)備的融合度。但同時，由于各個環(huán)節(jié)的復(fù)雜程度不同，對元件硬度要求較高，使得該技術(shù)多用于鑄鐵、鋼材等領(lǐng)域。

3.9 超精密剖光技術(shù)

超聲波剖光。作為當(dāng)下應(yīng)用廣泛的重要技術(shù)，超聲波剖光技術(shù)主要是借助聲波發(fā)射、反饋來實現(xiàn)對元件的打磨、加工。與其他加工手段相比，超聲波剖光技術(shù)對設(shè)備技術(shù)要求較低，且操作簡單，容易上手，工作人員只需要根據(jù)具體的加工要求，輸入對應(yīng)的參數(shù)即可。同時，加工完的元件偏差值在0.01-0.02μm之間，粗糙度的偏差也在0.1μm以內(nèi)。但與傳統(tǒng)機(jī)械加工技術(shù)不同的是，超聲波剖光技術(shù)對外界環(huán)境、元件特性要求較為嚴(yán)苛，多適用于陶瓷等導(dǎo)電性差的硬質(zhì)材料，若材料具有導(dǎo)電性或自帶微電量，則會擾亂超聲波剖光技術(shù)自有的磁場，導(dǎo)致加工精讀出現(xiàn)偏差，影響產(chǎn)品實際質(zhì)量。

化學(xué)剖光?；瘜W(xué)剖光主要借助了化學(xué)藥劑，通過化學(xué)反應(yīng)以達(dá)到元件加工的目的。該技術(shù)操作簡單，偏差值穩(wěn)定在1.5μm左右，一般用于金屬元件加工。但同時，需要相關(guān)工作人員具有良好的實驗安全意識與專業(yè)操作能力，從而降低化學(xué)污染對工作環(huán)境的影響。

3.10 激光精密加工技術(shù)

激光技術(shù)為機(jī)械加工的重要技術(shù)，隨著時代的發(fā)展，該種技術(shù)不斷發(fā)展起來，且該技術(shù)能夠顯著提升工件的精確性，實現(xiàn)高精度的加工，從該技術(shù)的應(yīng)用情況來看，其主要依托激光束沖擊材料，將能量聚集在小范圍內(nèi)，通過這種方式也能提升整個能量，甚至可以達(dá)到1000W/cm2以上。在實際應(yīng)用過程中，可以在焦點位置放置多個需要加工的元件，在此基礎(chǔ)上再借助激光掃描設(shè)備掃描整個元件，進(jìn)而實現(xiàn)高精度的加工。整個過程需要計算機(jī)控制，同時還要根據(jù)實際情況調(diào)整各項參數(shù)。從另一個角度來看，光加工技術(shù)效率比較高，且對材料要求不高，這種情況下也能顯著減小誤差，將誤差控制在0.01μm以下，在小元件加工中應(yīng)用比較廣泛。

3.11 3D打印機(jī)械制造技術(shù)

傳統(tǒng)機(jī)械制造技術(shù)工藝比較復(fù)雜，且對人力、物力要求比較高，從一定程度上增加了企業(yè)的生產(chǎn)成本。而3D打印技術(shù)的應(yīng)用革除了這一現(xiàn)狀，其智能化特征顯著，能夠減少制造過程中的人工涉入，借助立體化打印技術(shù)實現(xiàn)批量零件的制造，這種情況下也能提高制造效率，與此同時，該技術(shù)的應(yīng)用也能簡化工藝加工流程，使各種零件形狀更為規(guī)范，對于企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提升有重要作用。對此，機(jī)械制造業(yè)可充分發(fā)揮3D打印技術(shù)的優(yōu)勢，在此基礎(chǔ)上提高機(jī)械制造效率。

4? 結(jié)論

通過上面的分析，我們可以發(fā)現(xiàn)現(xiàn)代機(jī)械制造工藝以及精密加工技術(shù)在機(jī)械制造領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。正是因為這些機(jī)械制造工藝技術(shù)的應(yīng)用不僅提升了企業(yè)的生產(chǎn)制造和效率，還提升了企業(yè)在市場中的競爭力，對于我國工業(yè)化發(fā)展產(chǎn)生了極大的促進(jìn)作用。

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