機械設計與精密加工前沿技術研究

孟繁簡 沈陽職工大學

一、現(xiàn)代化機械設計制造工藝發(fā)展現(xiàn)狀

隨著現(xiàn)代化工業(yè)的不斷深入發(fā)展，我國機械制造設備與工藝越來越先進，不論是機械設計、產(chǎn)品研發(fā)，還是精密加工能力都取得了較大進步，逐漸成為國民經(jīng)濟的基礎產(chǎn)業(yè)與支柱產(chǎn)業(yè)。從整體情況來看，中國制造業(yè)的發(fā)展態(tài)勢良好，具有一定抗擊能力，但仍然存在一些問題，比如說，精密加工技術落后、焊接技術不橫豎、產(chǎn)品自主開發(fā)能力以及創(chuàng)新能力薄弱等，嚴重制約了傳統(tǒng)制造業(yè)的優(yōu)化與升級。基于此，我國研發(fā)人員應重視機械設計創(chuàng)新，在精密加工技術上投入更多精力，為科研成果轉化創(chuàng)造良好環(huán)境。

二、我國現(xiàn)代化機械設計制造工藝的主要特點

（一）引入了人工智能技術

大數(shù)據(jù)時代的來臨，人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，相關衍生產(chǎn)品層出不窮，比如AI系統(tǒng)、智能機器人等[1]。中國現(xiàn)代化工業(yè)建設在發(fā)展的過程中也引入了各類先進技術，人工智能就是很重要的一種。機械設計與人工智能的有效融合，加速了我國制造產(chǎn)業(yè)走全面自動化道路的步伐，工作人員只需在系統(tǒng)中事先輸入好各類技術參數(shù)，智能系統(tǒng)便可以自動開展統(tǒng)計分析與決策制定。人工智能的應用，可以有效降低人工勞動強度，提高機械制造的生產(chǎn)效率與生產(chǎn)質量，為企業(yè)創(chuàng)造更高的經(jīng)濟效益。

（二）更注重工藝精密度

現(xiàn)代化機械制造技術被廣泛應用于航空航天、軍工國防、輕工化工、醫(yī)療設備等多個領域，這些領域對于產(chǎn)品質量要求較高。在機械設計階段，應對設備工藝以及加工精密度給予高度重視，以滿足市場需求，大力發(fā)展機械制造產(chǎn)業(yè)。

（三）引入了環(huán)保概念

傳統(tǒng)機械加工工藝會產(chǎn)生大量的粉塵等污染物，對環(huán)境造成污染，與落實可持續(xù)發(fā)展觀的要求不符。因此，隨著科技的創(chuàng)新發(fā)展，機械制造工藝逐漸由粗放向精細化轉型，開始向綠色機械加工發(fā)展。自黨的十八大以來，以“綠色發(fā)展，扮靚美麗中國”的指導思想深入人心[2]，現(xiàn)代化機械加工產(chǎn)業(yè)貫徹綠色發(fā)展的決心堅定，為裝備制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定了堅實基礎。機械加工產(chǎn)業(yè)應專注節(jié)能降耗，積極引入綠色生產(chǎn)技術及加工工藝，不但探索、創(chuàng)新生產(chǎn)模式。

三、現(xiàn)代化機械設計制造工藝的應用

（一）設計機械方面

現(xiàn)代化機械設計內容繁雜，與熱能、電能的應用有著緊密聯(lián)系。在傳統(tǒng)的機械設計過程中，設計人員大多數(shù)使用二維圖，機械產(chǎn)品的設計細節(jié)無法得到全面、細微的描述，為機械產(chǎn)品的加工與使用埋下安全隱患。面對上述問題，工作人員應使用CAD、UG、Proe等機械繪圖軟件，繪制三維立體圖，彌補平面圖的短板，詳細標注機械產(chǎn)品的內部結構與相關尺寸。三維制圖軟件，通過建模全方位體現(xiàn)機械設計工藝，可以直觀發(fā)現(xiàn)設計瑕疵，高效避免機械設計錯誤。與此同時，還可以在三維模型與二維平面圖之間自由轉化，實現(xiàn)無紙化辦公。當下，CAD等制圖軟件已經(jīng)在機械設計領域普及，機械設計人員在產(chǎn)品設計后，可以通過模擬測試等手段，檢測設計模型是否符合制造標準，在滿足相關生產(chǎn)需求后，方可下發(fā)車間，投入生產(chǎn)加工。

（二）制造機械方面

以自動化數(shù)控為例，首先在CAD軟件中進行設計制圖，針對零件、工藝以及排版等制定設計方案并進行最優(yōu)化選擇，生成效果圖后，再將設計圖紙導入CAD中。緊接著利用DXF編輯圖紙，利用自動生產(chǎn)功能批量生產(chǎn)圖紙[3]。此時，可以通過仿真技術在電腦中展示設計圖，并獲取相關技術參數(shù)，模擬機械加工工藝軌跡，針對設計瑕疵對模型進行微調。在機械加工的過程中，設計人員可以利用設計軟件及時訂正修改生產(chǎn)流程，檢驗軟件精確性。需要注意的是，如無特殊情況，原則上不可輕易更改設計。

四、精密加工技術

（一）精密切削

精密切削技術對加工設備的機密性要求較高，主要應用于各類中小型機械零件加工中。在具體施工過程中，應借助機床等機械設備，通過定位技術，提高產(chǎn)品加工效率與加工品質。

（二）超精密研磨

超精密研磨技術在機械制造中，主要應用于加工集成電路基板硅片領域。由于硅片具有精細特征，對機械加工技術與加工工藝的要求非常高。因此，在借助超精密研磨技術的同時，還應采用原子級拋光技術來配合。就目前而言，傳統(tǒng)的拋光技術顯然已經(jīng)無法滿足集成電路基板硅片的使用需求。隨著科技的進步，現(xiàn)代化信息技術已融入到工業(yè)生產(chǎn)的方方面面，技術人員研發(fā)了各類研磨技術以及研磨工藝[4]，并在超精密研磨技術中獲得了廣泛應用，為我國精密加工產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供可靠推助力。

（三）納米技術

近些年，微納米技術蓬勃發(fā)展，超細微技術在微小型零件加工中得到廣泛應用。微納米技術的應用，促進機械設計目標向精細化發(fā)展，生產(chǎn)出的精密儀器受到社會高度認可。同時，還有助于提高機械加工效率，保障產(chǎn)品品質，推動裝備制造業(yè)向智能化、信息化、高效化發(fā)展。

（四）模具成型

模具成型是影響中國機械制造業(yè)長遠發(fā)展的重要因素之一，該技術普遍應用于電氣模具零件領域。為全面發(fā)揮模具成型技術的優(yōu)勢，提高模具產(chǎn)品性能，相關技術人員應積極引入先進技術，不斷優(yōu)化工藝流程，切實可靠地提升產(chǎn)品質量以及加工精密度。

（五）微細加工

隨著微型電子元件的大范圍應用，我國的電器電子行業(yè)基本被微型體系電子元件占領。機械加工產(chǎn)業(yè)也在不斷發(fā)展微細加工生產(chǎn)技術，結合電子產(chǎn)品迭代更新的速度與頻率要求，合理規(guī)劃電子產(chǎn)業(yè)零部件市場的終極目標。機械設計人員應與時俱進，著力于微細加工技術的優(yōu)化與升級，遵循各行各業(yè)在微型精密零件等領域的加工標準規(guī)定，有效提升產(chǎn)品制造工藝質量。

五、結語

綜上所述，在機械設計與加工過程中，相關技術人員應注重機械工藝技術的創(chuàng)新，實現(xiàn)機械設備與新型生產(chǎn)技術的有效融合，合理利用精密加工技術，不斷提高中國制造的生產(chǎn)效率以及產(chǎn)品品質。