大型焊接結(jié)構(gòu)件機(jī)械加工工藝方法探究

摘要：近年來，隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，機(jī)械制造技術(shù)日趨成熟，對產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)品精度的要求越來越高，機(jī)械制造技術(shù)和高精度加工技術(shù)的發(fā)展受到有關(guān)部門的廣泛關(guān)注。根據(jù)現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)和高精度加工技術(shù)的實(shí)際發(fā)展，從機(jī)械制造原理出發(fā)，深入分析機(jī)械制造技術(shù)和高精度加工技術(shù)的特點(diǎn)，同時(shí)提高機(jī)械制造工藝和高精度加工技術(shù)的性能，為機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展提供更多的理論依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：大型焊接結(jié)構(gòu)件;加工工藝;機(jī)械設(shè)計(jì)

中圖分類號：TH16 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2021）09-0105-02

0 ?引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，機(jī)械制造業(yè)對產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率、工作環(huán)境和安全性提出了更高的要求，現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)和高精度加工技術(shù)問題已成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。但近年來，在機(jī)械制造技術(shù)和加工工藝的研究過程中，傳統(tǒng)的機(jī)械制造工藝存在著生產(chǎn)效率低、成本高、加工質(zhì)量不穩(wěn)定、勞動(dòng)強(qiáng)度大、安全防護(hù)不足等問題。因此，分析機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展趨勢，掌握和探索現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)和高精度加工技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容，對制造技術(shù)的優(yōu)化和改進(jìn)具有重要意義。

1 ?現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)與高精度加工技術(shù)簡介

1.1 機(jī)械制造精密加工技術(shù)綜述 ?機(jī)械制造和高精度加工技術(shù)在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，例如，機(jī)械制造精密加工技術(shù)在航空航天和精密車床上得到了廣泛的應(yīng)用。同時(shí)，機(jī)械制造業(yè)的高精度、高生產(chǎn)率和高精度加工技術(shù)不僅帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，也成為發(fā)達(dá)國家和發(fā)展中國家的發(fā)展方向。

1.2 大型焊接結(jié)構(gòu)件機(jī)械加工工藝管理系統(tǒng)設(shè)計(jì) ? 施工機(jī)械在基本建設(shè)、建筑施工和土木建筑施工中是絕對必要的。目前，我國設(shè)計(jì)和生產(chǎn)了許多建筑機(jī)械，但其中許多機(jī)械的質(zhì)量和可靠性都不太好。因此，中國生產(chǎn)的許多建筑機(jī)械的價(jià)格低于其他國家生產(chǎn)的[1]。因此，工程機(jī)械的質(zhì)量和可靠性亟待提高。工程機(jī)械作業(yè)環(huán)境惡劣。他們的工作環(huán)境中有巨大的工作負(fù)荷、振動(dòng)負(fù)荷和腐蝕。工程機(jī)械中大型結(jié)構(gòu)件的質(zhì)量對整機(jī)質(zhì)量有很大的影響。但是，大型結(jié)構(gòu)構(gòu)件通常結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大、重量大，使得其制造過程中的變形控制非常困難[2]。近年來，許多研究人員試圖通過對制造過程的精確管理來提高大型結(jié)構(gòu)件的質(zhì)量。網(wǎng)絡(luò)化制造是一種先進(jìn)的制造模式。企業(yè)實(shí)施信息管理系統(tǒng)是為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，快速響應(yīng)市場需求，提高在知識經(jīng)濟(jì)和全球制造業(yè)環(huán)境下的競爭力。為了提高工程機(jī)械大型結(jié)構(gòu)件的制造質(zhì)量，降低能耗，設(shè)計(jì)了工程機(jī)械大型結(jié)構(gòu)件制造過程管理系統(tǒng)。

2 ?現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)原理與高精度加工技術(shù)

2.1 機(jī)械制造技術(shù) ?機(jī)械制造工藝主要包括工藝定制、原始加工和先進(jìn)加工技術(shù)等。機(jī)械制造技術(shù)理論內(nèi)容豐富，實(shí)踐性強(qiáng)。本文主要以機(jī)械制造工藝中的焊接工藝為精細(xì)實(shí)例展開研究。

所謂電阻焊就是將各組分聚合后，通過正、負(fù)極電源施加壓力，在接頭部位或附近產(chǎn)生熱阻，加熱熔化或塑性狀態(tài)，使金屬得以焊接。隨著家用電器、電子產(chǎn)品以及我國航天工業(yè)的發(fā)展，電阻焊接技術(shù)受到廣泛關(guān)注。微電子學(xué)技術(shù)、二次整流焊接、熱膨脹回路監(jiān)測技術(shù)和整流器為電阻焊接技術(shù)的發(fā)展提供了先進(jìn)的技術(shù)條件，拓展了電阻焊接技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。螺柱焊的基本原理是將偽影和螺柱加熱到一定溫度，使偽影和螺柱產(chǎn)生電弧，然后在外力作用下將偽影和螺柱送入焊縫熔池，形成焊縫。氣體保護(hù)焊是以氣體為電弧介質(zhì)，保護(hù)焊接界面的焊接方法。氣體保護(hù)焊技術(shù)具有焊接過程可視性好、焊接參數(shù)易于調(diào)整、操作方便、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和機(jī)械化等優(yōu)點(diǎn)。埋弧焊是在焊劑層下進(jìn)行的一種燃燒電弧焊接方法。埋弧焊工藝具有無弧光、生產(chǎn)效率高、質(zhì)量穩(wěn)定、煙度小等優(yōu)點(diǎn)。埋弧焊是大型管道、鍋爐、壓力容器、起重機(jī)械及其它設(shè)備的主要焊接技術(shù)，對許多主要設(shè)備和機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展起到了積極的推動(dòng)作用。攪拌摩擦焊是在工件的頭部和尾部進(jìn)行相互摩擦，運(yùn)動(dòng)后產(chǎn)生熱量，使工件的頭部達(dá)到熔化或塑性狀態(tài)，從而快速實(shí)現(xiàn)鐓粗焊接。由于攪拌摩擦焊技術(shù)的高生產(chǎn)率和計(jì)劃性，攪拌摩擦焊技術(shù)一直有著巨大的市場需求。

2.2 現(xiàn)代機(jī)械精密加工技術(shù) ?現(xiàn)代機(jī)械精密加工技術(shù)的實(shí)質(zhì)是實(shí)現(xiàn)普通精密加工方法無法滿足的高精度加工。從量的角度來看，是加工具有納米形狀和尺寸的零件?，F(xiàn)代機(jī)械精密加工技術(shù)主要包括：超精密磨削技術(shù)、超精密切削（車、銑）技術(shù)、精密加工技術(shù)等。在這一部分，筆者將對上述三種機(jī)械精密加工技術(shù)進(jìn)行簡要的分析。

傳統(tǒng)的磨削、研磨和拋光方法已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代復(fù)雜硅基片及其表面粗糙度的需要，因此對超精密磨削技術(shù)的要求也越來越高。它包括線固定固體磨料磨削和化學(xué)機(jī)械拋光。超精密切削（車銑）技術(shù)是利用切削方法實(shí)現(xiàn)精密切削的技術(shù)。由于機(jī)床、支架、零件等干擾會(huì)影響超精密切削，超精密定位、微進(jìn)給、微控制等都普遍用于實(shí)現(xiàn)超精密切削。

在此基礎(chǔ)上，從微機(jī)械技術(shù)的角度，從微機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)、傳感器技術(shù)、微機(jī)械與微機(jī)械材料、微機(jī)械制造技術(shù)等方面對微機(jī)械技術(shù)進(jìn)行了綜合分析。①現(xiàn)代微機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)對響應(yīng)速度快、精度高、操作方便的要求。當(dāng)前使用的靜力激勵(lì)和壓電元件制作的微驅(qū)動(dòng)器都具有這些優(yōu)點(diǎn)，因此目前被廣泛應(yīng)用。②微機(jī)械傳感技術(shù)。微機(jī)械，除了要求傳感器小型化，它還需要更高的分辨率、靈敏度和密度數(shù)據(jù)。③微機(jī)械材料技術(shù)。主要是利用硅材料易斷裂的缺點(diǎn)，但鎳能克服這一缺點(diǎn)，因此目前鎳被改為硅微齒輪。④微機(jī)械制造技術(shù)。微機(jī)械技術(shù)的研究涉及到控制技術(shù)、能源和運(yùn)輸?shù)戎T多方面，因此，要形成微機(jī)械技術(shù)體系，就必須進(jìn)行多學(xué)科協(xié)作。

2.3 大型焊接結(jié)構(gòu)件制造工藝分析 ?制造過程對整機(jī)質(zhì)量、生產(chǎn)效率和產(chǎn)品成本有很大的影響。工程機(jī)械中的大型結(jié)構(gòu)件雖然不同，但制造工藝相似。工程機(jī)械中大型結(jié)構(gòu)件的制造工藝通常包括進(jìn)給準(zhǔn)備、搭接焊接、檢驗(yàn)、焊接、機(jī)械加工、拋丸、涂裝和最終檢驗(yàn)。

①材料準(zhǔn)備。材料準(zhǔn)備包括購買和自行生產(chǎn)。采購包括標(biāo)準(zhǔn)件采購和非標(biāo)準(zhǔn)件委托加工。②搭接焊接。為了控制焊接過程中的結(jié)構(gòu)變形，整個(gè)結(jié)構(gòu)構(gòu)件在焊前進(jìn)行搭接焊。③檢查。搭接焊后，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的檢測非常重要。通過檢驗(yàn)可以降低廢品率。檢測內(nèi)容包括結(jié)構(gòu)構(gòu)件的主要尺寸。如果檢測結(jié)果良好，將對結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行焊接。如果檢測結(jié)果不理想，將對結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行改造，這樣可以減少廢品。④焊接。焊接是結(jié)構(gòu)件制造過程中最重要的工序。焊接工藝直接影響結(jié)構(gòu)件的外觀和穩(wěn)定性。焊接中的問題包括焊接變形、焊接缺陷和燒傷。因此，焊接時(shí)應(yīng)注意焊接位置、焊接電流、焊接氣體流量和焊接順序。⑤機(jī)械加工。由于精度要求較高，在大型結(jié)構(gòu)件的孔與接頭面的裝配中經(jīng)常采用銑削加工和鏜削加工。內(nèi)應(yīng)力引起的變形會(huì)降低加工精度。因此，在消除內(nèi)應(yīng)力后，需要對結(jié)構(gòu)零件進(jìn)行加工。加工誤差可能會(huì)增加，如果結(jié)構(gòu)部件夾緊兩次。因此，結(jié)構(gòu)件的加工應(yīng)該一次裝夾完成。⑥拋丸清理。通過拋丸處理可以降低組織構(gòu)件的內(nèi)應(yīng)力，減少表面氧化皮和銹蝕。拋丸清理前，機(jī)械加工表面應(yīng)采用屏蔽罩衣保護(hù)，以保證機(jī)械加工表面的高精度。⑦涂層。噴丸處理后，結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面非常脆弱。它們很容易氧化。因此，結(jié)構(gòu)件應(yīng)立即進(jìn)行涂層處理。在涂裝過程中有基體涂層和表面涂層?；覊m和其他雜物應(yīng)清理干凈，涂層前應(yīng)屏蔽孔洞。漆的厚度應(yīng)該控制好，以避免起泡、點(diǎn)蝕和流掛。⑧最后檢查。最終檢驗(yàn)是結(jié)構(gòu)構(gòu)件質(zhì)量的最后一次檢驗(yàn)。最終檢驗(yàn)包括外觀檢驗(yàn)、主尺寸檢驗(yàn)、漆膜厚度檢驗(yàn)等。如果結(jié)構(gòu)構(gòu)件的檢測結(jié)果良好，則對其進(jìn)行注冊和存儲(chǔ)。這些檢查結(jié)果不夠好，可能會(huì)被重新加工或報(bào)廢。

3 ?探索現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)的特點(diǎn)和高精度加工技術(shù)

3.1 現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)與高精度加工技術(shù)的關(guān)系 ?從現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)的角度來看，現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)與高精度機(jī)械加工技術(shù)相結(jié)合具有很大的優(yōu)勢，高精度機(jī)械加工技術(shù)的先進(jìn)性體現(xiàn)在機(jī)械制造業(yè)的整個(gè)生產(chǎn)過程中，包括產(chǎn)品研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造和售后管理等，整個(gè)生產(chǎn)過程中零部件之間有著密切的聯(lián)系。如果出現(xiàn)任何問題，都會(huì)帶來許多不良后果，影響整個(gè)機(jī)械制造工藝和高精度加工工藝。因此，準(zhǔn)確把握現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)與高精度加工技術(shù)的相關(guān)性是整個(gè)制造過程的關(guān)鍵。

3.2 現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)的系統(tǒng)性和系統(tǒng)的精密加工技術(shù) ?從以上分析可以看出，機(jī)械制造過程中的產(chǎn)品開發(fā)、設(shè)計(jì)、制造和售后管理是一個(gè)有機(jī)的整體，現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)和高精密加工技術(shù)具有系統(tǒng)的特點(diǎn)。

3.3 現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)的全球化和高精度加工技術(shù) ?全球化是當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)、文化、政治、科學(xué)技術(shù)發(fā)展的主要趨勢，對科學(xué)技術(shù)的全球化作出了巨大貢獻(xiàn)?？萍假Y源的全球化配置、科研活動(dòng)的全球化管理、研究成果的全球化共享，帶來了現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)和高精度加工技術(shù)的迅速發(fā)展，同時(shí)也帶來了更加殘酷和激烈的競爭，促進(jìn)了機(jī)械制造技術(shù)和精密加工技術(shù)的綜合創(chuàng)新。

4 ?大型焊接結(jié)構(gòu)件機(jī)械加工工藝管理系統(tǒng)

工程機(jī)械中大型結(jié)構(gòu)件的制造工藝復(fù)雜，需要大量的制造資源。制造設(shè)備包括設(shè)備和夾具。制造資源的合理配置是保證結(jié)構(gòu)件質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率的重要因素之一。

4.1 設(shè)備優(yōu)化 ?工程機(jī)械制造設(shè)備包括成型設(shè)備、焊接設(shè)備、機(jī)械加工設(shè)備、拋丸清理設(shè)備、涂裝設(shè)備等。工程機(jī)械制造中常用的成形設(shè)備有數(shù)控火焰切割機(jī)、壓力制動(dòng)器、油壓機(jī)等。這些機(jī)器通常用來切割和準(zhǔn)備鋼板。

4.2 夾具選擇 ?工程機(jī)械制造中的夾具包括普通夾具和特殊夾具。專用夾具包括模板、搭接焊接平臺(tái)、機(jī)加工夾具等。模板通常是由激光切割，以獲得高精度。它們用于測試沖裁件的形狀和彎曲件的彎曲角度。

4.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì) ?在系統(tǒng)架構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中。該工程機(jī)械大型結(jié)構(gòu)件制造過程管理系統(tǒng)采用J2EE、b/s模式和分布式計(jì)算體系結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)分為五個(gè)層次：數(shù)據(jù)層、訪問控制層、檢測層、應(yīng)用層和用戶界面層。數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)和管理在數(shù)據(jù)層中。訪問控制層對數(shù)據(jù)傳輸和訪問進(jìn)行管理。在檢測層對制造資源狀態(tài)進(jìn)行檢測。信息在應(yīng)用層進(jìn)行管理和定制。然后在用戶界面層提供友好的界面?；谏鲜鲈?，開發(fā)了工程機(jī)械大型結(jié)構(gòu)件制造過程管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過以下幾個(gè)步驟在一些制造企業(yè)中得到了應(yīng)用。制造企業(yè)在系統(tǒng)中注冊。制造企業(yè)在系統(tǒng)中注冊其分支機(jī)構(gòu)和車間。制造企業(yè)或分支機(jī)構(gòu)、車間登記其制造設(shè)備和夾具。制造企業(yè)或分支機(jī)構(gòu)或車間的管理人員和制造經(jīng)營者須登記。生產(chǎn)經(jīng)營者更新設(shè)備和夾具的信息到最新。管理者將制造過程信息更新為最新信息，將設(shè)備信息、工裝信息、操作員信息、構(gòu)件信息與制造任務(wù)執(zhí)行信息聯(lián)系起來。這意味著制造過程中的所有信息都是相互關(guān)聯(lián)的。生產(chǎn)資源信息，包括設(shè)備和夾具，將被檢查、收集、計(jì)算和預(yù)測。例如，對制造企業(yè)或車間的質(zhì)量和能耗進(jìn)行收集，并進(jìn)行能耗預(yù)測，為質(zhì)量控制和降低能耗提供數(shù)據(jù)支持。在所有步驟中，訪問和數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用程序都將被監(jiān)控以檢測沖突。通過建立數(shù)據(jù)庫訪問列表來實(shí)現(xiàn)訪問沖突的解決。優(yōu)化的數(shù)據(jù)傳輸列表將在訪問沖突解決后輸出并執(zhí)行。

5 ?結(jié)語

綜上所述，現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)和高精度加工技術(shù)是機(jī)械制造業(yè)的關(guān)鍵工程，它在提高機(jī)械制造業(yè)市場競爭力的同時(shí)，加快了工業(yè)化進(jìn)程，改善了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。因此，掌握現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)和精密加工技術(shù)，不斷創(chuàng)新機(jī)械制造工藝技術(shù)，新的研究開發(fā)和精密加工技術(shù)的改進(jìn)，可以為我國現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)創(chuàng)造更好的發(fā)展前景。

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作者簡介：侯鳳剛（1971-），男，河北秦皇島人，車工高級技師，大專，研究方向?yàn)闄C(jī)械加工技術(shù)。