機械制造工藝與精密加工技術(shù)研究

牛博英 王勝曼 孫曉燕

摘要： 經(jīng)濟的高質(zhì)量發(fā)展、科學(xué)信息水平的不斷提升，使得人們對產(chǎn)品技術(shù)有了更高的要求，若要促進汽車制造業(yè)的健康發(fā)展，需要重視機械制造工藝與精密加工技術(shù)的應(yīng)用。本文從汽車機械制造技術(shù)與加工工藝應(yīng)用特點出發(fā)，研究了精密加工技術(shù)與機械設(shè)計制造工藝關(guān)系的同時，對機械制造工藝和機械精密加工技術(shù)進行了深入的分析，旨在為提高現(xiàn)代機械制造水平提供參考依據(jù)。

Abstract： The high-quality development of economy and the continuous improvement of scientific information level make people have higher requirements for product technology. In order to promote the healthy development of automobile manufacturing industry， we need to pay attention to the application of machinery manufacturing technology and precision processing technology.Based on the application characteristics of automobile machinery manufacturing technology and processing technology， we study the relationship between precision processing technology and mechanical design and manufacturing technology， and deeply analyze the mechanical manufacturing process and mechanical precision processing technology， aiming to provide a reference for improving the level of modern machinery manufacturing.

關(guān)鍵詞： 機械制造;精密加工;制造工藝

Key words： mechanical manufacturing;precision processing;manufacturing process

中圖分類號：TH16 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2022）03-0017-03

0 ?引言

現(xiàn)階段，機械加工制造工藝的進步與發(fā)展，導(dǎo)致傳統(tǒng)制造工藝無法滿足現(xiàn)代化的發(fā)展需要，因此，應(yīng)重視現(xiàn)代機械制造工藝和精密加工技術(shù)的使用，在逐步完善與優(yōu)化制造工藝的基礎(chǔ)上，提升汽車機械制造工藝的精準程度，避免設(shè)備的使用誤差，提高汽車機械制造水平和精準程度。進一步推動企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益的提升。

1 ?汽車機械制造技術(shù)與加工工藝應(yīng)用特點

1.1 一體化

汽車機械制造的一體化特征愈加明顯，既體現(xiàn)在機械制造方面又體現(xiàn)在汽車零部件的加工方面。一體化的機械操作主要包括計算機技術(shù)的應(yīng)用以及自動控制技術(shù)的應(yīng)用，展示了機械制造和信息技術(shù)的優(yōu)勢效果。汽車機械制造加工過程中，通常情況下會將計算機控制系統(tǒng)應(yīng)用其中，確保整個生產(chǎn)流程的一體化，依據(jù)相關(guān)的汽車生產(chǎn)數(shù)據(jù)參數(shù)，不斷提高設(shè)備的自動化控制水平。一體化的生產(chǎn)制造，既有助于減少汽車制造環(huán)節(jié)，又有利于降低人為操作失誤，提升產(chǎn)品的質(zhì)量和水平，進一步推動汽車機械制造的經(jīng)濟效益和社會效益的提升。

1.2 綜合性

在汽車機械制造加工過程中，充分展現(xiàn)了綜合性的特性。由于汽車機械制造所涉及的范圍較廣，因此整體生產(chǎn)體系也不斷擴大和延伸，從而有效彌補傳統(tǒng)制造過程中出現(xiàn)的問題，有助于提升機械制造的水平，更加多元化、全面化的發(fā)展?，F(xiàn)階段，汽車機械制造體系的綜合性愈加明顯，既包含機械制造技術(shù)又包括自動化與光學(xué)領(lǐng)域，生產(chǎn)所涵蓋的范圍也更加廣泛。信息技術(shù)的高速發(fā)展使得計算機、大數(shù)據(jù)的應(yīng)用也更加廣泛，有助于制造技術(shù)水平提升的同時，提高技術(shù)的創(chuàng)新能力，促進了整個機械制造產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展。作為傳統(tǒng)機械制造技術(shù)的延伸，汽車機械制造技術(shù)的適用范圍更加廣闊，符合現(xiàn)代化社會的發(fā)展需要，為經(jīng)濟的高質(zhì)量發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。

1.3 系統(tǒng)性

汽車機械制造產(chǎn)業(yè)的另一大特性在于具有較強的系統(tǒng)性，通常情況下，汽車機械制造生產(chǎn)流程僅需要單一或多個計算機系統(tǒng)的輔助便能實現(xiàn)高效率的生產(chǎn)，在實際生產(chǎn)過程中，只需要對設(shè)備發(fā)送相應(yīng)的指令便能夠順利的開展自動化的工作流程。設(shè)備會依據(jù)生產(chǎn)前設(shè)定好的參數(shù)進行相關(guān)機械和零件的加工和制造。能夠有效防止生產(chǎn)過程中出現(xiàn)異常的問題，同時若在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)問題，也能夠?qū)崿F(xiàn)精準化識別，有助于工作人員及時發(fā)現(xiàn)問題并妥善進行解決，防止安全事故的發(fā)生。除此之外，機械制造系統(tǒng)性的特點有助于產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展，生產(chǎn)與制造能夠更符合現(xiàn)代社會發(fā)展需要，提高資源的利用效率，實現(xiàn)綠色、健康的發(fā)展目標(biāo)[1]。

2 ?精密加工技術(shù)與機械設(shè)計制造工藝關(guān)系

現(xiàn)代化機械制造工藝融合了計算機、現(xiàn)代控制、傳感檢測以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)為一體的現(xiàn)代制造業(yè)基礎(chǔ)技術(shù)。優(yōu)勢在于精度高、效率高以及自動化能力強等。能夠有效實現(xiàn)自動化、智能化的工藝水平。對于機械制造來說，精密加工技術(shù)具有重要的意義。機械設(shè)計制造工藝主要應(yīng)用于材料的供應(yīng)以及產(chǎn)品運輸整個過程中，在整個過程中最重要的是機械加工工藝。產(chǎn)品質(zhì)量的高低直接取決于機械加工的精度，因此，加工技術(shù)的提高對提升產(chǎn)品質(zhì)量具有積極的作用。機械加工制造的過程中既需要對各環(huán)節(jié)進行精準的把握，更需要準確應(yīng)用精密加工技術(shù)，從而確保產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量。精密加工技術(shù)與制造工藝技術(shù)在機械制造中擁有同等重要的地位，精密加工技術(shù)是機械制造工藝的基礎(chǔ)與前提，在機械制造過程中，若缺少精密加工技術(shù)，則整個工藝流程就不會完整，生產(chǎn)效率就會大大降低，產(chǎn)品質(zhì)量也會受到相應(yīng)的影響。只有在機械設(shè)計制造過程中精密加工技術(shù)充分發(fā)揮自身的積極作用，才能確保工藝質(zhì)量和水平。當(dāng)前，我國汽車制造業(yè)在追求產(chǎn)品質(zhì)量的同時，更加重視精密加工工藝水平的提升，從而展現(xiàn)汽車制造業(yè)的綜合競爭實力。

3 ?機械制造工藝

3.1 氣保護焊接技術(shù)

氣保護焊接技術(shù)的應(yīng)用原理在于利用電弧獲取相應(yīng)的熱源，從而借助特殊的氣體進行焊接位置的保護工作，進而提升機械制造的質(zhì)量。需要注意的是，氣保護焊接技術(shù)的應(yīng)用過程中會在機械產(chǎn)品的電弧四周產(chǎn)生氣體保護，能夠?qū)崿F(xiàn)空氣和熔池的分割，防止焊接質(zhì)量受到空氣雜質(zhì)的影響。除此之外，應(yīng)做好關(guān)鍵制造焊接工藝的控制工作，確保焊接的有效性。機械焊接制造過程中應(yīng)保證電弧的穩(wěn)定性，使其能夠最大程度的燃燒，從而建立新的氣體保護層，防止焊接質(zhì)量出現(xiàn)問題?，F(xiàn)階段，多數(shù)的制造廠商在進行焊接技術(shù)的應(yīng)用時，使用的氣體保護層多為二氧化碳，之所以選擇二氧化碳，原因在于該氣體能夠有效保證機械制造加工的安全性和可靠性。

3.2 電阻焊接技術(shù)

機械制造加工中電阻焊接技術(shù)應(yīng)用較為廣泛，在應(yīng)用過程中應(yīng)確保焊接產(chǎn)品在正負電荷之間。電源接通后借助電阻熱效應(yīng)進行相應(yīng)的焊接，保證產(chǎn)品的焊接質(zhì)量。在此過程中能夠得出電阻焊接技術(shù)具有加熱周期短、焊接效率高等優(yōu)勢，因而在汽車機械加工領(lǐng)域的擁有較為廣泛的應(yīng)用，能夠有效提升機械產(chǎn)品的加工質(zhì)量和水平[2]。

3.3 模塊化裝配生產(chǎn)

對于模塊化轉(zhuǎn)配生產(chǎn)工藝來說，既能在總裝區(qū)域完成也能在獨立車間完成。在傳統(tǒng)的汽車總裝工藝中，共需要超過2萬個的生產(chǎn)供應(yīng)原材料，引入模塊化裝配生產(chǎn)后，僅需1800多個零部件便能實現(xiàn)總裝路線，最大程度的提升了汽車生產(chǎn)的集約化水平。由于模塊化裝配生產(chǎn)工藝的引入，既有助于縮短總裝線也有助于降低工人工作負荷。在進行獨立生產(chǎn)的模塊裝配路線對汽車總裝生產(chǎn)車間的尺寸以及環(huán)境限制較小，有助于延伸和擴展生產(chǎn)線，迅速適應(yīng)新的生產(chǎn)要求，最大程度的降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本。例如，若傳統(tǒng)的汽車總裝線共有200個工位，將模塊化裝配工藝引入后，能夠有效將總裝線的50個工作位置的裝配內(nèi)容轉(zhuǎn)移到新的模塊裝配線中，此時，總裝線就能夠減少50個工位，生產(chǎn)的200輛車也隨即減少50輛。當(dāng)生產(chǎn)每輛車所能產(chǎn)生的流動資金假設(shè)為10萬元，總裝線路原有資金為2000萬元，將其轉(zhuǎn)到裝配線上后，則會降低500萬元的資金成本投入。

3.4 激光切割技術(shù)

激光切割能夠借助高功率密度的激光束進行材料表面的掃描，達到切割的效果。該技術(shù)的優(yōu)勢主要有能夠?qū)⒍ㄎ痪却_定在0.03毫米以內(nèi)，切縫較窄，實現(xiàn)焦點位置的最大功率密度，在光束和材料相對移動的過程中，形成較窄的切縫。除此之外，還具有切割速度快、質(zhì)量好以及受熱影響較小等優(yōu)勢，能夠最大程度的降低工件的損傷程度。縮短產(chǎn)品研發(fā)生產(chǎn)周期。由于該激光切割具有較多的優(yōu)勢，因而在汽車加工領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛，不僅能夠有效降低汽車成本，還能提高汽車的生產(chǎn)質(zhì)量。

3.5 內(nèi)燃機拆解技術(shù)應(yīng)用

進行內(nèi)燃機的拆解時需要改造與完善內(nèi)燃機工具，并對內(nèi)燃機進行特殊結(jié)構(gòu)、螺栓連接以及銷連接等方面的拆解，有助于提高內(nèi)燃機和零部件的拆解效果。在實際的拆解中，需要對化油器進行有效的拆裝后進行電動機以及發(fā)電機的拆解工作。上述零件拆解后應(yīng)進行發(fā)動機活塞、連桿的緊固螺母的拆解，對主軸承蓋的裝配朝向進行有效把握，不得將其進行隨意調(diào)換。在進行曲軸拆解時，當(dāng)內(nèi)燃機機架上升到1.8米時，需將部分枕木抽出，使用1.8米的機座，在進行受損部位的修正時，其測量表如表1所示。

4 ?機械精密加工技術(shù)

4.1 精密磨削技術(shù)

精密磨削技術(shù)的應(yīng)用能夠得到亞微米級別的尺寸和精度，能夠保證機械產(chǎn)品的質(zhì)量和水平。工作人員在精密磨削技術(shù)的應(yīng)用過程中需要借助金剛石磨粒砂輪，砂輪的平均粒徑保持在3nm左右。在使用280毫米的硅片集成系統(tǒng)加工制造時，首先應(yīng)保證光整加工和金剛石砂輪處于同一水平面中，確保精密磨削技術(shù)的有效應(yīng)用。硅片在經(jīng)過精密磨削技術(shù)打磨后，其表面的粗糙程度能夠有效降低，變?yōu)?.8μm，機械產(chǎn)品的平面度能夠有效降低為0.3μm，提升產(chǎn)品加工制造精度，為后期的科學(xué)加工與裝配奠定基礎(chǔ)。一部分的工廠在進行精密磨削技術(shù)的應(yīng)用時，采用的是超精密靜壓導(dǎo)軌技術(shù)，能夠進一步提升機械產(chǎn)品的精度。有效的應(yīng)用該技術(shù)能夠確保機床擁有0.4μm的直線度，產(chǎn)品的幾何加工精度在0.9μm左右，而產(chǎn)品在加工后的平面度可達到，4.8μm。比如，機床加工過程中（如圖1所示）的剛度是影響產(chǎn)品加工精度的重要因素之一，當(dāng)剛度不強時，極易發(fā)生產(chǎn)品因溫度高而發(fā)生變形的情況，與此同時，切削精度的提升離不開機床抗震性能的提高。若要達到上述效果，需要合理提升機床的主軸轉(zhuǎn)速，同時引進空氣靜壓軸承、微進給等技術(shù)[3]。

4.2 精密研磨技術(shù)

為有效提升機械產(chǎn)品的加工精度，需要重視精密研磨技術(shù)的應(yīng)用。對于精密研磨加工技術(shù)來說，其研磨粒徑多為納米級別，能夠確保研磨加工的精度。例如，在進行激光反射鏡的拋光處理時，可采用精密研磨技術(shù)，在完成拋光處理后進行反射鏡表面的鍍膜工作，使得產(chǎn)品的加工平面度在0.048μm左右，而機械產(chǎn)品的表面粗糙度則在0.81μm，左右，最終保證反射鏡的反射效率在99.98%左右。有效提升產(chǎn)品的質(zhì)量。當(dāng)技術(shù)人員借助拋光機進行陶瓷軸承球的精密研磨時，為保證產(chǎn)品的加工精度，可使用超精密研磨機床，對研磨盤進行研磨處理的過程中，保證陶瓷軸承的研磨精度在0.1μm左右。在汽車機械制造業(yè)中，精密研磨技術(shù)的應(yīng)用較為廣泛，能夠保證機械產(chǎn)品的平面度在0.589μm左右，玻璃片的表面粗糙度在0.29μm左右，體現(xiàn)出精密研磨技術(shù)的優(yōu)勢作用[4]。

4.3 納米加工技術(shù)

機械制造過程中掃描隧道顯微鏡的使用，納米加工技術(shù)（如圖2所示）應(yīng)用愈來愈多，對機械產(chǎn)品的加工精度產(chǎn)生了積極的作用。納米加工技術(shù)具有較高的科技性。在進行該項技術(shù)的應(yīng)用過程中能夠有效促進材料學(xué)和機械加工領(lǐng)域的高質(zhì)量發(fā)展，例如，在納米測量以及電子科學(xué)等領(lǐng)域都能夠有效的應(yīng)用機械納米加工技術(shù)。我國某著名大學(xué)研制的納米超微電極可實現(xiàn)神經(jīng)遞質(zhì)的信息傳遞與檢測，對醫(yī)學(xué)發(fā)展產(chǎn)生了積極的作用。納米加工技術(shù)的應(yīng)用使得機械加工的精密度更高。該技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用前景也較為廣闊，有助于提升機械制造的整體加工水平。

4.4 尺寸精密加工技術(shù)

零部件的尺寸與精度，對后續(xù)的零件安裝有著重要的作用，為確保零件符合安裝標(biāo)準，提高施工工藝的可靠性，需要對機械產(chǎn)品的尺寸做好精密加工工作，使得材料的內(nèi)部組織能夠提高精密化程度。例如，在進行大型船舶軸承的加工過程中，為進一步提升產(chǎn)品加工質(zhì)量，需要選擇科學(xué)合理的精密加工技術(shù)，例如焊接、切割以及精鍛等工藝的應(yīng)用。對于機械產(chǎn)品來說，其內(nèi)部的精密度具有重要的意義，若產(chǎn)品的毛坯內(nèi)部具有相應(yīng)的缺陷，則會對產(chǎn)品的加工質(zhì)量產(chǎn)生較大的影響。例如，在進行機械產(chǎn)品的加工與鍛造過程中，在進行熱加工時內(nèi)部材料會出現(xiàn)一定的變形，導(dǎo)致產(chǎn)品精密度受到影響。為防止上述問題的發(fā)生，需要選用強制冷卻等精密加工技術(shù)提高產(chǎn)品的精密度，保證機械制造的質(zhì)量，提高產(chǎn)品的性能和使用壽命。例如，在進行非接觸研磨和彈性發(fā)射的加工過程中，依據(jù)相關(guān)的資料信息能夠得出，汽車等制造電機設(shè)備會使用到模具的成型技術(shù)。在實際的生存過程中需要有較高的精密度，電解加工技術(shù)則能有效的提升模具的實際精度，從而提高工件的表面質(zhì)量。

4.5 超精密剖光技術(shù)

超精密剖光技術(shù)分為超聲波剖光、化學(xué)剖光以及電化學(xué)剖光三種。其中，超聲波剖光在超精密剖光技術(shù)中應(yīng)用最為廣泛，借助聲波實現(xiàn)材料表面的打磨，使得材料能夠滿足剖光效果。超聲波剖光能夠?qū)a(chǎn)品的精度控制在0.02μm以內(nèi)，而粗糙度偏差則能夠控制在0.1到0.2μm左右，同時，超聲波剖光技術(shù)對設(shè)備要求較低且操作較為簡便，有助于提升工作效率。但超聲波剖光技術(shù)的弊端在于只能對導(dǎo)電性能較差的硬質(zhì)材料進行加工，當(dāng)材料導(dǎo)電性較強時，加工的效率會大幅度降低。化學(xué)剖光能夠?qū)⒒瘜W(xué)溶液與剖光工藝相結(jié)合，實現(xiàn)材料表面的剖光處理，化學(xué)剖光對設(shè)備無較高要求且操作較為簡便，工作效率較高。通過化學(xué)剖光的方式能夠?qū)⒋植诔潭冉档偷?.18μm以內(nèi)，主要在金屬加工中應(yīng)用較為廣泛。但同時，如果大量使用化學(xué)溶液則會對人員、設(shè)備造成損害，甚至產(chǎn)生化學(xué)污染問題。電化學(xué)剖光通過對工件的表面進行相應(yīng)的電化學(xué)處理，使得產(chǎn)品表面光潔平整，通過電化學(xué)剖光技術(shù)能夠有效提高加工精度，其精度能夠控制在0.18μm左右，平整度顯著提升。除此之外，有效融入其他剖光技術(shù)時，能夠降低粗糙度偏差，提升工件的性能[5]。

4.6 激光精密加工技術(shù)

機械精度和性能的提升離不開激光精密加工技術(shù)的應(yīng)用，激光精密加工技術(shù)能夠借助激光束沖擊材料，實現(xiàn)小范圍內(nèi)的高精密能量的匯聚，甚至能量能夠達到1200W/cm2。加工的工件放置在焦點位置后使用激光掃描設(shè)備進行元件的掃描，實現(xiàn)精密度較高的加工。對于激光精密加工技術(shù)來說，在應(yīng)用過程中主要使用的是計算機控制技術(shù)，在工件加工前需要提前在設(shè)備中導(dǎo)入數(shù)據(jù)參數(shù)，計算機便能夠自動依據(jù)參數(shù)進行加工。激光加工技術(shù)的優(yōu)勢在于加工效率較高但卻對材料無較高要求，保證加工的偏差能夠控制在0.02μm以內(nèi)，有助于小工件的加工。

5 ?結(jié)論

總而言之，經(jīng)濟質(zhì)量、科技水平的提升，對機械加工制造業(yè)也有了較高的要求。因此，為滿足現(xiàn)代化的發(fā)展需求，需要重視機械制造工藝和精密加工技術(shù)的研發(fā)，確保能夠在汽車機械制造領(lǐng)域有更深入的發(fā)展，通過精密加工技術(shù)和機械制造的有機結(jié)合，進一步提升機械制造的智能化、信息化水平，推動我國經(jīng)濟效益的提升和發(fā)展。

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