機(jī)械加工工程技術(shù)存在的問題及改進(jìn)策略

(新鄉(xiāng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,河南 新鄉(xiāng) 453000)

0 引言

機(jī)械加工工程技術(shù)是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié),其發(fā)展不僅關(guān)系到企業(yè)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量,還直接影響到工業(yè)發(fā)展水平[1-2]。然而,傳統(tǒng)工藝技術(shù)落后、設(shè)備技術(shù)不夠先進(jìn)、生產(chǎn)自動化程度不高、技術(shù)人才缺乏等問題較為突出[3],已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代高精度、高效率的加工需求[4]。此外,由于現(xiàn)代制造業(yè)的快速發(fā)展和競爭加劇,機(jī)械加工工程技術(shù)也需要不斷地更新和改進(jìn),以適應(yīng)市場和技術(shù)的需求。

目前,關(guān)于機(jī)械加工工程技術(shù)的改進(jìn)已經(jīng)初見成效。相關(guān)學(xué)者提出了采用新的材料和工藝技術(shù),如激光切割和3D打印,以提高加工精度和效率[5]。此外,智能制造技術(shù)逐漸被諸多學(xué)者青睞,通過引入物聯(lián)網(wǎng)和人工智能技術(shù)來實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的數(shù)字化和自動化[6-9]。近年來的研究報(bào)道中,也涌現(xiàn)出了一些新型的高精密加工設(shè)備,應(yīng)對復(fù)雜零部件的加工需求[10],同時(shí)部分學(xué)者致力于開發(fā),研究了制造業(yè)中的數(shù)字化轉(zhuǎn)型,提出了以物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和云計(jì)算為基礎(chǔ)的智能制造解決方案,這些研究成果為相關(guān)行業(yè)發(fā)展提供了寶貴的參考和啟發(fā),可以幫助我們更好地改進(jìn)國內(nèi)的機(jī)械加工工程技術(shù)。

基于此,本文深入分析機(jī)械加工工程技術(shù)領(lǐng)域所面臨的一系列關(guān)鍵問題,并探討可行的改進(jìn)策略,通過綜合利用國內(nèi)外的研究經(jīng)驗(yàn)和成果,有望為機(jī)械加工工程技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)新的思考和方向,以促進(jìn)其在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的持續(xù)發(fā)展和提升。

1 傳統(tǒng)機(jī)械加工工程技術(shù)存在的問題

1.1 能源消耗大

傳統(tǒng)機(jī)械加工通常依賴于大型機(jī)床和切削工具,在操作時(shí)需要大量電力和其他能源,尤其是高速切削、磨削和冷卻等高功率過程,需求導(dǎo)致了能源消耗的劇增。其次,機(jī)械加工過程中機(jī)床在運(yùn)行時(shí)會產(chǎn)生大量廢熱,這些廢熱通常被釋放到環(huán)境中,而未被有效回收和再利用。機(jī)械加工中的切削液、潤滑液和冷卻液消耗大,在使用后會產(chǎn)生廢水和廢液,需要進(jìn)行處理和排放[11]。綜上,能源消耗大問題主要源于傳統(tǒng)機(jī)械加工工藝和設(shè)備的低能效性能,以及工藝過程中的能源浪費(fèi)現(xiàn)象。不僅會增加生產(chǎn)成本,還會對環(huán)境造成了負(fù)面影響。

1.2 加工效率較低

傳統(tǒng)機(jī)械加工需要大量的人工操作,操作過程繁瑣、復(fù)雜,需要經(jīng)過多次人工調(diào)整和測量,效率較低。同時(shí),操作人員需要進(jìn)行體力勞動和技術(shù)操作,對操作人員的要求也較高,增加了工作的難度和復(fù)雜性。此外,傳統(tǒng)機(jī)械加工的加工精度和穩(wěn)定性也存在不確定性,需要人工干預(yù)和調(diào)整,進(jìn)一步影響了加工效率。另一方面,由于傳統(tǒng)機(jī)械加工工藝存在一定局限性,例如加工形狀的限制、工藝流程的復(fù)雜性等,導(dǎo)致其難以滿足大規(guī)模生產(chǎn)的要求,同時(shí),傳統(tǒng)機(jī)械加工的加工精度和表面質(zhì)量也難以保證,需要進(jìn)行額外加工和處理,進(jìn)一步降低了生產(chǎn)效率。

1.3 數(shù)字化及自動化程度低

傳統(tǒng)機(jī)械加工工藝需要手動設(shè)置機(jī)床參數(shù),人工監(jiān)控加工過程并時(shí)實(shí)調(diào)整,生產(chǎn)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集和分析仍然依賴于傳統(tǒng)手段,缺乏實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。傳感器技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析和云計(jì)算等現(xiàn)代數(shù)字工具在機(jī)械加工中的應(yīng)用較少,無法充分發(fā)揮生產(chǎn)數(shù)據(jù)的潛力,未能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動的生產(chǎn)優(yōu)化。另外,自動化程度較低也影響了生產(chǎn)的靈活性和響應(yīng)速度,傳統(tǒng)機(jī)械加工過程需要人工干預(yù)來適應(yīng)生產(chǎn)任務(wù)的變化,進(jìn)而導(dǎo)致了生產(chǎn)過程的不穩(wěn)定和生產(chǎn)周期的延長。

1.4 質(zhì)量控制不穩(wěn)定

質(zhì)量控制不穩(wěn)定是傳統(tǒng)機(jī)械加工工程技術(shù)領(lǐng)域的一項(xiàng)顯著問題。傳統(tǒng)機(jī)械加工工藝中依賴于人工操作,不同的操作員可能采用不同的方法和標(biāo)準(zhǔn),導(dǎo)致了加工過程的差異,使得產(chǎn)品質(zhì)量難以穩(wěn)定控制。老舊的設(shè)備也會存在磨損和精度下降的問題,直接影響加工精度和質(zhì)量。由于缺乏先進(jìn)的檢測和測試設(shè)備,無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)和糾正質(zhì)量問題,難以穩(wěn)定質(zhì)量控制水平,確保產(chǎn)品質(zhì)量的一致性和可靠性。

2 機(jī)械加工工程技術(shù)改進(jìn)策略

2.1 數(shù)字化轉(zhuǎn)型和自動化技術(shù)引入

數(shù)字化轉(zhuǎn)型和自動化技術(shù)的引入被認(rèn)為是機(jī)械加工工程技術(shù)改進(jìn)的重要戰(zhàn)略,其關(guān)鍵目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)更高效、更智能的生產(chǎn)過程。數(shù)字化轉(zhuǎn)型涉及將生產(chǎn)過程數(shù)字化,從數(shù)據(jù)的角度監(jiān)控和管理加工工序。通過傳感器和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),工廠可以實(shí)時(shí)獲取有關(guān)設(shè)備性能、工件狀態(tài)和生產(chǎn)進(jìn)度等信息,可以快速識別潛在問題并進(jìn)行適時(shí)干預(yù),減少了不必要的資源浪費(fèi)。智能制造系統(tǒng)結(jié)合了物聯(lián)網(wǎng)(IoT)和人工智能(AI)技術(shù),使生產(chǎn)設(shè)備能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)通信和自主決策[12]。提高了生產(chǎn)靈活性和自適應(yīng)性,有助于更好地滿足市場需求。

2.2 數(shù)據(jù)驅(qū)動決策

目前,智能控制技術(shù)的方法主要包括基于物理模型的智能化技術(shù)和基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的智能化技術(shù),應(yīng)用特點(diǎn)如表1所示。

表1 不同智能控制技術(shù)應(yīng)用特點(diǎn)

由表1可知,數(shù)據(jù)驅(qū)動將大數(shù)據(jù)、傳感器技術(shù)和云計(jì)算等現(xiàn)代數(shù)字工具融入生產(chǎn)過程,主要通過使用傳感器、大數(shù)據(jù)分析和云計(jì)算技術(shù)開展。

2.3 節(jié)能設(shè)備和工藝應(yīng)用

節(jié)能設(shè)備和工藝在機(jī)械加工工程中的應(yīng)用有助于提高生產(chǎn)效率、降低成本、減少環(huán)境負(fù)擔(dān)和提高可持續(xù)性。主要包括以下措施:

1)能效改進(jìn)設(shè)備。采用能效改進(jìn)設(shè)備,如高效電機(jī)、節(jié)能照明、變頻器等,以減少設(shè)備在運(yùn)行過程中的能源消耗。

2)優(yōu)化加工工藝。通過優(yōu)化切削參數(shù)、刀具選擇和切削路徑,降低加工過程中的能源消耗,同時(shí)提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

3)冷卻系統(tǒng)優(yōu)化。改進(jìn)冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和操作,減少冷卻液的使用和能源消耗,提高切削穩(wěn)定性。

綜合來說,節(jié)能設(shè)備和工藝在機(jī)械加工工程中的應(yīng)用可以在經(jīng)濟(jì)和環(huán)境層面帶來多重好處,通過減少能源消耗和資源浪費(fèi),實(shí)現(xiàn)更加可持續(xù)的生產(chǎn)方式,同時(shí)提高了機(jī)械加工企業(yè)自身的競爭力和盈利能力。

2.4 全面的質(zhì)量管理體系

建立完善的生產(chǎn)質(zhì)量管理體系是確保機(jī)械加工工程技術(shù)達(dá)到高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵步驟,企業(yè)應(yīng)該保證確所有生產(chǎn)流程都經(jīng)過優(yōu)化,并建立標(biāo)準(zhǔn)操作程序(SOP)以確保每個(gè)員工都按照相同的方法工作,并從多個(gè)部門和多個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)控(圖1),聯(lián)合研發(fā)部門、生產(chǎn)部門、質(zhì)量部門、采購部門和銷售部門共同合作,確保產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)再到交付的全過程都符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[13]。同時(shí),必須建立不良品處理程序,以及快速響應(yīng)和解決質(zhì)量問題,以減少不良品數(shù)量并改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量。這些措施共同構(gòu)建了一個(gè)全面的生產(chǎn)質(zhì)量管理體系,確保機(jī)械加工工程技術(shù)達(dá)到高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),提高產(chǎn)品一致性、可靠性,增強(qiáng)品牌聲譽(yù),滿足法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn),提高客戶滿意度。

3 結(jié)語

機(jī)械加工工程技術(shù)領(lǐng)域,通過深入研究了存在的一系列問題,以及可能的改進(jìn)策略,主要得到以下研究結(jié)論:

1)能源消耗大、加工效率低是機(jī)械加工工程技術(shù)面臨的嚴(yán)峻問題之一。針對這一問題,提出了引入節(jié)能設(shè)備和工藝應(yīng)用的策略,通過優(yōu)化能源使用和減少能源浪費(fèi)來降低成本、減少環(huán)境影響,并提高資源可持續(xù)性。

2)數(shù)字化和自動化程度低的問題也制約了機(jī)械加工工程技術(shù)的發(fā)展,可以通過采用智能制造系統(tǒng)、自動化生產(chǎn)線和機(jī)器人技術(shù),減少人工干預(yù),提高生產(chǎn)效率和靈活性,適應(yīng)現(xiàn)代制造業(yè)的需求,為企業(yè)帶來了更大的競爭優(yōu)勢。

3)質(zhì)量控制不穩(wěn)定是另一個(gè)需要解決的問題,本文強(qiáng)調(diào)了建立完善的生產(chǎn)質(zhì)量管理體系的必要性,包括制定質(zhì)量政策和目標(biāo)、流程優(yōu)化和標(biāo)準(zhǔn)化、員工培訓(xùn)和資質(zhì)認(rèn)證、質(zhì)量監(jiān)控和檢測、不良品管理和問題解決、供應(yīng)鏈質(zhì)量控制等方面,有助于提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本、滿足法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)、提高客戶滿意度。