機械設(shè)備在高精度制造中的創(chuàng)新設(shè)計

栗春慧 劉 敏,2

（1.山西科技學(xué)院，晉城 048011；2.太原科技大學(xué)，太原 030024）

科技的發(fā)展對機械制造產(chǎn)業(yè)的影響重大，能夠顯著提高機械制造產(chǎn)業(yè)的整體生產(chǎn)水平與能力。隨著社會的不斷發(fā)展，人們對于高精度機械設(shè)備提出了更高的要求。在這樣的背景下展開機械設(shè)備高精度制造創(chuàng)新設(shè)計與應(yīng)用，能夠推動社會進步。文章提出創(chuàng)新高精度機械設(shè)備制造的設(shè)計思路，以提高我國機械設(shè)備設(shè)計、生產(chǎn)精度，采用環(huán)保節(jié)能的生產(chǎn)模式改善我國工業(yè)技術(shù)質(zhì)量。

1 工藝合理化設(shè)計在機械制造業(yè)中的作用

在社會快速發(fā)展的同時，我國科技水平迅速提升，高精尖科技成為人們生活、工作中的重要助力。科技與經(jīng)濟的發(fā)展推動著機械產(chǎn)業(yè)的進步，機械設(shè)備在這樣的背景下獲得良好的發(fā)展契機[1]。結(jié)合生產(chǎn)經(jīng)驗可以得知，機械設(shè)備可以降低人工生產(chǎn)壓力，以更少的投入獲得更優(yōu)的生產(chǎn)品質(zhì)和更高的效率。現(xiàn)代社會衡量國家科技水準(zhǔn)的指標(biāo)中，機械水平是很重要的內(nèi)容[2]。我國經(jīng)濟發(fā)展中給予機械設(shè)備加工極高的關(guān)注度，為創(chuàng)新設(shè)計機械設(shè)備提供大量政策支持。

機械設(shè)備是機械生產(chǎn)中的重要部分，其運行過程中的性能與設(shè)備本身的設(shè)計方案有關(guān)。設(shè)計與生產(chǎn)機械設(shè)備的廠商，有必要根據(jù)社會發(fā)展需要融入創(chuàng)新理念，不斷精進其工藝與設(shè)計質(zhì)量，以提升設(shè)備的運作性能，延長設(shè)備使用壽命。設(shè)計是機械制造中最核心的環(huán)節(jié)，高效開展設(shè)計工作才能提高機械設(shè)備的性能，充分發(fā)揮機械設(shè)備的作用[3]。設(shè)計機械設(shè)備時，必須融入可持續(xù)發(fā)展理念，將保證機械設(shè)備的科學(xué)性與節(jié)能性作為重點，采取創(chuàng)新設(shè)計的方式，設(shè)計出高精度的機械設(shè)備。同時，安全開展生產(chǎn)工作，提高設(shè)備的生產(chǎn)水平，創(chuàng)造最大的經(jīng)濟利潤和效益，為我國經(jīng)濟的進一步發(fā)展提供有力支持。

2 國內(nèi)機械設(shè)備設(shè)計生產(chǎn)狀況

近些年，雖然我國機械制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展已取得優(yōu)異的成績，但相較于發(fā)達(dá)國家，我國機械制造產(chǎn)業(yè)起步較晚，許多技術(shù)仍然無法達(dá)到國際領(lǐng)先水平。為加快機械制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度，政府出臺各種政策與措施，許多機械制造企業(yè)在國家的扶持下已經(jīng)具備自主設(shè)計、生產(chǎn)甚至量產(chǎn)的能力[4]。在科技快速發(fā)展的同時，高精度機械設(shè)備成為人們的基本追求。由于普通高精度機械設(shè)備更易損壞、設(shè)計難度更大，需要了解國內(nèi)機械制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展問題，提出可行的改進建議。

2.1 設(shè)備精度難以保障

衡量機械產(chǎn)品的生產(chǎn)品質(zhì)，通常需要參考其生產(chǎn)條件，以是否達(dá)到生產(chǎn)指標(biāo)作為標(biāo)準(zhǔn)。目前，國內(nèi)一些機械制造企業(yè)在加工制造機械設(shè)備的過程中，因設(shè)備性能不足而無法生產(chǎn)出高精度的機械產(chǎn)品[5]。部分檢驗部門在工作中執(zhí)行不力，沒有嚴(yán)格審核機械產(chǎn)品性能，導(dǎo)致許多不合格產(chǎn)品流入市場。性能不佳的機械設(shè)備產(chǎn)品不僅會影響使用，同時會損害生產(chǎn)企業(yè)的社會信譽[6]。雖然一些機械設(shè)備制造企業(yè)建立了完善的制度，配置了專業(yè)的審驗隊伍，但是在實際執(zhí)行過程中受各種因素影響，尤其是控制成本問題，導(dǎo)致產(chǎn)品并沒有得到嚴(yán)格的管理和監(jiān)督。審驗人員沒有發(fā)揮應(yīng)有的作用，只考慮短期利益，忽視長遠(yuǎn)發(fā)展，必然會造成大量客戶流失。

2.2 產(chǎn)品外觀不良

一些機械制造企業(yè)在生產(chǎn)機械設(shè)備的過程中，嚴(yán)格規(guī)定產(chǎn)品性能與精度，卻沒有意識到外觀對于產(chǎn)品銷量的影響。雖然企業(yè)能夠生產(chǎn)出質(zhì)量上乘的機械產(chǎn)品，但是由于外觀不良很難吸引客戶，有必要對產(chǎn)品外觀展開優(yōu)化。部分機械制造企業(yè)在生產(chǎn)期間，沒有良好的生產(chǎn)環(huán)境，現(xiàn)場存在較多灰塵，嚴(yán)重影響工作人員的身心健康。加工機械設(shè)備時，沒有根據(jù)規(guī)定擺放產(chǎn)品，隨意堆放產(chǎn)品情況十分嚴(yán)重。產(chǎn)品加工完成后，頻繁出現(xiàn)磕碰現(xiàn)象。為順利完成產(chǎn)品性能審核，通常需要配合二次加工，投入大量人力、物力資源對產(chǎn)品進行重復(fù)加工，導(dǎo)致企業(yè)生產(chǎn)利潤被不斷壓縮，限制機械制造企業(yè)的發(fā)展。

2.3 綠色生產(chǎn)工藝難以落實

隨著社會快速發(fā)展，可持續(xù)發(fā)展理念深入人心，人們對機械設(shè)備產(chǎn)品的綠色生產(chǎn)表現(xiàn)出極高的關(guān)注度。機械制造產(chǎn)業(yè)必須重視環(huán)保、綠色生產(chǎn)理念的運用，將保障產(chǎn)品加工質(zhì)量和基本原則作為前提，通過優(yōu)化工藝的方式減輕生產(chǎn)過程對環(huán)境的影響與破壞。目前，國內(nèi)的機械制造企業(yè)大多能夠響應(yīng)政府號召，主動優(yōu)化生產(chǎn)技術(shù)，推動綠色理念和生產(chǎn)工藝的落實。但是，在綠色生產(chǎn)中需要更新生產(chǎn)設(shè)備與技術(shù)，導(dǎo)致企業(yè)短期內(nèi)無法獲利。同時，很多綠色生產(chǎn)工藝和設(shè)備成本比較高，雖然可以持續(xù)創(chuàng)造效益，但是短期內(nèi)并不能得到明顯的回報和收益。當(dāng)投入超過回報時，一些機械制造企業(yè)便不再創(chuàng)新生產(chǎn)技術(shù)。為改變這種情況，需要國家加大補貼和政策方面的支持力度，加強監(jiān)督、嚴(yán)加治理，提高機械設(shè)備生產(chǎn)制造中的環(huán)保性與綠色性。

3 創(chuàng)新高精度機械設(shè)備工藝的主要內(nèi)容

3.1 創(chuàng)新加工過程

機械制造企業(yè)在加工機械設(shè)備時，只需對原材料毛坯件進行造型、尺寸等方面的處理，即可將其組裝為對應(yīng)的機械產(chǎn)品與設(shè)備。加工機械產(chǎn)品時需要引入先進技術(shù)與工作理念，以此保障機械設(shè)備的生產(chǎn)效率與生產(chǎn)質(zhì)量。在引入先進技術(shù)與理念的過程中，必須綜合考慮，選擇適配于機械設(shè)備的技術(shù)與理念，保證技術(shù)的匹配性，提高產(chǎn)品生產(chǎn)品質(zhì)，最大限度提升企業(yè)經(jīng)濟收益和作業(yè)效率。操作期間，應(yīng)根據(jù)需求融合計算機編程與人為操作，依靠人工操作靈活性與機械編程專業(yè)性的配合，保證機械設(shè)備加工生產(chǎn)質(zhì)量。加工機械設(shè)備零部件時，需要密切關(guān)注零部件切削狀況和氣流壓力問題，采取具有可行性的措施進行解決，如選擇合適的切削工具及對參數(shù)進行調(diào)整。零部件切削期間，需要時刻觀察其表面的粗糙度。另外，為保證作業(yè)效果，還要在加工設(shè)備中添加冷卻液。冷卻液有保質(zhì)期，不能使用過期的冷卻液，同時要確保其使用效果，防止加工時出現(xiàn)表面過熱或零部件變形的情況，提高零部件加工的精準(zhǔn)性。完成零部件加工后，需要對焊絲進行處理，以防焊接過程中殘留的焊絲影響焊接部件，保障后續(xù)加工順利進行。

3.2 創(chuàng)新夾具

為保障機械設(shè)備加工制造精度，零部件生產(chǎn)加工前必須認(rèn)真固定工件夾具，保證工件與夾具穩(wěn)定嵌入。該過程不僅能夠固定零部件位置，也是確保刀具能夠按照程序精準(zhǔn)加工機械設(shè)備零部件的重要前提。完成工件固定后必須夾緊工件，防止換刀及加工側(cè)面時出現(xiàn)工件被甩飛的情況。夾緊零部件是保障零部件加工精度的關(guān)鍵，關(guān)系到零部件的最終參數(shù)，如粗糙度、孔徑深度與大小等。目前，機械設(shè)備零部件加工中，常用直接找正和夾具裝夾的裝夾方法。

3.3 創(chuàng)新零件定位

精準(zhǔn)定位零部件是保障零部件質(zhì)量達(dá)到機械設(shè)備高精度制造標(biāo)準(zhǔn)的重要前提，定位機械設(shè)備零部件需要按照實際情況選擇相應(yīng)的辦法。定位方法的選擇必須參考零部件的加工需求，采取對應(yīng)的方式進行處理和加工，以此確保裝備性能和質(zhì)量達(dá)標(biāo)。定位零部件的過程中，首先需要明確定位標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)按照定位需要選擇合適的標(biāo)準(zhǔn)，提高加工生產(chǎn)精度。細(xì)節(jié)問題處理中，工作人員應(yīng)仔細(xì)研究比例問題，不僅需要分析理論資料，也要通過實踐調(diào)查的方式調(diào)整比例，保證機械設(shè)備安裝質(zhì)量。在要求不斷提高的同時，機械設(shè)備的加工精度要求也在不斷變化，因此需要不斷提高技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，確保機械設(shè)備的安裝精度符合使用需要。

3.4 創(chuàng)新加工精度

采取精細(xì)化處理的方式，將機械設(shè)備零部件從原材料（或半成品）加工為成品。社會發(fā)展離不開機械工具，機械產(chǎn)品在社會中有著廣泛的應(yīng)用，不論是生活領(lǐng)域還是生產(chǎn)領(lǐng)域，機械產(chǎn)品的作用均十分突出。為更好地滿足人們對于機械設(shè)備的使用需要，應(yīng)采取精細(xì)化管理的方式管控機械設(shè)備的加工過程，確保機械設(shè)備加工精度達(dá)標(biāo)。嚴(yán)格控制機械設(shè)備加工精度，才能生產(chǎn)出符合使用要求的產(chǎn)品，保障機械設(shè)備性能滿足規(guī)定。對于機械設(shè)備加工而言，影響產(chǎn)品質(zhì)量的諸多因素中，精度是重點考慮對象。例如，正時張緊器殼體加工中，如果出現(xiàn)切削深度不足、孔徑大小不合理等問題，將嚴(yán)重影響張緊器性能，甚至威脅車輛運行安全。因此，機械設(shè)備加工制造中，需要工作人員嚴(yán)格管控加工部件的生產(chǎn)精度，做好零部件表面粗糙度、尺寸及安裝位置管理，生產(chǎn)出高質(zhì)量的機械設(shè)備零部件。在加工機械設(shè)備零部件時，可以采用試切法和調(diào)整法控制零件尺寸精度，并使用軌跡法和成型法控制零件外形。

4 創(chuàng)新機械設(shè)備高精度制造設(shè)計策略

機械設(shè)備的高精度加工需要按照加工材料和產(chǎn)品需求，結(jié)合工藝特征制定設(shè)計與加工策略，保證加工工藝實用與科學(xué)。為了確保機械設(shè)備的質(zhì)量和性能，必須從以下4 個方面展開創(chuàng)新工作。

4.1 融合綠色加工理念

快速發(fā)展的機械制造業(yè)為我國經(jīng)濟的崛起和發(fā)展提供了有力支持。但是，在機械制造產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的同時，我國生態(tài)環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞，生態(tài)失衡問題已成常態(tài)。加工生產(chǎn)機械設(shè)備的過程中需要消耗大量能源與資源，導(dǎo)致環(huán)境受到較大影響。為此，有必要將綠色理念融入機械設(shè)備加工生產(chǎn)中，秉承可持續(xù)發(fā)展理念，融合環(huán)保意識與機械設(shè)備生產(chǎn)過程，為機械制造業(yè)的發(fā)展提供有利契機。為減輕環(huán)境污染，需要兼顧機械設(shè)備設(shè)計與機械制造加工兩個環(huán)節(jié)，將綠色理念融入其中。設(shè)計生產(chǎn)機械設(shè)備時，需要使用環(huán)保性的原材料，保障材料同時具備環(huán)保與綠色的特征。此外，加工生產(chǎn)高精度機械設(shè)備時，應(yīng)充分考慮環(huán)境要素，從產(chǎn)品的全壽命周期角度考慮問題，制定產(chǎn)品生產(chǎn)計劃，確保機械制造業(yè)與生態(tài)環(huán)境的和諧。加工機械設(shè)備時，充分利用原材料資源，防止資源浪費，及時回收邊角料與不合格產(chǎn)品，采取合適的方式對其進行處理與利用，減少材料對周圍環(huán)境的破壞。

4.2 合理創(chuàng)新加工程序

設(shè)計高精度機械設(shè)備的過程中，需要以合理性作為設(shè)計準(zhǔn)則，著重分析加工程序，嚴(yán)格把控加工過程與加工細(xì)節(jié)，調(diào)整與優(yōu)化加工工藝。數(shù)控機床具備較高的生產(chǎn)效率與生產(chǎn)精度，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)階段機械設(shè)備零部件的加工中。數(shù)控機床編程時，合理分析不同步驟所需刀具及進孔深度等因素，采用自動化技術(shù)調(diào)節(jié)和控制，以獲得高精度的機械設(shè)備產(chǎn)品。例如，加工生產(chǎn)某半圓形機械產(chǎn)品零部件的過程中，需要合理設(shè)計加工工藝，完成程序編程后進行模擬操作，使用自動控制技術(shù)確定零部件大小與尺寸，利用計算機輔助設(shè)計（Computer Aided Design，CAD）圖紙進一步細(xì)化加工程序，配合虛擬模型技術(shù)跟蹤調(diào)整加工方法。

4.3 精準(zhǔn)操控定位

在我國科技水平不斷提升的同時，機械制造業(yè)的生產(chǎn)能力和技術(shù)水準(zhǔn)快速提高。為了獲得高精度的機械設(shè)備，需要打破技術(shù)限制，將精準(zhǔn)定位作為重點技術(shù)。在現(xiàn)代工藝中，高精度定位是保障設(shè)計合理化的關(guān)鍵。調(diào)節(jié)與設(shè)計設(shè)備加工程序的過程中，確保零部件生產(chǎn)可以滿足高精度零件的生產(chǎn)要求是重中之重，也是避免出現(xiàn)產(chǎn)品缺陷的重要前提。另外，加工機械設(shè)備時，切割角度的合理設(shè)計與調(diào)整也很關(guān)鍵，程序設(shè)計中應(yīng)多加留意。

4.4 改進生產(chǎn)理念

加工生產(chǎn)高精度機械設(shè)備前，必須合理設(shè)計生產(chǎn)程序，按照項目情況與產(chǎn)品生產(chǎn)需求進行設(shè)計。生產(chǎn)機械設(shè)備零部件時，使用高質(zhì)量的毛坯件材料，并根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，嚴(yán)格把控所有的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。但是，生產(chǎn)制造機械設(shè)備零部件時會出現(xiàn)各種問題。例如，部分機械制造企業(yè)的一線人員生產(chǎn)中不重視生產(chǎn)規(guī)定，只按照自身經(jīng)驗進行生產(chǎn)，無法保證機械設(shè)備的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范。因此，加工生產(chǎn)機械設(shè)備時，必須改進生產(chǎn)人員的生產(chǎn)理念，確保他們根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進行操作，實現(xiàn)機械設(shè)備的合理設(shè)計，規(guī)范機械設(shè)備制造流程。同時，需要加強人員培訓(xùn)，使他們掌握現(xiàn)代化的工藝技術(shù)，以提高機械設(shè)備產(chǎn)品的生產(chǎn)精度。

5 結(jié)語

面對市場經(jīng)濟的快速發(fā)展，機械制造產(chǎn)業(yè)承受著巨大的發(fā)展壓力。為提升市場競爭能力，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，要求機械制造企業(yè)按照社會需求生產(chǎn)高精度機械設(shè)備，更好地服務(wù)社會發(fā)展需求。文章介紹了目前國內(nèi)機械制造業(yè)在高精度機械設(shè)備制造中暴露出的問題，從加工流程、設(shè)計思路兩個角度出發(fā)，提出創(chuàng)新性高精度機械設(shè)備的制造方法。機械制造產(chǎn)業(yè)想要獲得更好的發(fā)展，必須深層次優(yōu)化工藝技術(shù)，調(diào)整加工工藝，以滿足社會需求為目標(biāo)創(chuàng)新工藝技術(shù)。