機械鉗工在自動化智能制造中的作用與價值研究

［關(guān)鍵詞］機械鉗工；自動化智能制造；作用與價值探究

1 機械鉗工概述

1.1 工藝類型

在自動化智能制造中，機械鉗工主要負責(zé)機械零件的加工、裝配和調(diào)試。從機械工藝類型的角度來看，包括磨具鉗工、普通鉗工和裝配鉗工3大類。其中磨具鉗工主要采用高精密的磨削設(shè)備和技術(shù)對金屬或其他材料進行磨削加工，將工件加工成符合要求的形狀和尺寸，提高工件的表面光滑度和精度。在自動化智能制造中，磨具鉗工利用現(xiàn)代化的設(shè)備進行操作作業(yè)，大幅提高了機械加工的效率和精度，同時提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，降低了人力成本，推動了機械制造行業(yè)的發(fā)展。普通鉗工主要負責(zé)金屬件的切削、成型和打磨等。在工作過程中，普通鉗工根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計要求和工藝流程，使用各種機械工具和設(shè)備進行精細加工，保證產(chǎn)品的精度和質(zhì)量。在自動化智能制造中，普通鉗工雖然不能完全實現(xiàn)自動化操作，但大幅提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品一致性，減少了人為誤差，為企業(yè)節(jié)約了成本。裝配鉗工主要負責(zé)各種零部件的裝配和調(diào)試工作。在工作過程中，裝配鉗工將各個零部件按照設(shè)計要求進行組裝，保證產(chǎn)品的完整性和功能性。在自動化智能制造中，裝配鉗工通過合理利用裝配工藝和技術(shù)可提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本和產(chǎn)品的不良率，為企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟效益。

1.2 應(yīng)用特點

（1）高精度。在現(xiàn)代制造業(yè)中，產(chǎn)品的精度要求越來越高，而機械鉗工能夠通過精準(zhǔn)的控制系統(tǒng)和高質(zhì)量的執(zhí)行部件，實現(xiàn)對工件的高度精確加工。無論是傳統(tǒng)的切割、銼削等手工作業(yè)，還是數(shù)控機床的鉆、車、攻螺紋、磨、銑等操作，能夠精確到毫米甚至微米，大幅提高了加工的精度。

（2）多功能性。機械鉗工與傳統(tǒng)鉗工不同，其利用現(xiàn)代化的設(shè)備和技術(shù)，不僅可以實現(xiàn)產(chǎn)品的粗加工，還可以利用不同的工具和程序設(shè)置，完成各種不同形式和尺寸的工件加工，實現(xiàn)多種加工工藝的一體化和產(chǎn)品加工的個性化，滿足不同工件的加工需求，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。

（3）靈活性。現(xiàn)代制造業(yè)中，市場需求和產(chǎn)品設(shè)計常發(fā)生變化，而機械鉗工通過靈活的編程和操作方式，可快速調(diào)整相關(guān)的參數(shù)和生產(chǎn)工藝，使得機械鉗工在面對市場快速變化和個性化生產(chǎn)需求時能夠靈活應(yīng)對，保持生產(chǎn)的高效率和靈活性。

（4）經(jīng)濟性。相比于人工操作或其他加工設(shè)備，機械鉗工在長時間運行中可以保持高度的穩(wěn)定性和精度，避免零件加工過程中的資源浪費，實現(xiàn)材料的高效利用，切實降低生產(chǎn)成本。并且在鉗工的作業(yè)過程中采用數(shù)字化、自動化設(shè)備，可實現(xiàn)經(jīng)濟效益和生產(chǎn)效率的雙重提高，從而提高了企業(yè)的競爭力，對企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要作用。

1.3 作業(yè)范圍

在自動化智能制造中，機械鉗工的應(yīng)用非常廣泛，包括汽車制造、航空航天、電子設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域。在汽車生產(chǎn)線中，鉗工可以完成車身焊接、零件組裝等復(fù)雜裝配任務(wù)，極大地提高生產(chǎn)效率，提高產(chǎn)品質(zhì)量。同時，裝配鉗工也能根據(jù)不同車型的需求迅速切換，以滿足不同的生產(chǎn)需要。航空航天產(chǎn)品對零件的精度與質(zhì)量提出了極高的要求，而鉗工則能保證零件的高精度、高穩(wěn)定性。機械鉗工還能在航空航天產(chǎn)品生產(chǎn)過程中實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，降低人為因素對產(chǎn)品質(zhì)量的影響，保證飛行安全。隨著電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代，對零件的加工精度與效率提出了更高的要求。機械鉗工能對微小零件進行高精度加工，從而保證電子產(chǎn)品的性能與品質(zhì)。最后，機械鉗工在醫(yī)療設(shè)備制造業(yè)中也發(fā)揮著重要作用。如醫(yī)療設(shè)備對產(chǎn)品的安全性提出了較高的要求，而機械鉗工可以實現(xiàn)微小零件的高精度加工，從而保證產(chǎn)品的質(zhì)量與可靠性。同時，機械鉗工還能夠滿足不同材料、不同形式的加工，滿足醫(yī)療設(shè)備生產(chǎn)的多元化要求。

2 機械鉗工在自動化智能制造中的作用及價值

2.1 虎鉗工藝

虎鉗是機械鉗工最常見的工具，一般由虎鉗主體、絲桿、底座、倒螺母等部件組成，主要作用是夾持或固定需要加工的工件。在操作的過程中主要采用固定式或旋轉(zhuǎn)式操作對加工件進行操作作業(yè)。在使用虎鉗進行作業(yè)時，應(yīng)注意操作受力的均勻性，根據(jù)虎鉗的操作規(guī)范進行作業(yè)?；Q工藝在高精度夾具的生產(chǎn)中具有重要作用。在材料的選擇上，其以超高強度鋼為主，從而生產(chǎn)出超強硬度、機械性能好、耐磨性能高的高精度夾具。

在初鍛階段，先將超高精度的鋼材進行高溫、高壓處理，利用自動控制與監(jiān)控技術(shù)精確地控制鍛壓過程中的溫度、壓力、速度等參數(shù)，然后放置到特定的模具中進行塑形，以確保制品的外形、尺寸精度。接下來進行鍛造，進一步提高產(chǎn)品的韌性和強度，減少后續(xù)加工過程中的材料損耗。

然后對產(chǎn)品進行車削，在此過程中，使用虎鉗對需要加工的工件進行固定，確保在車削的過程中，加工工件不會發(fā)生位移，避免因夾持不穩(wěn)或振動而導(dǎo)致加工誤差的出現(xiàn)。車削后，產(chǎn)品的尺寸誤差應(yīng)＜0.01mm，避免影響到后期的深加工。

在產(chǎn)品的精加工環(huán)節(jié)，主要通過數(shù)控銑床加工技術(shù)把初步鍛造完成的工件固定在虎鉗上，對工件表面進行精細加工與修磨，從而提高工件表面的質(zhì)量與光潔度。在此過程中主要利用數(shù)控銑床維持夾持的穩(wěn)定性，避免工件在復(fù)雜空間運動過程中發(fā)生夾持不穩(wěn)的情況，保證產(chǎn)品質(zhì)量的一致性與穩(wěn)定性。

在內(nèi)磨階段，采用智能化控制與監(jiān)控技術(shù)，可對工件內(nèi)部進行精密磨削加工，提高工件的內(nèi)在質(zhì)量與精度。在此過程中，可利用液壓系統(tǒng)來提高夾持的定向能力，避免在高速磨削的過程中工件發(fā)生微小位移而導(dǎo)致偏差出現(xiàn)，將偏差控制在0.005mm內(nèi)，這種智能化內(nèi)磨加工工藝，不僅能保證產(chǎn)品質(zhì)量與性能，還能為企業(yè)發(fā)展與創(chuàng)新提供重要支撐。

2.2 手鋸工藝

手鋸工藝雖然是一種傳統(tǒng)的機械制造工藝，但在現(xiàn)代機械制造中仍然具有重要的作用，尤其是在附加零件結(jié)構(gòu)處理中，手鋸?fù)ǔＤ軌蛱峁└鼮榻?jīng)濟、準(zhǔn)確、高效的處理方案，進一步提高各種零件間的協(xié)調(diào)配合，保障產(chǎn)品的整體性能與穩(wěn)定性。下面以一款異形零件夾具的生產(chǎn)為例，分析手鋸在該產(chǎn)品生產(chǎn)中的作用。45號是該零件的主要原材料，在特殊曲線結(jié)構(gòu)零件的定位中有積極作用。

（1）在原材料的選擇及初加工過程中，選擇一塊400mm×300mm×25m的45號鋼板，使用數(shù)控機床進行磨削，去除不規(guī)則形狀和鋼板表面的毛刺，取得表面平整度為0.01mm的工件。然后開始預(yù)定位打孔。預(yù)定位打孔是產(chǎn)品生產(chǎn)工藝中的關(guān)鍵工序，直接影響著產(chǎn)品的裝配精度與穩(wěn)定性。在此過程中，在數(shù)控機床上利用CAD軟件設(shè)定打孔位置，啟動數(shù)控機床鉆取Φ4mm的定位孔，并且將孔的位置、直徑的誤差控制在±0.01mm，產(chǎn)品的定位精度可為后期的組裝奠定基礎(chǔ)，提高產(chǎn)品的組裝效率與質(zhì)量。

（2）進入切割環(huán)節(jié)，利用計算機輔助設(shè)計軟件（CAD）設(shè)置產(chǎn)品的設(shè)計要求及加工要求，然后利用手鋸沿著切割的輪廓對鋼板進行切削切割作業(yè)，從而確保產(chǎn)品的外形尺寸符合標(biāo)準(zhǔn)。為了保障切割的平直度，在切割過程中利用現(xiàn)代化的檢測軟件進行精確度檢測，確保線條的平直度誤差控制在0.05mm內(nèi)，而曲線的曲率半徑誤差不超過0.02mm。在自動化智能制造領(lǐng)域，結(jié)合智能控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)鋸切加工的高效率、高精度加工，提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量。在生產(chǎn)過程中，由于各種原因，產(chǎn)品可能會有微小的瑕疵。為了進一步提高產(chǎn)品的質(zhì)量，還需要對控件進行微調(diào)打磨。在此過程中，采用CBN砂輪對切割完成的工件進行高速打磨，進一步提高產(chǎn)品表面質(zhì)量及光潔度，改善產(chǎn)品外觀及質(zhì)感，提高產(chǎn)品的市場競爭力。定位孔擴孔、螺紋攻孔是產(chǎn)品組裝過程中不可缺少的一道工序，直接影響著產(chǎn)品的裝配精度與穩(wěn)定性。為了滿足產(chǎn)品的設(shè)計需求，還需要擴大定位孔，使用高速鉆頭將Φ4mm的定位孔擴大到8mm，然后使用M10絲錐進行攻螺紋，螺紋長度為23mm，以便后期能夠緊密固定。

（3）在產(chǎn)品的組裝和調(diào)試環(huán)節(jié)，按照產(chǎn)品的設(shè)計要求，對各種零部件進行組裝。在此過程中零件需要定位精確，確保每個零件的定位誤差控制在±0.01mm，并對各種螺絲進行緊密的固定，避免產(chǎn)品在使用過程中出現(xiàn)零部件掉落的情況。配備調(diào)試是產(chǎn)品生產(chǎn)過程中最關(guān)鍵的一道工序，直接影響著最終成品的質(zhì)量與性能。在調(diào)試過程中，應(yīng)對產(chǎn)品的性能、強度、韌性等進行測試，確保其符合生產(chǎn)的需求。

2.3 銑削工藝

在設(shè)計環(huán)節(jié)，采用CAD技術(shù)進行產(chǎn)品的設(shè)計，并進行產(chǎn)品的三維建模，將產(chǎn)品的尺寸公差控制在±0.01mm，這樣可充分發(fā)揮CAD/CAM技術(shù)的優(yōu)勢，實現(xiàn)產(chǎn)品的數(shù)字化設(shè)計與建模，提高設(shè)計的精準(zhǔn)度，避免生產(chǎn)過程中的錯誤與浪費，提升生產(chǎn)效率與品質(zhì)。然后根據(jù)產(chǎn)品的設(shè)計要求進行參數(shù)的選擇，根據(jù)產(chǎn)品的材料、設(shè)計要求等設(shè)置銑削的相關(guān)參數(shù)，如切削速度、銑削深度、進給速度等，實現(xiàn)工件的高效率、高質(zhì)量加工。在銑削過程中可利用計算機輔助制造CAM技術(shù)，把設(shè)計的產(chǎn)品模型演變?yōu)镚代碼，以便數(shù)控機床能夠有效識別，優(yōu)化工作路徑，縮短加工時間。由于產(chǎn)品在銑削過程中會與刀具發(fā)生摩擦，降低銑削速度，甚至可能損壞刀具，因此在銑削過程中盡量選擇高質(zhì)量的涂層工具，并使用切削液，以增加刀具與產(chǎn)品之間的潤滑度，提高銑削速度，縮短產(chǎn)品的制造周期。在產(chǎn)品加工過程中，粗銑和精銑都是必要的，通過粗銑可實現(xiàn)材料多余部分的快速去除。在此過程中，選擇適宜的工藝參數(shù)，可有效去除工件90%的余料。精銑可以實現(xiàn)對曲面的精加工，從而提高產(chǎn)品的精度與表面質(zhì)量。在此過程中，對切削速度、進給速度、切削深度等工藝進行調(diào)整，進一步提高工件的精度，確保其誤差控制在±0.01mm，實現(xiàn)高效、高質(zhì)量、高精度的加工。為了保證銑削加工的質(zhì)量，還需要采用三坐標(biāo)測量機對工件進行測量與校正，將誤差控制在±0.005mm，如果不符合該標(biāo)準(zhǔn)，還應(yīng)進行校正。再將工件進行淬火處理，根據(jù)產(chǎn)品的質(zhì)量要求加熱到特定的溫度，然后進行迅速的冷卻，提高硬度。最后將產(chǎn)品放置到堿性溶液中進行浸泡，提高其抗腐蝕性能。

2.4 車削工藝

在采用車削工藝進行機械制造過程中，應(yīng)重視材料的選擇。不同的材料有不同的特點，如硬度、熱膨脹系數(shù)、可切削性等，因此要根據(jù)不同的要求選用適合的材料。在車削加工過程中，夾具的固定及切削用量的確定對加工結(jié)果有很大影響。在此過程中，可利用智能傳感與控制系統(tǒng)，自動調(diào)整夾具的角度，實時監(jiān)測與調(diào)整切削參數(shù)，保證工件穩(wěn)定夾持，獲得最佳切割效果，減少誤差的產(chǎn)生。然后結(jié)合工件的材料、加工要求、刀具性能等進行切割參數(shù)的設(shè)置，確保其符合產(chǎn)品的設(shè)計要求。在自動化智能制造過程中，利用智能傳感技術(shù)與機器視覺技術(shù)，自動識別、選擇刀具，確保刀具質(zhì)量與適配性。同時對刀具的磨損狀態(tài)進行實時監(jiān)測，從而實現(xiàn)刀具的更換，提高加工的質(zhì)量與效率。接下來利用自動化控制系統(tǒng)與智能加工裝備，實現(xiàn)粗車、精車全過程的自動控制與優(yōu)化，保證零件的精度與表面質(zhì)量。并且利用人工智能算法優(yōu)化加工路徑及切削用量，實現(xiàn)工件的精加工。最后，應(yīng)利用現(xiàn)代化的技術(shù)和設(shè)備對工件進行表面精度的檢測，確保表面粗糙程度控制在一定范圍內(nèi)。

3 結(jié)束語

機械鉗工是現(xiàn)代化設(shè)備、技術(shù)與人工操作的結(jié)合體，在自動化智能制造中發(fā)揮著重要作用。因此，應(yīng)對機械鉗工的技術(shù)工藝進行不斷創(chuàng)新，拓展其應(yīng)用范圍，進一步提高機械制造的自動化、精密化發(fā)展。