精密加工技術(shù)在機(jī)械設(shè)計制造工藝中的應(yīng)用探究

王欣

沈陽機(jī)床股份有限公司 遼寧沈陽 110142

1 現(xiàn)代機(jī)械制造工藝及精密加工技術(shù)的作用

機(jī)械制造工藝及精密加工技術(shù)是現(xiàn)代機(jī)械制造行業(yè)的重要組成部分，也是推動機(jī)械制造行業(yè)自動化發(fā)展、智能化發(fā)展、綠色化發(fā)展的重要措施，對提升機(jī)械產(chǎn)品的制造水平，完善機(jī)械加工中的不足之處，推動精密加工技術(shù)水平的提升等具有重要意義。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的不斷提升和科學(xué)技術(shù)的大力發(fā)展，機(jī)械制造行業(yè)不斷地創(chuàng)新與升級，其中精密加工技術(shù)的不斷升級與完善，為我國機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展提供了很大幫助。一直以來機(jī)械制造行業(yè)的市場需求量都很大，而且機(jī)械制造產(chǎn)品的更新與換代速度比較快，這對產(chǎn)品質(zhì)量提出了非常嚴(yán)格的要求。因此，現(xiàn)代機(jī)械制造行業(yè)必須不斷進(jìn)行發(fā)展模式及產(chǎn)品工藝技術(shù)的創(chuàng)新，其中機(jī)械制造工藝及精密加工技術(shù)的升級與完善，使得產(chǎn)品品質(zhì)、規(guī)模、精細(xì)化程度等都得到了很大提升，更好地滿足了市場需求。可見，在現(xiàn)代工藝發(fā)展過程中，機(jī)械制造工藝及精密加工技術(shù)的作用舉足輕重。

2 現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計制造工藝以及精細(xì)加工技術(shù)的含義

2.1 現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計制造工藝

現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計制造工藝的特點(diǎn)就是現(xiàn)代化，也就是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，它的特點(diǎn)就是自動化。這種制造工藝的應(yīng)用成為了中國生產(chǎn)領(lǐng)域的發(fā)展關(guān)鍵點(diǎn)，極大地推動了機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展。現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計制造工藝的應(yīng)用能夠節(jié)省成本，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計制造工藝包含兩部分內(nèi)容，一部分內(nèi)容是應(yīng)用在中小規(guī)模機(jī)械制造，從而實現(xiàn)自動化生產(chǎn)；另一部分內(nèi)容是切削技術(shù)，主要應(yīng)用在加工機(jī)器和通過特殊的切削工序?qū)庸C(jī)械元件內(nèi)部進(jìn)行切削[1]。與傳統(tǒng)的機(jī)械制造工藝相比，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計制造工藝融入了時代發(fā)展的產(chǎn)物，那就是信息化，數(shù)字化，智能化，實現(xiàn)了生產(chǎn)過程中的自動化，同時還能夠做到機(jī)械和工藝設(shè)計，維修和檢測的一體化發(fā)展，節(jié)省了各種成本的投入。此外，隨著人們節(jié)能環(huán)保意識的不斷提高，在制造機(jī)械工業(yè)發(fā)展的過程中也出現(xiàn)了更高的要求，需要實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計工藝的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在三個方面。首先提高了機(jī)械制造的效率，節(jié)省了生產(chǎn)產(chǎn)品的時間，能夠為企業(yè)獲得最大化的經(jīng)濟(jì)效益。其次，現(xiàn)代技術(shù)在生產(chǎn)過程中的應(yīng)用減少了勞力成本的投入，也提高了生產(chǎn)的安全性。最后就是推動了行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展，在生產(chǎn)的過程中不斷地吸收創(chuàng)新元素，對技術(shù)進(jìn)行改革，推動了機(jī)械生產(chǎn)的高質(zhì)量，高效率發(fā)展，推動行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

2.2 精密加工技術(shù)

精密加工技術(shù)的特點(diǎn)就是精確和細(xì)密。對于行業(yè)的發(fā)展來說，自身的競爭優(yōu)勢來自于產(chǎn)品的精益求精。尤其是機(jī)械制造行業(yè)，對于零部件的要求是非常高的，需要做到更加細(xì)致和精力。精密加工技術(shù)滿足了機(jī)械制造的發(fā)展需要，同時也促進(jìn)了機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展。現(xiàn)代社會對于精密加工技術(shù)的關(guān)注是非常高的，而精密加工技術(shù)不僅應(yīng)用在機(jī)械制造行業(yè)，在科研領(lǐng)域也發(fā)揮了非常重要的作用。精密加工技術(shù)，不僅提高了生產(chǎn)的精確度，同時也提高了生產(chǎn)原料的效率和質(zhì)量。而如何更好地發(fā)揮精密加工技術(shù)的優(yōu)勢，在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中有效合理的應(yīng)用，也是一個值得探究的問題。這個問題和我國設(shè)施意識是息息相關(guān)的，高質(zhì)量的產(chǎn)品離不開強(qiáng)大的硬件設(shè)施支持，而設(shè)施建設(shè)就顯得尤為重要。對于工廠或者企業(yè)而言，在發(fā)展的過程中不僅要重視自身的品牌效應(yīng)，重視產(chǎn)品的知名度和質(zhì)量，有效地對設(shè)施設(shè)備進(jìn)行建設(shè)，節(jié)約成本，同時在產(chǎn)品的發(fā)展過程中加入創(chuàng)新元素，引入新技術(shù)，推陳出新[2]。

3 現(xiàn)代機(jī)械制造工藝及精密加工技術(shù)的特點(diǎn)

3.1 關(guān)聯(lián)性

現(xiàn)代機(jī)械制造工藝及精密加工技術(shù)的所有工作環(huán)節(jié)都是互相影響、相互制約的，共同服務(wù)于工業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)。比如，機(jī)械制造工藝及精密加工技術(shù)同時作用于產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、服務(wù)等多個環(huán)節(jié)，只有保證各項工作環(huán)節(jié)之間的緊密聯(lián)系，才能提高工藝產(chǎn)品的加工質(zhì)量，提高機(jī)械制造行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益，在現(xiàn)代機(jī)械市場的發(fā)展中占據(jù)更多的市場份額。

3.2 系統(tǒng)性

現(xiàn)代機(jī)械制造工藝及精密加工技術(shù)當(dāng)中應(yīng)用了非常多的高新科學(xué)技術(shù)，不僅提升了生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)質(zhì)量，也極大地節(jié)約了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。目前在現(xiàn)代機(jī)械制造工藝及精密加工技術(shù)中應(yīng)用比較普遍的有計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動化生產(chǎn)技術(shù)、可視化技術(shù)、傳感技術(shù)、衛(wèi)星定位技術(shù)等，這些高新科學(xué)技術(shù)在現(xiàn)代機(jī)械制造工藝及精密加工技術(shù)當(dāng)中的應(yīng)用，大大提升了機(jī)械制造水平，提高了機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展速度。而現(xiàn)代機(jī)械制造工藝及精密加工技術(shù)的系統(tǒng)化發(fā)展，也使得各種新技術(shù)的應(yīng)用毫無障礙，應(yīng)用水平極高。

3.3 全球性

在當(dāng)前全球經(jīng)濟(jì)一體化發(fā)展的大趨勢下，我國迫切想要在國際市場上占據(jù)更多的市場份額，而現(xiàn)代機(jī)械制造工藝及精密加工技術(shù)的發(fā)展則需要遵循全球性的原則，從發(fā)達(dá)國家積極吸取和借鑒相應(yīng)的技術(shù)經(jīng)驗，不斷創(chuàng)新與完善自身的不足之處，以提升我國機(jī)械制造行業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展水平。

3.4 高效性

與傳統(tǒng)的制造工藝及加工技術(shù)相比，現(xiàn)代機(jī)械制造工藝及精密加工技術(shù)在工藝?yán)砟睢⑹侄蔚确矫孢M(jìn)行了非常大的革新，而各種高新科技的應(yīng)用，也逐漸實現(xiàn)了自動化、智能化的機(jī)械制造與儀器加工，極大地提升了生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量，可以在短時間內(nèi)實現(xiàn)大規(guī)模的生產(chǎn)，有效規(guī)避了傳統(tǒng)機(jī)械制造與加工中的人工成本，符合現(xiàn)代化機(jī)械制造市場的需求。

4 現(xiàn)代機(jī)械制造工藝類型

4.1 氣體保護(hù)焊接工藝

氣體保護(hù)焊接工藝是以電弧為熱源、以CO2氣體為被焊接物體的保護(hù)介質(zhì)的焊接工藝，這種焊接工藝需要依靠焊絲與焊件之間的電弧融化金屬，在焊接過程中，焊絲自動送絲，CO2氣體利用自身的特點(diǎn)在電弧周圍形成一層保護(hù)層，起到分割電弧與空氣的作用，可以有效減少焊接過程中有害氣體對焊接造成的危害，提高焊接的安全、穩(wěn)定性，有助于實現(xiàn)焊接過程的機(jī)械化和自動化。這種焊接工藝具有以下特點(diǎn)：第一，焊接成本低，由CO2氣體工業(yè)生產(chǎn)的副產(chǎn)品，來源廣泛、價格低，是手工電弧焊的成本的一半。第二，生產(chǎn)效率高。氣體保護(hù)焊接工藝焊接過程弘采用的電流密度達(dá)到200A/mm，是手工電弧焊的10 倍-20 倍，熔深是手工弧焊的2 倍-4 倍，低于10mm 以下的鋼板采用不開坡口焊接，焊絲自動送絲、熔化速度快，工作效率是手工弧焊的2 倍-4 倍。第三，焊接變形小。由于焊接過程中，以CO2氣體作為保護(hù)介質(zhì)，焊接的電弧熱相對集中，加熱面積小，氣體具有冷卻作用，因此焊件焊接變形小。

圖1 二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊工

4.2 電阻焊工藝

電阻焊工藝是將焊件置于正負(fù)電極之間，并連通電源，施加壓力。通過電流接觸，將被焊件表面的表面以及附件產(chǎn)生的電阻熱效應(yīng)進(jìn)行熔化，讓金屬與其融為一體的焊接工藝。電阻焊一般使用兩層板材的焊接，超過兩層以上的材料，電流和熱量的分散導(dǎo)致焊接點(diǎn)溫度不夠，從而影響到焊接效果。電阻焊接工藝具有以下優(yōu)點(diǎn)：第一，操作簡單，有助于實現(xiàn)機(jī)械化和自動化生產(chǎn)，極大地改善電工的工作環(huán)境。第二，生產(chǎn)效率高，電阻焊接過程中采用電極熔化，不會產(chǎn)生有害氣體和噪聲，是一種環(huán)保公益，可以實現(xiàn)大批量生產(chǎn)。第三，焊接成本低，電阻焊工藝不需要添加焊接氣體、焊絲、焊條等金屬材料，以及乙炔、CO2等氣體。第四，焊接質(zhì)量穩(wěn)定，電阻焊接工藝加熱時間比較短，熱量集中在正負(fù)極電源之間，加熱應(yīng)力和變形應(yīng)力比較小，焊接后不需要對焊接物體進(jìn)行校正處理[3]。因此，電阻焊工藝被廣泛應(yīng)用在航天航空、汽車、船舶等現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品制造領(lǐng)域。

4.3 埋弧焊接工藝

埋弧焊接工藝是在焊劑層下燃燒電弧進(jìn)行焊接的方法，這種焊接過程無煙塵、弧光、焊接質(zhì)量穩(wěn)定，因此是壓力容器、箱梁結(jié)構(gòu)等鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)環(huán)節(jié)主要的焊接方式。埋弧焊接可分為自動焊和半自動焊兩種形式。埋弧自動焊是將電弧燃燒、送絲、電弧焊接移動等過程采用機(jī)械設(shè)備自動完成，不需要人工輔助。埋弧自動焊具有以下優(yōu)點(diǎn)：第一，生產(chǎn)效率高。埋弧自動焊所使用的焊絲長度為50mm，不會因電流導(dǎo)致焊條藥皮發(fā)紅等問題，可容量大的弧焊變壓器，電流是手工焊的5 倍-10 倍，焊接的熔深大，提高了焊接生產(chǎn)效率。第二，焊縫質(zhì)量高。由于焊接沒有煙塵、弧光，焊接熔池比較完整，焊接過后，焊縫金屬雜質(zhì)比較少，從而可以獲得質(zhì)量穩(wěn)定的焊件。第三，改善了焊接工作環(huán)境。埋弧自動化的弧光在焊劑層下，不會產(chǎn)生煙塵與弧光，有助于改善焊接環(huán)境。但是這種焊接工藝適合水平或者傾斜度比較小的焊縫；埋弧半自動焊需要手工配合，采用軟管自動焊，通過彎曲的軟管將細(xì)直徑的焊絲送入熔池，這個過程中的焊絲是自動送絲，電弧移動需要人工完成。埋弧自動焊可以代替自動焊焊接一些彎曲或者比較短的焊縫，一般用于角焊縫或者對接焊縫。

5 現(xiàn)代機(jī)械的精密加工技術(shù)

5.1 精密切削技術(shù)

精密加工是指機(jī)械制造過程中通過提高其精度對其加工進(jìn)行改善，從而提高相關(guān)工程的整體質(zhì)量，一般情況下，其會將精度控制在1-0.1 微米之間，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)精密加工。在當(dāng)前階段機(jī)械的加工中采用精密加工技術(shù)，在眾多的精密加工技術(shù)之中，精密切削技術(shù)是相對比較常見的技術(shù)之一，這種技術(shù)能夠通過一起對材料進(jìn)行操作，并將其調(diào)整至合適的尺寸比例，以此達(dá)到精密加工的目的。在當(dāng)前機(jī)械制造的過程中，通過精密切削技術(shù)可以有效提高相應(yīng)設(shè)備的工作效率，使其工作效果有所提升，促進(jìn)企業(yè)的全面發(fā)展。

5.2 微細(xì)加工技術(shù)

微細(xì)加工技術(shù)主要是面向當(dāng)前一些比較新進(jìn)的產(chǎn)品，而且它相對比較適用于一些體積較小的產(chǎn)品之中，能夠?qū)ζ淞慵M(jìn)行全面加工，傳統(tǒng)的精密加工并不能滿足于當(dāng)前一些細(xì)小的零件操作，從而使得設(shè)備的生產(chǎn)效率受到一定的影響。但是通過微細(xì)加工技術(shù)的導(dǎo)入，其能夠有效提高其使用效率，并且還能運(yùn)用加工一起實現(xiàn)細(xì)微的加工，從而提高一些細(xì)微零件的改善，以此提高設(shè)備的運(yùn)行效率，降低設(shè)備能源的消耗，進(jìn)而改善設(shè)備的性能和功能，推動該行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

5.3 精密研磨技術(shù)

精密膜炎技術(shù)其是通過其他工藝型形成的一種工藝手段，其能夠達(dá)到原子拋光的目的。在當(dāng)前階段，精密研磨技術(shù)作為一種集成技術(shù)，它通過相應(yīng)的電路和硅片進(jìn)行結(jié)合，從而實現(xiàn)全面的加工。在整個加工過程中通過相應(yīng)的設(shè)備儀器實現(xiàn)各項操作，將其粗糙度控制在2nm 以內(nèi)，并進(jìn)行研磨和拋光。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，精密研磨技術(shù)取得較好的進(jìn)步與發(fā)展，隨著時代的不斷發(fā)展其能夠運(yùn)用在很多的領(lǐng)域，而且在當(dāng)前的機(jī)械加工領(lǐng)域中其具有較好的發(fā)揮空間。

5.4 納米技術(shù)

納米技術(shù)是當(dāng)前階段科學(xué)技術(shù)最新的產(chǎn)物，在當(dāng)前的時代發(fā)展中能夠?qū)㈨憫?yīng)的技術(shù)與物理理論進(jìn)行結(jié)合，從而使得納米技術(shù)得到較好的突破，并能夠運(yùn)用于更多的領(lǐng)域之中。在當(dāng)前精密加工過程中納米技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)一些比較特殊的加工。例如在針對一些特殊的材料加工時，能夠?qū)⑵涓泳?xì)的進(jìn)行處理，并達(dá)到納米級別，從而實現(xiàn)全面的信息儲存，這對于機(jī)械制造而言具有較好作用，從而促進(jìn)其能夠全面發(fā)展，推動該領(lǐng)域的持續(xù)進(jìn)步。納米加工技術(shù)如圖2 所示。

圖2 納米加工技術(shù)

6 結(jié)語

隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)代機(jī)械制造工藝及精密加工技術(shù)不斷地更新與升級，工藝及技術(shù)應(yīng)用具有一定的差異性，優(yōu)缺點(diǎn)也各不相同，但是在機(jī)械制造領(lǐng)域的應(yīng)用，對提升機(jī)械制造產(chǎn)品的質(zhì)量、機(jī)械加工效率、精密加工水平等具有重要意義，所以在現(xiàn)代機(jī)械制造中，只有根據(jù)實際情況選擇最適宜的工藝與加工技術(shù)，才能真正提升產(chǎn)品的品質(zhì)與性能。