現代化機械設計制造工藝及精密加工技術研究

吳兆平

（江西福事特液壓有限公司，江西 上饒334100）

我國經濟發展較為平穩，制造領域則是重要經濟支柱之一，通過促進制造行業發展，可以提高整體競爭能力，創造可觀的收益。在機械制造領域，精密加工技術屬于核心技術內容，與機械設計制造工藝聯系緊密，可以理解為相互支持依靠的關系，可以推動行業共同進步。要想穩定推動機械制造行業發展，就需要加強技術上的革新，從機械設計制造、精密加工等方面入手，做好研發、實踐、應用等一系列的工作，才能為行業發展持續不斷的注入新鮮血液。

1 現代化機械設計

1.1 機械設計

現代化機械設計工作中，一般都會結合計算機技術、互聯網技術，以及自動化技術，使機械設計科學化、精準化。例如，在機械設計的實際操作中，繪圖技術是重要的技術之一，能夠幫助工作人員取得精準的設計數據。通常會結合CAD 等軟件繪圖技術，軟件繪圖技術通常會承擔多維度平面的開發，包括思維建模、模擬仿真等。另外，結合自動設計繪圖軟件，可以有效開發三維機械產品設計，目前，有關自動繪圖設計軟件相對成熟，可以快速構建三維模型框架。

圖1 機械制造圖

現代化機械設計工作中，傳動設計是重要的一環，通常而言，結合傳動設計的類型可以分為普通傳動與V 帶傳動，以及多平楔帶傳動。普通傳動設計，是指帶的截面為矩形，這種設計形式，以膠帆布平帶設計應用居多，同時還包括編制帶、強力錦綸帶等。結合平帶設計形式而言，其以呈現標準化，如結合機械設備的動力傳遞長度設計，就可以合理確認平帶的設計長度，使機械設備的端部有機形成鏈接。普通傳遞設計中，帶的應用表現處良好的撓性，帶輪的制造也相對方便。另外，對平帶傳動類型予以分析，可知的，帶傳動主要表現為摩擦傳動。V 帶傳動，該傳動方式是以截面形狀為等腰梯形命名。V 帶與普通帶相比，在厚度上相對較大，呈現處撓性較差的特點，同時，基于V 帶的制造來看，也具有復雜性。V 帶的應用過程中，帶與環槽側面接觸，這是楔面摩擦傳動中的一種。在相同的帶張緊程度下V 帶傳動的摩擦力要比平帶傳動約大70%，其承載能力因而比平帶傳動高。在一般的機械傳動中V 帶傳動現已取代了平帶傳動而成為常用的帶傳動裝置。

多平楔帶傳動，該傳動方式是指帶的截面形狀為楔形，這種形狀與平帶及V 帶相比，具有類似性，是平帶與V 帶的組合形式，實際操作中，帶的工作面為側面。結合帶的特點可知，這種帶既由平帶的柔軟特性，也包含V 帶摩擦力大的特點。這種結構的應用中，可以應用在結構緊湊的傳動中，尤其是要求V 帶根數多或輪軸垂直地面的傳動。

1.2 焊接設計

焊接是機械制造過程中較為常用的工藝方法，具體應用過程中，需要優先給予設計工作，確保機械設備的生產質量。設計中，應將一個焊接件作為一個多實體零件的建模。一般情況會結合軟件設計焊接構架。在軟件設計中，還可以對焊接縫隙給予分析，以更好的輔助實際的焊接操作，提升焊接施工質量。結合焊接工藝的實際可知，其又分為電阻焊接、埋弧焊接、氣體保護焊接等。實際的設計選擇時，應就結合各個工藝的特點，合理選擇，確保焊接施工的質量。

電阻焊接工藝屬于常用焊接制造工藝，在電流接觸焊接件以后，會產生電阻熱，融化焊接點的金屬物質，進而完成焊接任務，這個過程稱為電阻焊接；埋弧焊接工藝效率相對更高一些，在制造鋼結構產品時，經常會優先選擇埋弧焊接工藝；氣體保護焊接工藝主要利用電弧完成焊接任務，將氣體作為保護及傳播介質。

2 精密加工技術

結合精密加工技術可知，其主要是指加工精度為1～0.1μm 的施工建設，一般情況下，精密加工表面粗糙度為Ra0.1～0.01μm。隨著時代的發展，對精密加工的精度要求也在不斷提升。精密加工設計，能夠有效解決相關問題，如精度控制問題、形位公差、尺寸精度、表面狀況等。精密加工還包括微細加工和超微細加工、光整加工等技術。

2.1 研磨精密加工技術

砂帶磨削精密加工技術，這種加工是指粘有磨料的混紡布為磨具對工件進行加工，屬于涂附磨具磨削加工的范疇。該精密加工方式具有生產效率高、質量好、范圍廣等特點。通常情況下，精密加工技術運用到材料及機械精加工環節，要結合實際需求選擇研磨料，不同粗糙程度研磨料的加工效果存在較大的差異。例如，在汽車氣門維修環節，就可以利用超精密研磨工藝，具體過程如下：首先，清潔干凈汽車發動機，包括導管、氣門、座圈等，全面清潔處理以后，選擇氣門斜面的某一位置上，涂抹適量的粗砂研磨機，然后將導管插入指定位置上，采用專業工具吸住氣門頭，蘸取研磨劑以后轉動氣門桿，實現研磨處理。其次，在整個研磨處理過程中，要注意還要科學施加壓力，讓氣門貼合座面持續轉動，在放松壓力以后，氣門則會離開當前的位置，開始回轉。通過重復上述過程中，可以實現往復旋轉，同時還要注意變換相對位置，才能讓研磨更加全面，實現加壓研磨。最后，還要重新裝入氣門，采用沒有擦洗干凈，放入到氣門孔，輕輕敲擊處理，可以檢查接觸面的實際情況，提高機械加工精準度。

2.2 精密切削加工技術

精密切削加工技術，這種加工方式也稱金剛石刀具切削（SPDT），用高精密的機床和單晶金剛石刀具進行切削加工。實際的應用中，常用于銅、鋁等材料的加工，如用精密車削加工的液壓馬達轉子柱塞孔圓柱度為0.5～1μm，尺寸精度1～2μm。在精密切削過程中，要考慮實際需求，科學選擇刀具，通過刀具產生剪切力，實現對指定材料的切削處理，當前精密切削工藝較為成熟，還可以進行細分，得到銑削、車削及鏜削。

例如，超精密切削加工技術在汽車模具制造中的應用。首先在粗加工階段，超精密切削技術首先加工出模具外輪廓，刀具按照圓弧軌跡切入和切出，以防止碰斷刀具、損壞模具。而在半精加工階段，對汽車模具的輪廓進行調整時則采用小切削用量，主要是去除粗加工階段模具的毛刺和飛邊。最后是精加工階段，對汽車模具最后尺寸和表面進行打磨時，主要是采用微切削用量，盡可能減少刀具切削的深度。在切出和切入時同樣采用圓弧方式，避免模具表面落下劃痕，以確保汽車模具的光滑度。

2.3 微細加工技術

在加工微小構件時，通常會選擇微細加工技術，擁有較多的應用方式，包括電子束、超聲波、等離子、化學蝕刻等，可以根據實際需求選擇加工方式，擁有不同的特點，實現微細加工。微細加工精密度較高，可以實現微量移動，提高個體單位去除率。在整個加工過程中，受到表面物理效應影響，特別是加工對象的體積一般較小，需要注重微熱力這一問題，如果加工期間出現局部熱量較高的問題，就可能對構件產生一定的負面影響，進而引發形變問題，為此要著重解決上述問題。

2.4 納米加工技術

當前精密加工領域中，納米加工技術屬于熱門話題，也是當前的主流研究方向，應用范圍較多，可以應用于航天級器材，實現加工精準定位，但是仍然面臨較多的挑戰，包括部件關聯問題等，經過長時間的發展，逐漸形成最優自適應控制理論，克服一些難點問題，推動納米加工技術穩步發展，未來擁有較大的發展前景。

3 機加工要求

機加工對未注公差尺寸的公差有一定要求，要求如表1。

3.1 寬度小于10mm 的退刀槽或油槽其寬度公差按土0.smm加工和檢驗。

3.2 盲孔的孔深尺寸公差按+2mm 加工和檢驗。

表1 線性尺寸為注公差值

3.3 圓角半徑和倒角尺寸公差，按GB 1840-02000 中“倒圓半徑和倒角高度尺寸的極限偏差數值”中的M 級執行，具體數值見表2。

表2 倒圓半徑和倒角高度尺寸的極限偏差數值

4 精密加工技術對現代化機械制造工藝的影響

隨著現代機械制造行業不斷發展進步，精密加工技術應用越來越廣泛，一方面可以提高產品質量，達到設計標準，另一方面提高生產效率及準確性，這也是精密加工技術的主要用途。在機械制造領域，機械加工主要圍繞原材料展開加工工作，可以依靠精密加工技術降低勞動強度，盡可能減少一些加工誤差，滿足人們對于產品質量的要求。在機械加工過程中，精密加工技術可以提高機械加工的各個環節的緊密性和關聯性，提升產品在市場中的競爭力。現代化機械制造工藝和精密加工技術之間具有一定的聯系性，精密加工技術促進了現代化機械制造業的發展，同時現代化機械制造業也推動了精密加工技術的完善和應用。

結束語

在機械制造領域，設計制造工藝、精密加工技術都發揮重要作用，要持續加強重視，投入更多的研發資金。當前已經取得不少的研究成果，但是仍然存在一些技術上的不足之處，需要考慮實際情況，逐漸克服難點問題，才能為機械制造行業提供充足的技術支持，推動整個制造行業迅速發展。通過對機械設計工藝的合理運用，可以實現自動化設計，運用焊接等制造工藝，提高制造效率，減少能源消耗，引入精密加工技術后，可以提高加工精度，提高產品質量。