我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)制造工藝與精密加工技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

趙思文 覃敏芳 謝評(píng)周

柳州五菱汽車工業(yè)有限公司山東分公司 山東 青島 266555

引言

目前，各項(xiàng)社會(huì)生產(chǎn)活動(dòng)基本上都實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化，各種機(jī)械需求的不斷增加，給我國(guó)的機(jī)械設(shè)計(jì)與制作創(chuàng)造了良好的發(fā)展機(jī)遇，而人工智能技術(shù)與機(jī)械設(shè)計(jì)制造工藝與精密加工技術(shù)的有機(jī)融合，更是促進(jìn)了機(jī)械制造業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展，但是由于我國(guó)在精密加工技術(shù)方面與先進(jìn)國(guó)家相比，仍然存在一些差距，因此，相關(guān)技術(shù)人員仍需下大力度，致力于開(kāi)展精密加工技術(shù)的深入研究，以便有效提升我國(guó)機(jī)械制造的技術(shù)水平和綜合能力，盡力趕超包括德國(guó)在內(nèi)的技術(shù)尖端國(guó)家。

1 機(jī)械設(shè)計(jì)制造和精密加工技術(shù)的特點(diǎn)

1.1 系統(tǒng)性特征

系統(tǒng)性特征是當(dāng)前開(kāi)展精密技術(shù)加工以及機(jī)械設(shè)計(jì)制造過(guò)程中所具備的最明顯特征之一，這種系統(tǒng)性特征有效地促進(jìn)了現(xiàn)代機(jī)械制造工藝領(lǐng)域的快速發(fā)展，在該領(lǐng)域中無(wú)論是精密加工還是機(jī)械設(shè)計(jì)制造所包含的工藝和技術(shù)在企業(yè)發(fā)展和演化的過(guò)程中常常將系統(tǒng)性特征得到了明顯的展現(xiàn)，這種特征不僅能夠有效的提升在機(jī)械設(shè)計(jì)制造過(guò)程中或精密加工過(guò)程中所針對(duì)的產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)對(duì)于產(chǎn)品的精準(zhǔn)性也給予了良好的提升作用，不僅能夠有效的促進(jìn)機(jī)械加工活動(dòng)中的產(chǎn)品品質(zhì)同時(shí)也給予企業(yè)在產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中的效益提升，這對(duì)于企業(yè)的發(fā)展有著非常重要的幫助作用，同時(shí)精密加工技術(shù)與現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)制造活動(dòng)本身有著非常緊密的聯(lián)系，通過(guò)將二者進(jìn)行積極有效的技術(shù)融合對(duì)于推進(jìn)現(xiàn)代化機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展提供了非常重要的幫助作用[1]。

1.2 關(guān)聯(lián)性特征

當(dāng)前機(jī)械設(shè)計(jì)制造工藝在其發(fā)展的過(guò)程中常常與精密加工技術(shù)有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系，這種不同角度的聯(lián)系使得二者共同作用促進(jìn)了機(jī)械制造業(yè)的快速發(fā)展，這種發(fā)展過(guò)程對(duì)于社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也給予了強(qiáng)大的作用力，隨著精密加工技術(shù)不斷在現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計(jì)制造過(guò)程中產(chǎn)生積極的作用，不僅有效地提升了現(xiàn)代化機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)在應(yīng)用精密加工技術(shù)的過(guò)程中將機(jī)械制造的不同流程所對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)環(huán)節(jié)以及質(zhì)量都得到了有效的提升，因此為了能夠保持這種發(fā)展和提升的效果就需要在機(jī)械設(shè)計(jì)制造過(guò)程中更加廣泛的提升精密加工技術(shù)的水平，同時(shí)將精密加工與機(jī)械設(shè)計(jì)制造進(jìn)行不斷的融合以及關(guān)聯(lián)，以此來(lái)促進(jìn)和提升現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計(jì)制造的整體水平。

1.3 國(guó)際性特征

依照當(dāng)前的現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀，國(guó)際化全球化和該領(lǐng)域發(fā)展過(guò)程中的重要特征，雖然不同國(guó)家不同地區(qū)針對(duì)現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計(jì)制造本身的重視程度有著明顯的差異，對(duì)其中所包含的不同領(lǐng)域和專業(yè)也有著各自不同的側(cè)重點(diǎn)。依照我國(guó)當(dāng)前現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計(jì)制造工藝的特征以及變化可以顯示出明顯的國(guó)際化特征，為了將這種特征轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)的發(fā)展動(dòng)力就需要對(duì)該領(lǐng)域的發(fā)展方向以及當(dāng)前所存在的問(wèn)題進(jìn)行細(xì)致的分析和研究，通過(guò)不斷借鑒先進(jìn)國(guó)家的成熟經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，來(lái)幫助我國(guó)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域解決存在的問(wèn)題，不斷提升我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)制造的整體水平使得我國(guó)的機(jī)械行業(yè)發(fā)展得到有效的促進(jìn)。

2 機(jī)械設(shè)計(jì)制造工藝分析

2.1 自動(dòng)化焊接

自動(dòng)化焊接是當(dāng)前我國(guó)現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計(jì)制造工藝中的重要內(nèi)容之一，通過(guò)自動(dòng)化焊接能夠?qū)⒏鞣N不同類型的工件通過(guò)該技術(shù)實(shí)現(xiàn)有效的焊接完整性，通過(guò)將電弧周邊氣體使得電弧能夠與熔池進(jìn)行有效分隔，同時(shí)這種氣體還能夠幫助焊接過(guò)程中提供足夠的空氣，這對(duì)于保證焊接工作的正常開(kāi)展有著非常重要的作用。當(dāng)焊接件冷卻期間應(yīng)當(dāng)對(duì)回火溫度進(jìn)行有效的控制。自動(dòng)焊接是埋伏焊接中的重要焊接形式，自動(dòng)焊接的核心內(nèi)容是將焊絲通過(guò)智能化手段運(yùn)送到焊接位置，在某些情況下還需要人工輔助來(lái)幫助完成焊接流程。

2.2 毛坯自動(dòng)化校準(zhǔn)工藝

在機(jī)械設(shè)計(jì)制造工藝的眾多自動(dòng)化工作流程中毛坯自動(dòng)化校準(zhǔn)也是重要的內(nèi)容之一，該校準(zhǔn)方式能夠?qū)⒑附蛹詣?dòng)運(yùn)送至固定位置，同時(shí)打開(kāi)電源然后在工件熔化的過(guò)程中，依據(jù)焊接要求在焊接點(diǎn)開(kāi)展焊接工作，這種自動(dòng)化校準(zhǔn)模式對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)制造的整體水平提升有著非常重要的作用，具體的焊接過(guò)程中可以將焊接圖紙中的各類技術(shù)參數(shù)輸入計(jì)算機(jī)然后通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的軟件來(lái)對(duì)毛坯位置進(jìn)行不斷的調(diào)整，同時(shí)固定毛坯準(zhǔn)備開(kāi)展焊接工作[2]。計(jì)算機(jī)能夠準(zhǔn)確地找到毛坯端面焊接位置，同時(shí)可以通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來(lái)控制毛坯原先的運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)毛坯的清理工作，最終通過(guò)調(diào)整刀臺(tái)位置來(lái)完成焊接過(guò)程。

2.3 螺柱焊智能化技術(shù)

當(dāng)前機(jī)械設(shè)計(jì)制造過(guò)程中的螺柱智能焊接工藝是智能化制造工藝的技術(shù)重點(diǎn)。其本身具備多種不同的工藝模式，在具體的焊接過(guò)程中依據(jù)工件的具體情況來(lái)確定是否選擇螺柱焊智能生產(chǎn)工藝。在眾多螺柱智能焊接的類型中儲(chǔ)能式螺柱焊工藝本身具備較小的熔深，這對(duì)于參與焊接工作的工作人員提供了良好的工作環(huán)境。另外一種拉弧式螺柱焊工藝具備較大的熔深，這使得其在應(yīng)用過(guò)程中靈活性小于儲(chǔ)能式螺柱焊工藝。具體的焊接過(guò)程中為了避免在焊接時(shí)產(chǎn)生漏水漏氣的問(wèn)題，螺柱焊智能工藝在其焊接流程中忽略了煩瑣的流程，如果焊接過(guò)程中本身存在較高電壓的情況，該焊接流程能夠自動(dòng)的對(duì)焊接過(guò)程進(jìn)行調(diào)整，通過(guò)各類傳感器以及控制器來(lái)調(diào)整自動(dòng)化焊接的工藝流程。

3 技術(shù)分析

3.1 超精度加工技術(shù)

現(xiàn)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中所涉及的各類精密加工技術(shù)類型豐富，其中超精度加工是精密加工技術(shù)類型中的重要組成部分，該加工技術(shù)受到外部因素影響較小，通過(guò)不斷地對(duì)工件構(gòu)造以及機(jī)床工作方式的優(yōu)化和改造，實(shí)現(xiàn)了超精度水平的不斷提高。在具體的超精度加工過(guò)程中，其自身所包含的信息化系統(tǒng)能夠使得機(jī)床得到有效的控制其中所包含的旋轉(zhuǎn)速度能夠有效地與焊接情況進(jìn)行匹配，智能化控制系統(tǒng)能夠?qū)C(jī)床的旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行有效的控制[3]。在采用這種加工流程時(shí)要注意到對(duì)加工環(huán)境的有效清理，例如對(duì)工件上所殘存的各類顆粒進(jìn)行有效的打磨，為了提升精度系統(tǒng)增加了研磨過(guò)程的監(jiān)測(cè)機(jī)制，使得工件的粗糙度得到了有效的控制，在對(duì)研磨進(jìn)行監(jiān)測(cè)的過(guò)程中智能化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)研磨過(guò)程的監(jiān)控，并通過(guò)這種監(jiān)控系統(tǒng)保持研磨壓力處于正常的范圍之中，有效提升了機(jī)械設(shè)計(jì)精益加工的精度水平。

3.2 超高速切削

超高速切削是當(dāng)前機(jī)械設(shè)計(jì)制造精密加工環(huán)節(jié)中的重要內(nèi)容，新型的超高速切削改變了傳統(tǒng)切削過(guò)程中的缺點(diǎn)和問(wèn)題，除了高速的切削速度之外，其生產(chǎn)工藝流程得到了根本性的改變，具體的切削過(guò)程除了要對(duì)切削工件的材料以及輔助材料進(jìn)行科學(xué)分析之外還能夠通過(guò)改變切削速度來(lái)提高產(chǎn)品質(zhì)量。超高速切削工藝本身具備多種不同的方法，其所針對(duì)的材料類型也開(kāi)始不斷擴(kuò)充，除了傳統(tǒng)的鋁合金鈦合金之外對(duì)于增強(qiáng)塑料等新型材料也能夠很好地保持切削質(zhì)量，并能夠通過(guò)智能化系統(tǒng)來(lái)對(duì)材料的具體情況進(jìn)行分析同時(shí)調(diào)整切削速度以應(yīng)對(duì)材料的變化，該技術(shù)當(dāng)前已經(jīng)緊密地融入了精密加工環(huán)節(jié)中，有效提升了產(chǎn)品的總體質(zhì)量，對(duì)于氣血的粗糙度控制水平也在逐漸增強(qiáng)，當(dāng)前已經(jīng)出現(xiàn)了能夠依據(jù)不同情況切換切削刀具的超高速切削系統(tǒng)。

3.3 研磨工藝

研磨工業(yè)其主要功能是對(duì)木材料開(kāi)展研磨，研磨的過(guò)程中常常需要加入輔助研磨材料，以此來(lái)保證研磨工作的質(zhì)量和效率，在具體的研磨過(guò)程中常常需要增加潤(rùn)滑劑來(lái)保證研磨環(huán)節(jié)的順利開(kāi)展。這種研磨技術(shù)在當(dāng)代機(jī)械設(shè)備制造加工過(guò)程中能夠有效提升研磨質(zhì)量，考慮到不同材料在開(kāi)展研磨的過(guò)程中存在材料的差異，這些差異導(dǎo)致了研磨流程所產(chǎn)生的不同研磨效果[4]。所以在具體的研磨過(guò)程中應(yīng)當(dāng)依據(jù)工件的材料以及具體情況來(lái)選擇不同的研磨材料，該加工工藝同時(shí)可以對(duì)工件進(jìn)行拋光，這對(duì)于材料的尺寸誤差有著非常重要的降低作用。

3.4 納米工藝

信息化技術(shù)對(duì)于機(jī)械設(shè)備加工行業(yè)產(chǎn)生了巨大的影響，對(duì)于材料的尺寸應(yīng)用范圍也更加寬泛，當(dāng)前某些科研機(jī)構(gòu)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了針對(duì)納米技術(shù)的各類加工工藝，因?yàn)榧{米材料的尺寸更小所以對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)制造的精密程度會(huì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，但也因?yàn)槌叽绺∷圆捎眉{米加工技術(shù)所需要的技術(shù)要求更高，當(dāng)前納米材料主要應(yīng)用于航天器材以及光學(xué)儀器的加工過(guò)程。

4 機(jī)械設(shè)計(jì)制造工藝及精密加工技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

當(dāng)前我國(guó)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造以及精密加工雖然得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，但相比較發(fā)達(dá)國(guó)家在該領(lǐng)域我國(guó)仍然處于早期階段，很多技術(shù)仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家，這對(duì)于我國(guó)的機(jī)械制造行業(yè)發(fā)展產(chǎn)生了一定的障礙，為了有效地扭轉(zhuǎn)這個(gè)局面就需要我國(guó)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造以及精密加工領(lǐng)域不斷的引入新的技術(shù)以及設(shè)備來(lái)提升我國(guó)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造以及精密加工水平，同時(shí)在該基礎(chǔ)上要發(fā)揚(yáng)創(chuàng)新精神，逐步建立具備我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的相關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)制造工藝和精密加工技術(shù)。在這個(gè)過(guò)程中信息化技術(shù)逐漸成為機(jī)械設(shè)計(jì)制造和精密加工的發(fā)展基礎(chǔ)。我國(guó)在近些年培養(yǎng)了大批與精密加工相關(guān)的專業(yè)人才，同時(shí)在該領(lǐng)域也投入了大量的資金。現(xiàn)實(shí)情況是在針對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造以及精密加工的人才培養(yǎng)過(guò)程中大多數(shù)培養(yǎng)機(jī)構(gòu)更加注重于理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，缺乏更加豐富的實(shí)踐機(jī)會(huì)，這也是我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)制造以及精密加工發(fā)展速度緩慢的主要原因。

5 機(jī)械設(shè)計(jì)制造以及精密加工發(fā)展策略

5.1 集成化生產(chǎn)

隨著近些年我國(guó)對(duì)于高科技領(lǐng)域的投入以及人才培養(yǎng)逐漸增強(qiáng)我國(guó)的科技水平得到了突飛猛進(jìn)的進(jìn)步，這使得我國(guó)的現(xiàn)代機(jī)械工藝技術(shù)也在科技發(fā)展的浪潮中得到了快速的發(fā)展，從簡(jiǎn)單分散的自動(dòng)化開(kāi)始逐漸向集約自動(dòng)化的方向轉(zhuǎn)變，在這個(gè)轉(zhuǎn)變的過(guò)程中也產(chǎn)生了與之相關(guān)的更多自動(dòng)化以及智能化技術(shù)。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造過(guò)程中的深入應(yīng)用，有效地推動(dòng)了機(jī)械生產(chǎn)制造行業(yè)的發(fā)展。通過(guò)將生產(chǎn)制造過(guò)程自動(dòng)化水平不斷提升，有效降低了生產(chǎn)流程中對(duì)于人工的需求，這使得企業(yè)的成本投入進(jìn)一步下降，企業(yè)的自動(dòng)化水平逐步提高，鞏固了企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

5.2 低碳化生產(chǎn)

傳統(tǒng)的機(jī)械生產(chǎn)過(guò)程中常常會(huì)存在較為嚴(yán)重的污染情況，這種情況在快速發(fā)展的機(jī)械制造行業(yè)中成為企業(yè)重要的負(fù)擔(dān)，為了扭轉(zhuǎn)這種局面企業(yè)會(huì)通過(guò)各種技術(shù)和手段來(lái)降低制造生產(chǎn)過(guò)程中的污染問(wèn)題，在這個(gè)過(guò)程中綠色環(huán)保機(jī)械生產(chǎn)成為了解決該問(wèn)題的重要手段，隨著低碳以及綠色機(jī)械生產(chǎn)制造流程的概念逐漸深入機(jī)械制造領(lǐng)域的核心內(nèi)容。如何通過(guò)智能化以及自動(dòng)化手段來(lái)解決機(jī)械生產(chǎn)制造過(guò)程中的污染物排放量是當(dāng)前機(jī)械生產(chǎn)行業(yè)亟待解決的問(wèn)題。

6 結(jié)束語(yǔ)

隨著互聯(lián)網(wǎng)的興起和普遍應(yīng)用，人工智能技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)將會(huì)以勢(shì)不可擋的態(tài)勢(shì)應(yīng)用到機(jī)械制造業(yè)，這會(huì)促使機(jī)械設(shè)計(jì)制造工藝及加工技術(shù)會(huì)迎來(lái)新的發(fā)展，深入研究現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計(jì)制造工藝及超精度加工、研磨加工等各種現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)制造精密加工技術(shù)。能夠?yàn)槲覈?guó)機(jī)械設(shè)計(jì)制造企業(yè)提高技術(shù)支撐，從而促進(jìn)我國(guó)機(jī)械制造業(yè)的健康茁壯發(fā)展。