現代化機械設計制造工藝及精密加工技術研究

貴州省機械職業技術學校 □錢 峻

現代化機械制造在大量新設備、 新技術的支持下， 無論是設計， 還是加工， 均朝著精密型、實用型、 集成型方向發展， 使得技術自動化、 智能化水平不斷提升; 同時， 整個行業朝著品質化、 規?；?、 現代化的目標邁進， 有利于推動我國機械制造健康發展。

(1) 柔性化

從機械設計制造來看， 秉承柔性化的生產理念， 讓設計與制造體系的自動化日益成熟與完善， 例如: 數字化機床、 工業機器人等; 并結合實際應用需求不斷優化， 融入了更多人性化元素， 例如: 人機交互設計、 柔性制造單元等。 以數控設備為例， 例如， 設計制造環節， 結合實際需求， 通過自動化生產線、 柔性制造系統以及制造單元達成預期目標。 柔性技術集自動化技術、信息技術于一身， 能夠對設計、 制造、 運營相對獨立的狀態進行改變， 在計算機技術、 數據庫技術的支持下， 可以構建覆蓋全過程機械制造的柔性控制網絡， 使機械制造可以結合客觀環境變化進行改善， 例如， 按照機械制造新流程、 新工藝、 新要求、 新理念等， 對機械制造計劃、 機械制造資源等方面進行調整與優化， 可形成風險最低、 投入最小的機械制造體系。 柔性技術與剛性技術是相對的概念， 基于剛性技術的機械制造雖然可以大批量進行生產， 但是存在著生產模式單一化的問題， 也就無法滿足個性化需求。 基于柔性技術的機械制造能夠讓設備、 工藝、 制造等各個環節變得柔性， 便可以靈活完成任務。 現階段， 柔性技術已經構建多種類型的機械制造線，其中FML (柔性制造性) 比較突出， 整個生產線擁有CNC 機床， 具備加工中心通用率高的優勢， 與中小批量多種柔性生產線相對比， FML對于物料搬運柔性機制的要求并不高， 具體是通過分散型控制體系、 離散型生產模式等， 可以柔性化、 自動化生產， 滿足各種生產需求。

(2) 高精度

隨著時代的發展， 市場對于機械設計制造工藝提出更高的要求， 因此， 高精度設計、 制造以及加工是現代化機械設計制造工藝的重要目標。從機械產品設計、 制造、 加工來看， 在先進技術以及先進設備的支持下， 可以實現高精度的目標， 可以進一步提升產品質量。

(3) 組合性

為了確保機械設計制造以及加工能夠達到預期要求， 有時候僅依靠一種生產工藝無法達到要求， 所以需要聯合眾多生產工藝， 因此現代化機械設計制造工藝具有組合性特征。 在組合的過程中， 需要對產品進行分析， 結合特征與需求做好精密性設計， 以此為依據， 對生產工藝進行組合，例如， 結合需求， 可以將現代化機械設計制造工藝與信息技術進行結合， 這是目前常見形式， 可以將設計、 制造、 加工等與信息系統進行結合，由系統給出指令完成自動化設計制造， 不僅可以提升設計制造效率， 而且能夠滿足產品質量。

(1) 自動化焊接

從現代機械制造來看， 自動化焊接屬于常用技術， 主要是結合實際需求， 進而將相關工件自動化焊接起來。 值得注意的是， 焊接過程中， 電弧周圍會有氣體， 能夠保護焊頭、 工件表面， 達到分離空氣、 電弧等目標。 在氣體保護作用下，會進一步減少外部空氣對于自動化焊接帶來的負面影響， 而焊接電弧充分燃燒能夠得到保障。 對于自動化焊接工藝而言， 主要工藝是氣焊， 在相應的程序支持下， 按照預先的需求與標準進行工作。 同時， 因為焊接密封性好， 所以可以在封閉環境中開展， 經過保溫處理之后， 可以對焊后的回火溫度進行有效控制并消除應力。 自動化焊接主要還是依托PLC 控制系統來合理控制焊弧、 焊絲等。 同時， 基于特殊需求， 還有一種半自動化的焊接技術， 也就是涉及人為操作， 一方面， 基于焊接需求， 由機械將焊絲送入目的地; 另外一方面， 由技術人員移動焊弧， 可以達到焊接的要求。

(2) 毛坯車外圓自動化校準

其工作原理是: 將焊接工件在正負電極兩端合理擺放， 將電源接通之后， 此時焊接工件接觸部位就會出現“電長效應”。 同時， 會加快焊接物表面熔化速度， 在一定壓力之下， 可以達到預期焊接效果。 值得注意的是， 融合尺寸的合理性必須得到保障， 還要將焊點強度提升起來， 通?？梢越柚鶳LC 系統以及相關程序， 對焊接時間、焊接電流等進行有效控制。 以某工件加工制造為例， 直徑為55mm， 長度為2m， 在系統中輸入工件參數之后， 可以自動將毛坯夾在卡盤之中，并完成找正。 隨后， 將車刀放入四方刀臺， 再利用頂尖將其找正之后夾緊， 通常是以毛坯的端面為基準， 可以明確方向。 需要注意的是， 當刀具快要與毛坯圓心接觸時， 需要將多余的毛坯清除，然后對夾頭進行切換以及將頂尖更換。 同時， 由毛坯頂住， 讓刀臺轉動， 可以達到自動化的目標。

(3) 螺柱焊智能生產工藝

螺柱焊屬于現代化機械設計制造工藝中的常見技術， 有拉弧式與儲能式兩種焊接模式之分。對于儲能式焊接工藝而言， 熔深不大， 常用于薄板焊接; 對于拉弧式焊接模式而言， 熔深較大，常用于重工業領域。 整體來講， 該焊接工藝比較簡單， 在實際操作的過程中， 可以省下一些操作， 例如， 鉆洞、 黏結、 打孔等， 所以能夠避免焊接物出現漏水、 漏氣等情況。 在智能技術的支持下， 該焊接工藝與調控器、 傳感器等進行融合， 不僅可以智能監測相應的狀態， 而且可以根據參數， 發揮變壓器的作用達到降壓處理的目標， 之后通過整流橋將交流電變成直流電。 同時， 在雙向流管、 充電電阻等作用下， 能夠為電容持續提供電量。 此外， 隨著智能芯片技術的完善， 可以結合實際需求， 讓儲能電容對電量進行釋放， 也就達到了自動化、 智能化目標。

隨著社會經濟的快速發展， 機械設計制造類企業必須結合消費者需求對產品進行優化， 那么必須要滿足精密加工的要求。 隨著現代化機械設計制造工藝的完善， 精密加工技術跟隨市場需求而不斷發展， 在提升機械產品質量方面發揮著非常重要的作用。 關于精密加工技術的應用， 具體如下:

(1) 切削技術

從傳統機械設計制造來看， 該技術主要用于適當處理加工原件， 從而確保精度達標。 隨著現代化機械設計制造工藝的發展以及市場要求的提升， 傳統方式無法滿足當前需求， 因此， 需要對切削技術進行優化， 主要是將切削刀具對于機床加工的實際影響有效降低， 進而朝著精密方向轉型， 逐漸形成了精密切削技術。 同時， 機床相關技術不斷更新與進步， 轉速一分鐘可以達到幾萬轉， 與系統進行結合， 可以對切削過程進行精密控制， 因此可以充分保障切削精度。 需要注意的是， 在制造以及加工機械的過程中， 需要對工件加工精度進行充分控制， 尤其需要對切削進行分析， 進而明確重難點， 這樣才能保障產品質量。同時， 為了能夠進一步提升制造加工效率， 可以對零件軸徑表面進行優化， 所以需要配置拋光機， 可以彌補傳統機械加工模式的不足。 此外， 為了保障加工精密度， 相關技術人員還需要不斷提升自己的能力， 對于技術難度較高的相關工件、 零部件等，應該進行針對性學習與提升， 確保技術人員能夠通過扎實的專用技能提升加工效率以及產品質量。

(2) 研磨技術

在硅片生產過程中， 常常用到研磨技術。 具體來講， 結合硅片的生產要求來看， 表面的粗糙度應該在0.1～0.2cm， 然后做拋光處理， 主要作用是調整工件表面， 特別是一些細節， 確保產品能夠達到預期目標。 隨著時代的進步， 市場對于機械產品的精度提出更高的要求。 因此， 超精密研磨技術的價值日益突出， 從實際應用來看， 主要有彈性發射研磨技術、 機械化學研磨技術、 流壓懸浮研磨技術。 傳統研磨技術與超精密研磨技術相比， 后者對工件接觸進行了改變。 因為傳統模式下， 工件是直接接觸的模式， 而超精密研磨技術改變了直接接觸模式， 所以研磨設備不會對工件結構、 表面等方面產生影響與損害， 也就可以進一步保障研磨精度， 可以對工件表面加工存在的粗糙問題進行有效避免， 確保產品質量符合預期要求。 超精密研磨技術系統結構(如圖1 所示)。

圖1 超精密研磨系統結構

(3) 微機械技術

微機械與傳統機械相比， 前者不僅響應速度很快， 而且操作更為簡單， 因為加工精度有所保障， 所以具有明顯的優勢， 常用于機械產品加工領域。 從微機械技術應用現狀來看， 主要是服務于壓電元件， 其核心技術組成部分是靜電動機構所構成的微驅動器。 從微機械的產品規格來看， 通常比較小， 但是卻有著很強的信息捕捉能力。 例如， 在速度變化檢測等機械元件之中， 均可以看到微型電子元件、 部件加工制造等領域機械類產品。 該技術本身對精密性要求較高， 為了能夠充分保障精密度，通常還會與傳輸技術、 控制技術等進行結合， 通過發揮技術協同效應， 可以提升機械加工的效率。

綜上所述， 為了進一步保障機械產品加工效率以及質量， 則需要對現代化機械設計制造工藝以及精密加工技術進行充分應用。 隨著現代化機械設計制造工藝的發展與完善， 精密加工技術不斷發展， 為機械設計、 制造、 加工等方面提供多方面的支持， 將有利于提升機械產品的質量， 從而滿足廣大消費者的需求。 同時， 能夠對制造工藝升級， 對制造工序進行優化， 讓人工操作從繁重機械制造活動中抽離出來， 可以充分提升制造效率與質量， 從而促進機械制造企業健康發展。