现代机械制造工艺与精密加工技术

吴广峰

（东莞城市学院，东莞 523419）

机械加工是机械行业中的重要内容，在机械加工过程中必须要对机械加工技术进行控制，对机械制造工艺进行改进，从而不断提高机械设备的性能。在机械制造过程中，精密性是考验机械设备性能的关键参数，精密加工技术在机械制造工艺中具有十分重要的作用，提高和完善现代机械制造工艺的一个重要途径就是加强对精密加工技术的应用。

1 机械设计与制造工艺

1.1 机械设计

机械设计是机械制造的基础，对机械系统进行科学合理的设计，才能提高机械设备的性能，使得机械的各个组成部分相互协调，共同发挥作用。传统的机械设计技术和方法已经不适应现代生产实践需要，在现代化机械制造领域中，数字化技术和智能化控制技术的应用越来越广泛，提高了机械设备制造水平。例如，数控机床目前在机械生产领域应用得十分广泛，数控机床的自动化和智能化程度较高，可以减少人工操作量，对机械加工过程中的各个环节进行自动管理，提高机械生产效率，而且确保机床的精度、刚度等都满足要求。当前，机械制造行业中的设计方法多种多样，设计的辅助软件系统也多种多样，如仿真技术、计算机辅助设计、动态载荷和模态分析等。现代机械设计对计算机的应用越来越多，应用科学思维，提高了机械设计水平和设计质量。

1.2 现代机械制造工艺

现代机械制造与传统的机械制造最大的区别就是效率越来越高，制造工艺的高效可以缩短制造工期，提高加工速度。现代机械制造的工艺主要有以下几种。

1.2.1 气体保护焊焊接工艺

气体保护焊焊接工艺是以电弧作能量，把气体当作被焊接物的保护介质，对焊接物进行保护的一种方法。在机械制造过程中，焊接是最常见的步骤，焊接时电弧周围会产生气体保护层，将熔池和电弧、空气隔绝开，从而预防各种有害气体对焊接过程造成影响。同时，保护气体也可以稳定电弧，通常采用二氧化碳作为保护气体，因为二氧化碳的化学性质比较稳定，成本较低，在机械制造领域中应用广泛。

1.2.2 螺柱焊焊接工艺

螺柱焊焊接工艺可以保障螺柱的一段接触到板件或者管件的表面，直到相互接触的表面出现熔化现象，从而增加螺柱的压力，完成焊接过程。螺柱焊接的主要焊接方式有两种，一种是储能式，一种是拉弧式，这两种焊接都属于单面焊接，储能式大多用于比较薄的板件的焊接，而拉弧式一般适用于大型机械设备的焊接。

1.2.3 电阻焊焊接工艺

电阻焊焊接工艺对于被焊接的物体正好处于正负电极之间的情况比较使用，焊接时，可以借助外界电流的作用，使得被焊接的物体及其周围产生电阻热效应，从而实现对金属进行加热，使金属不断熔化，实现焊接目的。这种方法的加热时间比较短，因此焊接的效率高，生产过程也比较简单，不会产生污染。但是，这种焊接方式也有一定的缺陷，如维修成本较高、设备成本高、焊接过程中产生的能耗较大。

1.2.4 埋弧焊焊接工艺

这种工艺是通过在焊剂层下燃烧电弧来完成焊接过程的。根据焊接过程的自动化程度，可以将其分为自动化和半自动两种，前者只用于焊接，需要专门的运输设备将移动电弧和焊丝运送到焊接现场，半自动埋弧焊接也只能用于焊接，在焊接过程中所需的移动电弧以及焊丝，则需要人工运输到现场。在使用这种方法的时候必须要注意焊剂的选择，尤其是焊剂的碱度必须要满足条件，以防对机械质量造成影响。

2 精密加工技术

2.1 精密切削技术

在当前的机械生产领域，直接采用切削的方式提高机械设备的精度依旧是常用方法，采用切削方法可以获得较高的精度和高水平的表面粗糙度。在机械加工过程中，有一些客观因素是无法避免的，如机床结构、刀具类型等，都会对机械加工的精密度产生十分严重的影响。因此，在加工过程中，为了提高机械设备的加工精密程度，必须要不断提高机床的刚度，同时要保证机床具有较小的热变形、较好的抗震性能。可以采用空气静压轴承、微驱动和微进给技术、精密定位技术、精密控制技术等技术进行机械生产，提高机床主轴的转速也是一种比较有效的提高机械设备精密度的方法，当前已经有超精密加工机床，其主轴的转速可以达到每分钟几千转，甚至是几万转，通过转速的改变，可以极大地提高机械的精密程度。

2.2 模具成型技术

模具是机械加工过程中的重要工具，根据统计发现，机械设备的大部分零部件都是通过模具生产出来的，模具的精密度自然会影响整个机械设备的精密度。在模具成型的过程中，最关键的步骤在于如何提高模具的加工精度，当前模具成型技术已经成为衡量机械制造水平的关键因素，电解加工工艺对模具的精密度提升有很大帮助，而且还能对工件表面进行打磨，使得工件表面变得更加光滑。数控电火花成型机床也可以解决生产过程中电极自动更换所带来的重复定位问题，从而使得模具的生产精度不断提高。机械加工示意图如图1所示。

2.3 超精密研磨技术。

超精密研磨技术一般用于集成电路板的制造，尤其是集成电路基板上的硅片，其表面粗糙度的要求较高，必须要达到1～2mm的要求，因此在生产过程中要进行研磨抛光，传统的磨削以及研磨抛光技术已经不能满足现代化生产要求，必须要对研磨技术进行创新，实现原子级研磨。当前，研磨技术发展比较成熟，已经形成了多种研磨技术，如弹性发射加工、流体动压型悬浮研磨，这两种方法属于非接触研磨，还有化学研磨，这些新的研磨方法可以不断提高机械研磨精度。

图1 机械加工

2.4 微细加工技术

微细加工技术是现代机械设备生产过程中的重要技术之一，当前很多机械设备的电子元件体积越来越小，运行频率越来越高，而且节能环境要求元件的能耗必须要逐渐减小。为了满足这些条件，必须要加强对微细加工技术的应用，该技术的应用可以使得加工精度达到高精水平。

2.5 纳米技术

纳米技术是融合多种学科而产生的一种新技术，是现代物理和先进工程技术结合的产品。纳米技术发展十分迅速，在人们的生活中也广泛应用。在机械制造过程中，纳米技术的应用可以使得硅片上的写刻达到纳米级别，对于信息数据的大量存储有很大帮助。

3 结语

机械制造业依旧是我国经济社会发展过程中的主要产业，而且我国工业生产、农业生产等对各种机械设备的需求量很大，在机械设备制造过程中，制造技术的高低与机械行业的发展有很大关系。未来发展过程中必须要加强对现代制造工艺和精密加工技术的研究与应用，不断提高机械设备生产水平。