先进制造技术与机械制造的工艺若干分析

2021-04-02李向前

商品与质量 2021年7期

李向前

桂林长海发展有限责任公司广西桂林 541001

随着科学技术的发展，制造技术和机械制造工艺已经和过去有了很大的区别，为了提升竞争力，就需要加强对先进制造技术和机械制造工艺的研究，推动机械制造行业的稳定发展[1]。

1 先进制造技术内涵分析

制造业在计算机技术崛起之后出现了体系结构的变革，不仅更看重生产效率，同时也朝着实用、节能、高质量、无冗余、全生命周期、环保的方向发展。在生产模式上，从过去的大批量生产，发展到现在多品种、小批量、柔性化等生产模式，生产周期相比过去大幅度缩短，而生产过程则朝着高速、高精密、全自动化、少切削甚至无切削的方向发展，取代了传统制造业高能耗、高污染、高浪费的生产模式。

先进制造技术的实现来自于计算机和信息技术的高速发展，以及在全球化制造业竞争背景下，人们对制造活动中管理、研发更加重视，催生了并行工程、敏捷制造、虚拟制造、精益生产等等。尤其是计算机技术的高速发展，转变了制造业原本的发展模式，而且催生了制造技术的全新理念。

图1 先进制造技术构成

一般情况下，将先进制造技术视为以提高综合经济效益为目的技术，该技术以人为主体，计算机技术作为支柱，会综合利用信息、材料和能源以及相关环保技术进行制造系统的管理，改造传统制造业的过程，是控制产品整个生命周期的技术。

2 先进制造技术群

2.1 现代制造工程设计技术群

工程设计技术群包括了所有和产品、工艺设计有关的基础，包括概念设计、CAX技术、DFX技术、动态设计、疲劳设计、模块化设计、仿真设计、并行设计等等。

2.2 现代制造管理技术群

管理技术群包括所有和管理有关的技术，而且强调在管理中的信息集成和生产模式的创新，在人作为生产主导的模式下，发挥技术在管理中的作用。在先进制造技术中，管理技术群的新技术对制造水平发展影响最大。其中包括了成组技术、精益生产、全面质量管理、管理信息系统、集成技术等等。

2.3 物料处理方法和技术群

该技术群是和物料处理、物流相关的各项技术，与优质生产、高效制造、节能低耗和柔性化生产关系密切。例如对材料的生产工艺、零件的精加工、无切削加工、增材加工、精密加工技术等等，能够实现特种加工技术、零件自动化生产、车间调度管理等。

3 先进制造技术下的机械制造工艺

3.1 机械制造工艺概述

制造工艺是利用原材料、半成品进行制造，使之成为成品的方法和过程。而机械制造工艺就是将各种原材料、半成品加工成机械成品的方法和过程，是机械工业的基础。机械制造工艺的流程包括了原材料、能源供应、毛坯和零件成型、材料改性、装配包装、搬运和储存等等。根据功能，可以将机械制造工艺分为三类，首先是对形状、尺寸、性能、零件位置的加工过程，包括了热处理、毛坯制造等等；其次是搬运、储存、包装等工艺，可以间接创造产品价值；最后是对产品进行检测、自动控制等不构成独立工艺的过程[2]。

3.2 柔性制造工艺

柔性制造利用计算机辅助制造技术，将数控机床、加工中心、材料自动储存、辅助控制装置都交由计算机统一控制，从而构成柔性生产线。柔性制造中，使用多种工艺方法对某一零件组的加工，比如铣、钻、攻螺纹等加工，而且在制造过程中能自动改变零件的加工工序。同时，使用柔性制造工艺在生产过程中的容错性很强，可利用自动变更零件加工路径的功能，调整加工路径解决设备故障问题，系统也能根据负荷自动改变加工生产线，减少等待时间。

在机械生产的过程中，可以专门构建柔性制造单元，利用1到3台数控机床，完成多个品种的机械零件的工艺控制，达到小批量的灵活生产的目的。也可以根据需要扩展柔性制造单元，适应生产规模的需求。机械生产企业可以建造柔性制造工厂，完全利用计算机自动化控制机械加工工艺、物料储运的全过程。柔性工厂中利用分布式多级计算机系统制定生产计划、控制日生产进度，以及对相关生产进度和计划的自动调整，还可以综合应用机器人技术实现无人化加工。

3.3 精密和超精密加工

精密技工是加工精度在0.1-1μm的加工技术，表面粗糙度在0.1μm以下；超精密加工是加工精度小于0.1μm，表面粗糙度在0.025μm以下的加工技术，也被称之为微米级加工和纳米级加工。在机械制造和生产中，精加工和超精加工对确保机械的精度十分重要，决定了机械使用中的工作精度。

实现精密、超精密加工需要有加工机床作为基础，为实现超微量切削，则必须配有微量移动工作台、微进给驱动装置，以及数字控制刀具角度。切削加工主要使用金刚石、立方氮化硼；磨削加工中使用立方氮化硼、金刚石砂轮；研磨和抛光工作中使用聚酯、铸铁等材料作为研具，磨料为金刚石、氧化铝等等。

精密加工和超精密加工对加工环境的要求很高，需要保证环境的恒温、洁净，以及隔绝振动。生产中，温度应控制在是19.94-20.06℃之间，湿度控制在40%-50%之间，避免湿度过低造成静电和湿度过高增加生锈；生产环境的洁净度一般控制在100级，生产当中气流必须以匀速朝着一个方向流动，并且保持正压。为了防止振动影响，会将机床放置于地下室，以及使用隔振气垫[3]。