现代化机械设计制造工艺及精密加工技术研究

贵州省机械职业技术学校 □钱 峻

现代化机械制造在大量新设备、 新技术的支持下， 无论是设计， 还是加工， 均朝着精密型、实用型、 集成型方向发展， 使得技术自动化、 智能化水平不断提升; 同时， 整个行业朝着品质化、 规模化、 现代化的目标迈进， 有利于推动我国机械制造健康发展。

(1) 柔性化

从机械设计制造来看， 秉承柔性化的生产理念， 让设计与制造体系的自动化日益成熟与完善， 例如: 数字化机床、 工业机器人等; 并结合实际应用需求不断优化， 融入了更多人性化元素， 例如: 人机交互设计、 柔性制造单元等。 以数控设备为例， 例如， 设计制造环节， 结合实际需求， 通过自动化生产线、 柔性制造系统以及制造单元达成预期目标。 柔性技术集自动化技术、信息技术于一身， 能够对设计、 制造、 运营相对独立的状态进行改变， 在计算机技术、 数据库技术的支持下， 可以构建覆盖全过程机械制造的柔性控制网络， 使机械制造可以结合客观环境变化进行改善， 例如， 按照机械制造新流程、 新工艺、 新要求、 新理念等， 对机械制造计划、 机械制造资源等方面进行调整与优化， 可形成风险最低、 投入最小的机械制造体系。 柔性技术与刚性技术是相对的概念， 基于刚性技术的机械制造虽然可以大批量进行生产， 但是存在着生产模式单一化的问题， 也就无法满足个性化需求。 基于柔性技术的机械制造能够让设备、 工艺、 制造等各个环节变得柔性， 便可以灵活完成任务。 现阶段， 柔性技术已经构建多种类型的机械制造线，其中FML (柔性制造性) 比较突出， 整个生产线拥有CNC 机床， 具备加工中心通用率高的优势， 与中小批量多种柔性生产线相对比， FML对于物料搬运柔性机制的要求并不高， 具体是通过分散型控制体系、 离散型生产模式等， 可以柔性化、 自动化生产， 满足各种生产需求。

(2) 高精度

随着时代的发展， 市场对于机械设计制造工艺提出更高的要求， 因此， 高精度设计、 制造以及加工是现代化机械设计制造工艺的重要目标。从机械产品设计、 制造、 加工来看， 在先进技术以及先进设备的支持下， 可以实现高精度的目标， 可以进一步提升产品质量。

(3) 组合性

为了确保机械设计制造以及加工能够达到预期要求， 有时候仅依靠一种生产工艺无法达到要求， 所以需要联合众多生产工艺， 因此现代化机械设计制造工艺具有组合性特征。 在组合的过程中， 需要对产品进行分析， 结合特征与需求做好精密性设计， 以此为依据， 对生产工艺进行组合，例如， 结合需求， 可以将现代化机械设计制造工艺与信息技术进行结合， 这是目前常见形式， 可以将设计、 制造、 加工等与信息系统进行结合，由系统给出指令完成自动化设计制造， 不仅可以提升设计制造效率， 而且能够满足产品质量。

(1) 自动化焊接

从现代机械制造来看， 自动化焊接属于常用技术， 主要是结合实际需求， 进而将相关工件自动化焊接起来。 值得注意的是， 焊接过程中， 电弧周围会有气体， 能够保护焊头、 工件表面， 达到分离空气、 电弧等目标。 在气体保护作用下，会进一步减少外部空气对于自动化焊接带来的负面影响， 而焊接电弧充分燃烧能够得到保障。 对于自动化焊接工艺而言， 主要工艺是气焊， 在相应的程序支持下， 按照预先的需求与标准进行工作。 同时， 因为焊接密封性好， 所以可以在封闭环境中开展， 经过保温处理之后， 可以对焊后的回火温度进行有效控制并消除应力。 自动化焊接主要还是依托PLC 控制系统来合理控制焊弧、 焊丝等。 同时， 基于特殊需求， 还有一种半自动化的焊接技术， 也就是涉及人为操作， 一方面， 基于焊接需求， 由机械将焊丝送入目的地; 另外一方面， 由技术人员移动焊弧， 可以达到焊接的要求。

(2) 毛坯车外圆自动化校准

其工作原理是: 将焊接工件在正负电极两端合理摆放， 将电源接通之后， 此时焊接工件接触部位就会出现“电长效应”。 同时， 会加快焊接物表面熔化速度， 在一定压力之下， 可以达到预期焊接效果。 值得注意的是， 融合尺寸的合理性必须得到保障， 还要将焊点强度提升起来， 通常可以借助PLC 系统以及相关程序， 对焊接时间、焊接电流等进行有效控制。 以某工件加工制造为例， 直径为55mm， 长度为2m， 在系统中输入工件参数之后， 可以自动将毛坯夹在卡盘之中，并完成找正。 随后， 将车刀放入四方刀台， 再利用顶尖将其找正之后夹紧， 通常是以毛坯的端面为基准， 可以明确方向。 需要注意的是， 当刀具快要与毛坯圆心接触时， 需要将多余的毛坯清除，然后对夹头进行切换以及将顶尖更换。 同时， 由毛坯顶住， 让刀台转动， 可以达到自动化的目标。

(3) 螺柱焊智能生产工艺

螺柱焊属于现代化机械设计制造工艺中的常见技术， 有拉弧式与储能式两种焊接模式之分。对于储能式焊接工艺而言， 熔深不大， 常用于薄板焊接; 对于拉弧式焊接模式而言， 熔深较大，常用于重工业领域。 整体来讲， 该焊接工艺比较简单， 在实际操作的过程中， 可以省下一些操作， 例如， 钻洞、 黏结、 打孔等， 所以能够避免焊接物出现漏水、 漏气等情况。 在智能技术的支持下， 该焊接工艺与调控器、 传感器等进行融合， 不仅可以智能监测相应的状态， 而且可以根据参数， 发挥变压器的作用达到降压处理的目标， 之后通过整流桥将交流电变成直流电。 同时， 在双向流管、 充电电阻等作用下， 能够为电容持续提供电量。 此外， 随着智能芯片技术的完善， 可以结合实际需求， 让储能电容对电量进行释放， 也就达到了自动化、 智能化目标。

随着社会经济的快速发展， 机械设计制造类企业必须结合消费者需求对产品进行优化， 那么必须要满足精密加工的要求。 随着现代化机械设计制造工艺的完善， 精密加工技术跟随市场需求而不断发展， 在提升机械产品质量方面发挥着非常重要的作用。 关于精密加工技术的应用， 具体如下:

(1) 切削技术

从传统机械设计制造来看， 该技术主要用于适当处理加工原件， 从而确保精度达标。 随着现代化机械设计制造工艺的发展以及市场要求的提升， 传统方式无法满足当前需求， 因此， 需要对切削技术进行优化， 主要是将切削刀具对于机床加工的实际影响有效降低， 进而朝着精密方向转型， 逐渐形成了精密切削技术。 同时， 机床相关技术不断更新与进步， 转速一分钟可以达到几万转， 与系统进行结合， 可以对切削过程进行精密控制， 因此可以充分保障切削精度。 需要注意的是， 在制造以及加工机械的过程中， 需要对工件加工精度进行充分控制， 尤其需要对切削进行分析， 进而明确重难点， 这样才能保障产品质量。同时， 为了能够进一步提升制造加工效率， 可以对零件轴径表面进行优化， 所以需要配置抛光机， 可以弥补传统机械加工模式的不足。 此外， 为了保障加工精密度， 相关技术人员还需要不断提升自己的能力， 对于技术难度较高的相关工件、 零部件等，应该进行针对性学习与提升， 确保技术人员能够通过扎实的专用技能提升加工效率以及产品质量。

(2) 研磨技术

在硅片生产过程中， 常常用到研磨技术。 具体来讲， 结合硅片的生产要求来看， 表面的粗糙度应该在0.1～0.2cm， 然后做抛光处理， 主要作用是调整工件表面， 特别是一些细节， 确保产品能够达到预期目标。 随着时代的进步， 市场对于机械产品的精度提出更高的要求。 因此， 超精密研磨技术的价值日益突出， 从实际应用来看， 主要有弹性发射研磨技术、 机械化学研磨技术、 流压悬浮研磨技术。 传统研磨技术与超精密研磨技术相比， 后者对工件接触进行了改变。 因为传统模式下， 工件是直接接触的模式， 而超精密研磨技术改变了直接接触模式， 所以研磨设备不会对工件结构、 表面等方面产生影响与损害， 也就可以进一步保障研磨精度， 可以对工件表面加工存在的粗糙问题进行有效避免， 确保产品质量符合预期要求。 超精密研磨技术系统结构(如图1 所示)。

图1 超精密研磨系统结构

(3) 微机械技术

微机械与传统机械相比， 前者不仅响应速度很快， 而且操作更为简单， 因为加工精度有所保障， 所以具有明显的优势， 常用于机械产品加工领域。 从微机械技术应用现状来看， 主要是服务于压电元件， 其核心技术组成部分是静电动机构所构成的微驱动器。 从微机械的产品规格来看， 通常比较小， 但是却有着很强的信息捕捉能力。 例如， 在速度变化检测等机械元件之中， 均可以看到微型电子元件、 部件加工制造等领域机械类产品。 该技术本身对精密性要求较高， 为了能够充分保障精密度，通常还会与传输技术、 控制技术等进行结合， 通过发挥技术协同效应， 可以提升机械加工的效率。

综上所述， 为了进一步保障机械产品加工效率以及质量， 则需要对现代化机械设计制造工艺以及精密加工技术进行充分应用。 随着现代化机械设计制造工艺的发展与完善， 精密加工技术不断发展， 为机械设计、 制造、 加工等方面提供多方面的支持， 将有利于提升机械产品的质量， 从而满足广大消费者的需求。 同时， 能够对制造工艺升级， 对制造工序进行优化， 让人工操作从繁重机械制造活动中抽离出来， 可以充分提升制造效率与质量， 从而促进机械制造企业健康发展。