机械制造工艺及精密加工技术探讨

2022-09-21 16:45:18 来源:写作指导

摘要:在经济与科技快速发展的今天,机械制造业成为各国工业领域的重要板块,机械制造工艺及精密加工工艺对社会发展及工业进步起到了重要的推动作用,因此,重视我国机械制造工艺及精密加工技术的发展,优化创新的机械生产工序技能和精细的加工技能,是符合时展要求,是满足机械制造业发展对产品品质越来越高的需求,是促进现代机械加工产业进程的重要支撑条件。目前,我国机械制造工艺及精密加工技术存在创新性低、先进技术不成熟、智能化及自动化操作技术较低等问题,这都极大地限制了我国机械加工业的进程与发展。对现代机械制造技术工艺及其精细机械加工技术进行了介绍,对当前中国机械制造工艺技术所面临的主要问题做出了剖析。

关键词:机械制造;精细的机械加工;科技研发

0引言

我国机械制造业自改革开放以来,得到飞速发展。为满足市场对产品品质及生产智能化的发展需求,机械制造业逐步实现从粗糙加工到精密加工及智能自动化加工的转变。机械制造工艺及精密加工技术成为实现“工业4.0”的关键技术,传统的机械加工工艺不能满足机械制造行业的飞速发展及现代的市场需求,需要创新机械制造工艺,应用精密加工技术来调整我国产业结构,提升我国整体机械制造水平。

1机械制造工艺及精密加工技术概念

机械制造工艺又分现代机械制造工艺和传统机械制造工艺,而现代机械制造工艺结合了信息化技术、自动化技术及先进自动化设备,能够实现机械生产从加工工艺设计、生产、维修的一体化,采用信息技术与计算机技术实现机械设备自动化与智能生产[1]。精密加工技术具有较高科技含量,通常为满足生产需求,在零件加工过程中,采用精密加工技术调整毛坯尺寸、平整度等,控制零件精密度。机械制造工艺及其精细机械加工技术的应用,能够对改善生产工件机械性能和精密度,提高机械制造水平起到重要作用。

2机械制造工艺类型

2.1机械焊接工艺

焊接作为机械制造及零部件组成的主要连接方法,在机械生产中发挥着重要作用,新型焊接工艺在各行各业得到了广泛应用与发展,越来越受到生产企业的重视,先进的焊接工艺对于推动机械制造与生产方面具有重要的意义与作用。目前,机械制造中最常见的焊接工艺主要包括气体保护焊、电阻焊、埋弧焊等。

2.1.1气体保护焊

气体保护焊利用电弧作为热源,来完成对加热元件的焊接作业。在气体保护焊工序中,因为将气体作为介质形成气体保护层来保护焊接对象[2]。其工作原理是在电弧焊接时自动生成的气体保护层会隔离开电弧熔池与空气。因为CO2具有成本低、性能优的特点,被用作二氧化碳气体保护焊气体保护层,在机械制造生产中得到广泛应用。

2.1.2电阻焊

作为传统焊接方式之一的电阻焊,在通电后利用高电阻及高电流产生大量热能将加热物融化后与焊接对象熔接,完成焊接工作。电阻焊具有高效率、高质量、机械化程度高及无污染的特点,优良的焊接效果使得电阻焊同样在机械制造加工行业中得到广泛应用。但是电阻焊更加依赖设备,当设备出现故障时,具有较大的整改难度。

2.1.3埋弧焊

埋弧焊机器人工作原理是利用电弧波形在焊剂层下进行焊接,目前主要分为自动焊接和手动焊接。埋弧焊的焊接质量好、效率较高,在焊接施工作业中产生的烟尘等污染较小,广泛应用于钢结构制品的焊接制品中。

2.2微型机械加工技术

微型机械加工技术主要包括了微型机械材料技术和微型机械传感器技术,微型机械设备材料要求传感器具备更高的敏感度、分辨率,但同时又具有微型化传感器的特点。集成电路技术也在压力感应器等卫星传感器的加工工艺中获得了应用。在微型机械材料方面,拥有记忆合金、高分子材料及金属等多种材料。而金属镍也在微型齿轮的机械制造中得到广泛应用,解决了传统材料硅容易断裂的问题。

2.3智能制造技术

智能制造是在数字制造的基础上发展起来的新型制造技术之一,其本质是以数字制造技术为基础,以理论知识和数学推理为核心,系统处理方法基于新一代人工智能技术,具有自优化功能与容错功能,主要包括机械产品数据管理技术、虚拟样机制造技术、零部件快速成型技术、计算机辅助检测技术等。1)机械产品数据管理技术。是按照机械产品的模型,建立完善的机械产品几何形状,并将所有建模步骤建立完整的工作文档,用于后续产品的优化,从而避免机械产品制造中的重复与冗余工作。2)虚拟样机制造技术。将计算机技术与机械制造技术相结合,利用计算机模拟软件调整生产参数,实现对实际生产的模拟,通过模拟生产工艺流程,为管理人员做出生产决策提供科学合理的判断依据,能够提高生产效率。3)零部件快速成型技术。零部件快速成型技术是现代先进机械制造技术的重要组成部分,以直接、快速、精确地把设计构想或设计方案通过模型建立,采用近似处理和切片处理等工艺技术转变为实际的零件原型或者直接制造零件,为零件的原型制作和设计构想的校验等方面提供了一种高效低成本的实现手段,弥补了传统制造方法存在的生产周期较长等问题,在工业制造、建筑行业、医学领域、艺术创造、考古研究、航空空间等领域得到了广泛的应用。4)计算机辅助检测技术。计算机检测技术可以对生产的机械零部件进行系统的检测与数据分析,减少机械生产中的随机误差,保证机械生产的精准度。

3精密加工技术类型

精密加工技术主要针对加工件的精度、尺寸及表面平整度进行加工调整,主要包括以下几类技术。

3.1超精密研磨技术

当待加工件是经过研磨抛光过的原子级硅片时,传统的研磨、抛光等技术已经难易满足加工需求[3]。超精密研磨技术相比传统的研磨技术,创新出更适合超精密仪器加工的加工原理,能够实现原子级的研磨加工工艺要求。

3.2精密切削技术

虽然传统的直接切削技术在机械加工生产中仍在广泛应用,但是,智能化生产的要求越来越高,对仪器零件的精密程度有更高要求,对切削件的表面粗糙程度也有更高要求。需要针对加工过程中加工设备、待加工件材料及外界因素等会对表面粗糙度产生影响的因素进行排查,进一步提升切削产品的表面粗糙度。

4机械制造与精密加工特点

4.1系统性

现代制造业逐步向智能制造业过渡,现代机械制造工艺和精细加工技艺也融合了电子计算机和智能化科技。在现代制造中,机械制造工艺及精细的机械加工技术,和其他现代科技已贯通了整个制造业生产加工的过程,各生产技术与生产工艺相辅相成,共同实现生产目标[4]。

4.2智能性

大数据技术在机械加工中得到应用,结合大数据及计算机技术逐步实现对机械加工的智能化转变,提高了精密加工技术水平。

4.3关联性

机械加工工艺,大致包括了压铸、冲压铸造、机加、抛光表面处理等工序。机械生产过程则是由设计、加工、质检等环节组合成的复杂生产过程。各生产环节之间联系密切,相互影响,前一环节的生产质量问题会直接影响到下一环节的加工质量,进而影响到整个产品质量。

4.4国际性

制造业作为评价国家综合实力的指标之一,制造水平的提升对制造业的发展具有积极意义。机械制造工艺及精密加工技术均能够提高机械加工精度及加工零件性能,进而推动制造业发展,从而提高国家的国际影响力[5]。

5机械制造工艺与精密加工存在的问题

5.1创新程度低

在中国经济蓬勃发展,逐渐进入智能制造的今天,人们对精密仪器的要求也愈来愈高,对先进机械制造工艺及精密加工技术也有着更高需求,需要不断创新才能满足生产对精密加工及机械制造技术的需求。但由于目前中国在现代化机械制造工艺与精密加工技术方面的创新程度仍不如发达国家,因此必须加大中国在该工艺与科技上的革新,以努力提高中国现代化机械制造工艺和精密加工技术。由于部分企业缺少先进的管理理念及创新意识与能力,导致制造企业在机械加工技术方面发展不平衡,在限制企业发展的同时,也限制了我国机械制造工艺与精密加工技术的创新发展。我国机械制造企业需要强化创新意识,提升创新能力,加强企业技术研发团队建设,提高企业自身研发能力。不断创新优化企业自身的机械加工工艺,提升精密加工技术水平,提高机械加工产品质量。再者,需要结合机械加工工艺及精密加工技术更新机械加工设备,通过更换先进设备满足创新机械加工工艺需求,进一步保障产品质量标准[6]。

5.2自动化、信息化程度低

由于科技的发展,部分发达国家机械生产智能化和信息化发展较快,智能加工技术的有效融入,通过机械加工智能化控制技术把现代机械生产和精细机械加工技艺融合,从而达到了机械加工智能化,而我国的机械制造自动化技术还未实现创新突破。在经济水平提升的同时,人们对精密加工产品有更高追求。技术层面,通过智能化控制实现对精密工艺的智能化管理和监控,可以有效地提升工艺效能,节省机械加工时间;设备层面,需要创新切削工具来提升加工效率,例如碳化硬质合金工具。同时需要不断创新机械加工工艺与精密加工技术,创新技术、优化工艺才能保证产品的加工质量[7]。

5.3绿色机械加工技术欠缺

最近一次工业革命主题就是绿色工业革命,提出在提升机械制造工艺及精密加工技术发展的同时降低生产过程中的污染物排放,利用可再生资源替代传统的不可再生资源。目前,我国绿色理念主要应用范围如图1所示,主要应用在机械设计与制造、资源优化配制与环境保护等方面。但是在传统的机械设计与制造中,由于各种加工技术不成熟或者加工过程中产生排放物处理不及时,会造成大量的资源浪费与环境污染,给我国生态环境及社会发展带来巨大压力。

6机械制造工艺及精密加工技术发展前景

6.1提高机械制造产品的性能指标

在机械加工及制造产业中,机械零件的出厂指标主要包括3种,分别为机械制造产品的制造速度、工作效率及产品精度。未来应该提高机械制造工艺,努力提升机械制造的制造速度、制作效率及产品精度,促进机械制造产品的性能指标及工作效率,推动机械制造工艺及精密加工技术向更加高效的方向发展[8]。

6.2增强了机械控制系统的灵活性

机械数控机床是生产机械产品的重要条件,未来发展中应该加强机械数控机床的模块化控制,提升其自动化及智能化发展,将先进生产技术融入生产中,如传感器技术、快速检测技术及神经网络技术,推动机械制造工艺及精密加工技术的智能化、信息化及数据化发展。

7结论

机械制造技术与精密加工技术种类繁多,应用到机械制造生产中能够提高生产精度,提升产品品质。机械设备工业作为我国发展的核心竞争力,必须不断优化机械制造技术,促进机械设备工业高速发展,促进中国经济社会蓬勃发展。

作者:王雅明 袁国伦 单位:雅安职业技术学院