現代機械的先進加工工藝與制造技術的應用*

胡明祥

(鄂州職業大學，湖北鄂州 436000)

現代機械的先進加工工藝與制造技術的應用*

胡明祥

(鄂州職業大學，湖北鄂州 436000)

機械工業是為國民經濟提供技術裝備，為人民生活提供耐用消費品的產業，機械制造業是國家的支柱產業之一，其生產能力和技術水平是衡量一個國家或地區科技水平和經濟實力的重要標志，其技術水平取決于機械制造裝備的性能和質量，而產品的性能和質量則與制造過程的工藝技術和工藝系統裝備的水平直接相關。本文就現代機械先進加工工藝進行分析，并就其制造技術應用略作論述。

機械制造;加工工藝;工業加工;機械工業

隨著經濟的發展和科學技術的進步，機械制造技術在現代工業中的地位越來超重要。機械制造工藝及工裝是機械制造技術的重要內容。機械制造的過程是將原材料經過工藝系統的各種加工變成機械產品的過程。機械制造工藝及工裝課程就是以制造過程為主線，包括零件機械加工工藝、機床夾具設計及裝配工藝等，為國民經濟各部門提供冶金機械、礦山及工程機械、石油化工機械、各類運輸機械、機床工具及儀器儀表、紡織及包裝輕工機械、農牧業加工機械等，為人民提供的耐用消費品，如洗衣機、電冰箱、空調、縫紉機、轎車等。從其應用的廣泛性可見，不論傳統還是新興產業都離不開各種各樣的機械裝備。經過半個多世紀的努力，尤其是改革開放以來，通過引進吸收與自主開發，我國的機械工業已經基本形成門類齊全、具有相當規模及技術開發能力的支柱產業。產業的結構正向著臺理化方向發展，先進的制造技術不斷在生產中應用推廣，機電及相關高效技術產品生產基地正在逐步形成。大型成套設備的裝備能力提高了，如我國已能自行設計制造60萬kw火力發電機組、70萬kw水力發電機組、500萬t的大型鋼鐵成套設備等。通過引進技術的消化吸收，一批先進的高精密制造技術也在我國生產中應用和普及。

一、當前我國機械制造加工發展情況

進入21世紀，我國己基本建立社會主義市場經濟體制。全球性的產業結構重新組合和國際分工不斷深化，科學技術在突飛猛進地發展，各國都把提高產業競爭能力及發展高新技術，搶占未來經濟的制高點，作為科技工作的主攻方向。在機械制造技術方面我國與世界各國的聯系日益緊密，中國市場與國際市場進一步接軌，面對國內外市場的激烈競爭，我國企業對技術的需求更加迫切和強烈。新產品的開發水平提高了大批重點骨干企業在關鍵工序增加了先進、精密、高效的關鍵設備，從而進入到高技術開發企業行業研制出如超重型數控龍門銑、高精度五軸數控鏜銑床、sx—T大規模集成電路光柵數顯儀、大噸位超重水壓機等;制造技術水平不斷提高，船泊制造精度可達5微米，高精度外圓磨達o．25微米、粗糙度達0．08微米，精密及超精密加工精度已達到亞微米級和亞納米級，已形成完整的先進數控機床、新型刀具開發的制造體系。

二、現代機械的先進加工工藝與制造技術的應用

進入21世紀來，機械制造業迎來的是一個更為激烈的競爭和生存環境。新知識、新概念的不斷涌現和新產品、新工藝的迅速更新加速了市場的變化，企業面臨著更加嚴峻的挑戰。特別是在市場不斷高速變化的21世紀，企業不僅需要有對市場變化的快速反應能力，而且還需要通過技術創新和產品更新來不斷開拓市場、引導市場的能力。現代制造技術就是為了適應這種競爭環境而產生的。它是在傳統制造技術的基礎上，不斷吸收和發展機械、電子、能源、材料、信息及現代管理等技術成果，并將其綜合應用于產品設計、制造、檢驗、管理、服務等生產周期的全過程，以實現“優質、高效、低耗、靈活、清潔”的生產技術模式，取得理想技術經濟效果的制造技術的總稱。

(一)現代機械的先進加工工藝特點

隨著計算機技術、微電子技術、傳感技術、自動控制技術和機電一體化技術的迅速發展及其在機械制造方面的應用，由系統論、信息論和控制論所組成的系統科學和方法論與機械制造科學的密切結合，組成了機械制造系統，并形成了現代制造工程學。制造系統就是人、機器以及物料流和信息流的一個組合體。現代制造技術特別強調入的主體作用，強調入、技術和管理三者的有機結合，因此，現代制造技術具有以下特征:

1．現代機械制造技術己成為一門綜合性學科。現代制造技術是由機械、電子、計算機、材料、自動控制、檢測和信息等學科的有機結合而發展起來的一門跨學科的綜合性學科。現代制造技術的各學科、各專業間不斷交叉融合，并不斷發展和提高。

2．產品設計與機械制造工藝一體化。傳統的機械制造技術通常是指制造過程的工藝方法，而現代制造技術則貫穿了從產品設計、加工制造到產品的銷售、服務、使用維護等全過程，成為“市場調查十產品設計十產品制造十銷售服務”的大系統。如并行工程就是為了保證從產品設計、加工制造到銷售服務一次成功而產生的，已成為面向制造業設計的一個新的重要方法和途徑。

3．現代機械制造技術是一個系統工程。現代制造技術不是一個具體的技術，而是利用系統工程技術、信息科學、生命科學和社會科學等各種科學技術集成的一個有機整體，已成為一個能駕馭生產過程的物科流、能量流和信息流的系統工程。

4．現代機械制造技術更加重視工程技術與經營管理的有機結合。現代制造技術比傳統制造技術更加重視制造過程的組織和管理體制的簡化和合理化，由此產生了一系列技術與管理相結合的新生產方式。如制造資源計劃(MRP)、準時生產(HT)、并行工程(CE)、敏捷制造(AM)和全面質量管理(TQC)等。

5．現代機械制造技術追求的是最佳經濟效果。現代制造技術追求的目標是以產品生命周期服務為中心，以新產品開發速度快、成本低、質量好、服務佳、靈活性強取勝，并獲得最佳的經濟效果。

6．現代機械制造技術特別強調環境保護。現代制造技術必須充分考慮生態平衡、環境保護和有限資源的有效利用，做到人與自然的和諧、協調發展，建立可持續發展戰略。未來的制造業將是“綠色”制造業。

(二)現代機械的先進加工工藝應用分類

現代制造技術的分類及發展大體上可從5個方面來論述。

1．制造系統的自動化、集成化、智能化

機械制造自動化的發展經歷了單機自動化、剛性自動線、數控機床和加工中心、柔性制造系統(FMS)和計算機集成制造等幾個階段，并向柔性化、集成化、智能化進一步發展。

2．精密工程和特種加工方法

超精密加工和納米加工三個檔次。精密加工和超精密加工特種加工方法又稱非傳統加工方法，它是指一些物理的、化學的加工方法。如電火花加工、電解加工、超聲波加工、激光加工、電子束加工、離于束加工等。特種加工方法的主要對象是難加工的材料，如金剛石、陶瓷等超硬材料的加工，其加工精度可達分子級加工單位或原于級單位，所以它又常常是精密加工和超精密加工的重要手段*。

3．快速成形(零件)制造

零件是一個三維空間實體，它可由在某個坐標方向上的若干個“面”疊加而成。因此，利用離散/堆積成形概念，可將一個王維空間實體分解為若干個二維實體制造出來，再經堆積而構成三維實體，這就是快速成形(零件)制造的基本原理，其具體制造方法很多，較成熟的商品化方法有疊層實體制造法和立體光刻等。如疊層實體制造，根據各疊層幾何信息，用數控激光機在鋪上一層箔材上切出本層輪廓，去除非零件部分，再鋪上一層箔材，用加熱輥輾壓，以固化粘接劑，使新鋪上的—層箔材牢固地粘接在己成形體上，再切割該層的輪廓，如此反復多次直至加工完畢。

4．零件的分類編碼系統

零件分類編碼是對零件相似性進行識別的一個重要手段，也是GT的基本方法。是用數字來描述零件的幾何形狀、尺寸和工藝特征，即零件特征的數字化。零件分類是根據零件特征的相似性來進行的，這些特征主要分為以下三個方面;

1)結構特征。零件的幾何形狀、尺寸大小、結構功能、毛坯類型等。

2)工藝特征。零件的毛坯形狀及材料、加工精度、表面粗糙度、機械加工方法、定位夾緊方式、選用機床類型等。

3)生產組織與計劃特征。加工批量，制造資源狀況，工藝過程跨車間、工段、廠際協作等情況。

零件的特征用相應的標志表示，這些標志由分類系統中的相應環節來描述。零件各種特征的標識按一定規則排成若干個“列”，每“列”就稱為碼位，也叫縱向分類環節;在每個列(碼位)內又安排若干“行”，每一“行”稱為“項”，也叫橫向分類環節。零件分類編碼系統是實施成組技術的基礎和重要手段*對零件進行分類成組，可以便零件設計標準化、系列化和通用化，輔助人工或計算機編制工藝過程和進行成組加工車間的平面設計，改進數控加工的程序編制，使工藝設計合理化:促進工裝和工藝路線標準化，為計算機輔助制造打下基礎，進一步以成組的方式組織生產。

零件的分類編碼反映了零件固有的名稱、功能、結構、形狀和工藝特征等信息。類碼對于每種零件而言不是唯一的，即不同的零件可以擁有相同的或接近的分類碼，由此能劃分出結構相似或工藝相似的零件組來加工。它的特點是從毛坯到產品多數可在同一種類型的設備上完成，也可僅完成其中某幾道工序的加工。如在轉塔車床、自動車床加工的中小零件，多半屬于這種類型。這種組織形式是最初級的形式，最易實現，但對較復雜的零件，需用多臺機床完成時，其效果就不顯著。值得一提的是，自從出現加工中心以來，成組單機加工又重新得到重視。

5．柔性制造系統

柔性制造系統一般是指用一臺主機將各臺數控機床連接起來，配以物料流與信息流的自動控制生產系統。它一方面進行自動化生產，而另一方面又允許相似零件組中不同零件，經過少量調整實現不同工序的加工。這一組織生產的方式，代表著現代制造技術的發展方向。值得一提的是，成組技術是計算機輔助工藝設計(CAPP)的基礎之一，在成組技術基礎上發展起來的派生cAPP設計方法，已成為工藝現代化的一種主要方法。另外，成組技術作為一種生產哲理，對柔性制造技術和集成制造技術的發展產生了深刻的影響。

三、結語

總之，現代機械的先進加工工藝與制造技術的應用以新興微電子、光電技術為基礎，著力發展重型成套設備裝備能力，提高轎車大批量制造技術的水平，提高生產優質高效的精密儀器及工藝裝備的能力，為新產品的投產及形成規模提供新工藝、新裝備，形成合理比例的常規制造技術、先進制造技術及高新技術并存的多層次結構，這將成為我國機械加工技術近期發展的戰略任務。機械工業科技發展正面臨著挑戰與機遇并存的新形勢，我們應當抓住機遇，迎接挑戰，堅決貫徹“以科技為先導，以質量為主體”的方針，進一步推動我國機械工業的發展。

［1］鄒慶華．數控高效加工理論研究［J］．機電產品開發與創新，2010，(1)．

［2］周莉．高速加工機床的現代CNC控制技術［J］．模具制造，2009，(4)．

［3］陳良驥，王永章．整體葉輪五軸側銑數控加工方法的研究［J］．計算機集成制造系統，2007，(1)．

2012－03－07

胡明祥(1970－)，男，湖北鄂州人，講師。