現代機械制造工藝與精密加工技術

吳廣峰

（東莞城市學院，東莞 523419）

機械加工是機械行業中的重要內容，在機械加工過程中必須要對機械加工技術進行控制，對機械制造工藝進行改進，從而不斷提高機械設備的性能。在機械制造過程中，精密性是考驗機械設備性能的關鍵參數，精密加工技術在機械制造工藝中具有十分重要的作用，提高和完善現代機械制造工藝的一個重要途徑就是加強對精密加工技術的應用。

1 機械設計與制造工藝

1.1 機械設計

機械設計是機械制造的基礎，對機械系統進行科學合理的設計，才能提高機械設備的性能，使得機械的各個組成部分相互協調，共同發揮作用。傳統的機械設計技術和方法已經不適應現代生產實踐需要，在現代化機械制造領域中，數字化技術和智能化控制技術的應用越來越廣泛，提高了機械設備制造水平。例如，數控機床目前在機械生產領域應用得十分廣泛，數控機床的自動化和智能化程度較高，可以減少人工操作量，對機械加工過程中的各個環節進行自動管理，提高機械生產效率，而且確保機床的精度、剛度等都滿足要求。當前，機械制造行業中的設計方法多種多樣，設計的輔助軟件系統也多種多樣，如仿真技術、計算機輔助設計、動態載荷和模態分析等。現代機械設計對計算機的應用越來越多，應用科學思維，提高了機械設計水平和設計質量。

1.2 現代機械制造工藝

現代機械制造與傳統的機械制造最大的區別就是效率越來越高，制造工藝的高效可以縮短制造工期，提高加工速度。現代機械制造的工藝主要有以下幾種。

1.2.1 氣體保護焊焊接工藝

氣體保護焊焊接工藝是以電弧作能量，把氣體當作被焊接物的保護介質，對焊接物進行保護的一種方法。在機械制造過程中，焊接是最常見的步驟，焊接時電弧周圍會產生氣體保護層，將熔池和電弧、空氣隔絕開，從而預防各種有害氣體對焊接過程造成影響。同時，保護氣體也可以穩定電弧，通常采用二氧化碳作為保護氣體，因為二氧化碳的化學性質比較穩定，成本較低，在機械制造領域中應用廣泛。

1.2.2 螺柱焊焊接工藝

螺柱焊焊接工藝可以保障螺柱的一段接觸到板件或者管件的表面，直到相互接觸的表面出現熔化現象，從而增加螺柱的壓力，完成焊接過程。螺柱焊接的主要焊接方式有兩種，一種是儲能式，一種是拉弧式，這兩種焊接都屬于單面焊接，儲能式大多用于比較薄的板件的焊接，而拉弧式一般適用于大型機械設備的焊接。

1.2.3 電阻焊焊接工藝

電阻焊焊接工藝對于被焊接的物體正好處于正負電極之間的情況比較使用，焊接時，可以借助外界電流的作用，使得被焊接的物體及其周圍產生電阻熱效應，從而實現對金屬進行加熱，使金屬不斷熔化，實現焊接目的。這種方法的加熱時間比較短，因此焊接的效率高，生產過程也比較簡單，不會產生污染。但是，這種焊接方式也有一定的缺陷，如維修成本較高、設備成本高、焊接過程中產生的能耗較大。

1.2.4 埋弧焊焊接工藝

這種工藝是通過在焊劑層下燃燒電弧來完成焊接過程的。根據焊接過程的自動化程度，可以將其分為自動化和半自動兩種，前者只用于焊接，需要專門的運輸設備將移動電弧和焊絲運送到焊接現場，半自動埋弧焊接也只能用于焊接，在焊接過程中所需的移動電弧以及焊絲，則需要人工運輸到現場。在使用這種方法的時候必須要注意焊劑的選擇，尤其是焊劑的堿度必須要滿足條件，以防對機械質量造成影響。

2 精密加工技術

2.1 精密切削技術

在當前的機械生產領域，直接采用切削的方式提高機械設備的精度依舊是常用方法，采用切削方法可以獲得較高的精度和高水平的表面粗糙度。在機械加工過程中，有一些客觀因素是無法避免的，如機床結構、刀具類型等，都會對機械加工的精密度產生十分嚴重的影響。因此，在加工過程中，為了提高機械設備的加工精密程度，必須要不斷提高機床的剛度，同時要保證機床具有較小的熱變形、較好的抗震性能。可以采用空氣靜壓軸承、微驅動和微進給技術、精密定位技術、精密控制技術等技術進行機械生產，提高機床主軸的轉速也是一種比較有效的提高機械設備精密度的方法，當前已經有超精密加工機床，其主軸的轉速可以達到每分鐘幾千轉，甚至是幾萬轉，通過轉速的改變，可以極大地提高機械的精密程度。

2.2 模具成型技術

模具是機械加工過程中的重要工具，根據統計發現，機械設備的大部分零部件都是通過模具生產出來的，模具的精密度自然會影響整個機械設備的精密度。在模具成型的過程中，最關鍵的步驟在于如何提高模具的加工精度，當前模具成型技術已經成為衡量機械制造水平的關鍵因素，電解加工工藝對模具的精密度提升有很大幫助，而且還能對工件表面進行打磨，使得工件表面變得更加光滑。數控電火花成型機床也可以解決生產過程中電極自動更換所帶來的重復定位問題，從而使得模具的生產精度不斷提高。機械加工示意圖如圖1所示。

2.3 超精密研磨技術。

超精密研磨技術一般用于集成電路板的制造，尤其是集成電路基板上的硅片，其表面粗糙度的要求較高，必須要達到1～2mm的要求，因此在生產過程中要進行研磨拋光，傳統的磨削以及研磨拋光技術已經不能滿足現代化生產要求，必須要對研磨技術進行創新，實現原子級研磨。當前，研磨技術發展比較成熟，已經形成了多種研磨技術，如彈性發射加工、流體動壓型懸浮研磨，這兩種方法屬于非接觸研磨，還有化學研磨，這些新的研磨方法可以不斷提高機械研磨精度。

圖1 機械加工

2.4 微細加工技術

微細加工技術是現代機械設備生產過程中的重要技術之一，當前很多機械設備的電子元件體積越來越小，運行頻率越來越高，而且節能環境要求元件的能耗必須要逐漸減小。為了滿足這些條件，必須要加強對微細加工技術的應用，該技術的應用可以使得加工精度達到高精水平。

2.5 納米技術

納米技術是融合多種學科而產生的一種新技術，是現代物理和先進工程技術結合的產品。納米技術發展十分迅速，在人們的生活中也廣泛應用。在機械制造過程中，納米技術的應用可以使得硅片上的寫刻達到納米級別，對于信息數據的大量存儲有很大幫助。

3 結語

機械制造業依舊是我國經濟社會發展過程中的主要產業，而且我國工業生產、農業生產等對各種機械設備的需求量很大，在機械設備制造過程中，制造技術的高低與機械行業的發展有很大關系。未來發展過程中必須要加強對現代制造工藝和精密加工技術的研究與應用，不斷提高機械設備生產水平。