基于機(jī)械設(shè)計(jì)制造工藝及精密加工技術(shù)分析

武衛(wèi)

摘 要：隨著各行各業(yè)生產(chǎn)工藝的不斷升級(jí)，以及人們對(duì)于設(shè)備自動(dòng)化要求的不斷的提高，機(jī)械設(shè)計(jì)制造面臨著巨大的挑戰(zhàn)。與此同時(shí)，通過(guò)機(jī)械設(shè)計(jì)人員的不斷努力，我國(guó)機(jī)械制造水平以及精密加工技術(shù)水平已經(jīng)得到了進(jìn)一步的提升。本文則對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造工藝及精密加工技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)要的介紹，供各位參考。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì);制造工藝;精密加工技術(shù)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.23.030

1 機(jī)械設(shè)計(jì)制造工藝及精密加工技術(shù)簡(jiǎn)介

在我國(guó)科學(xué)技術(shù)發(fā)展過(guò)程中，國(guó)家對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造工藝的發(fā)展投入了大量的資金，也制定了各種促進(jìn)該行業(yè)發(fā)展的政策。機(jī)械設(shè)計(jì)制造工藝的優(yōu)化與創(chuàng)新也是我國(guó)各大高校以及研究單位重點(diǎn)關(guān)注的課題。目前機(jī)械設(shè)計(jì)制造工藝仍然處于穩(wěn)定發(fā)展的狀態(tài)，為我國(guó)工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整以及產(chǎn)業(yè)設(shè)計(jì)提供了技術(shù)支持。目前來(lái)說(shuō)，我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)制造工藝主要的發(fā)展方向有以下兩點(diǎn)：

第一，在改進(jìn)原材料加工工藝的同時(shí)，提高機(jī)械制造產(chǎn)品的生產(chǎn)速度和生產(chǎn)質(zhì)量。

第二，多種技術(shù)相融合，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)與制造。

在高科技產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中，往往會(huì)運(yùn)用到精密加工技術(shù)。一個(gè)國(guó)家精密加工技術(shù)的水平，往往決定著其高尖端技術(shù)的發(fā)展程度。發(fā)展精密加工技術(shù)還能有效打破他國(guó)的技術(shù)壟斷地位，降低我國(guó)高尖端行業(yè)對(duì)國(guó)外設(shè)備的依賴。同時(shí)，我國(guó)產(chǎn)品精度的提升以及生產(chǎn)力水平的提升，都與精密加工技術(shù)有著密切的關(guān)系[1]。

2 基于復(fù)雜零件精密加工主動(dòng)尋位技術(shù)簡(jiǎn)介

（1）復(fù)雜零件精密加工主動(dòng)尋位技術(shù)方式介紹。隨著汽車、造船、磨具工業(yè)的飛速發(fā)展，在現(xiàn)代工業(yè)中出現(xiàn)了越來(lái)越多的復(fù)雜形狀零件，復(fù)雜零件的加工工序也變得越來(lái)也復(fù)雜，在加工過(guò)程中，夾具、材料、刀具的形變等因素都會(huì)導(dǎo)致加工誤差的出現(xiàn)。而機(jī)床夾具作為機(jī)械制造工藝系統(tǒng)中重要的組成部分，需要通過(guò)有效的尋位操作對(duì)零件進(jìn)行定位和夾緊，保證零件的位置精度。目前復(fù)雜零件的制作過(guò)程中主要使用兩種尋位方式：一是根據(jù)交工要求設(shè)計(jì)夾具，運(yùn)用夾具的裝夾基準(zhǔn)面對(duì)夾具進(jìn)行定位，然后再通過(guò)夾具上的定位元件與工件上的定位基準(zhǔn)面的緊密切除，保證位置的準(zhǔn)確性;二是通過(guò)人工移動(dòng)、測(cè)量的方法，找準(zhǔn)機(jī)床上工件的正確位置。

但是，以上兩種尋位方式均有較為明顯的缺點(diǎn)。第一種方式需要根據(jù)零件的特征制造不同的夾具，因此在一定程度上加大了制造成本，制造系統(tǒng)的加工柔性被限制，同時(shí)夾具本身的誤差也造成了工件的制造誤差，該尋位方式很難達(dá)到理想的加工精度。第二種方式則在加工每個(gè)零件時(shí)都需要極長(zhǎng)的加工輔助時(shí)間，加工效率地，并且技術(shù)人員的操作水平也會(huì)對(duì)加工精度造成影響，很難適應(yīng)如今的高精度、高效率的生產(chǎn)要求[2]。

（2）主動(dòng)尋位安裝工藝方案。通過(guò)在實(shí)踐過(guò)程中總結(jié)箱體類零件的主動(dòng)尋位原理，對(duì)涉及到回轉(zhuǎn)體等復(fù)雜工件的分布式尋位安裝工藝進(jìn)行了探討和優(yōu)化，優(yōu)化后的主動(dòng)尋位安裝工藝方案能夠有效提高復(fù)雜零件的加工精度，并簡(jiǎn)化工藝流程。其他類型的工件則需要根據(jù)實(shí)際情況對(duì)主動(dòng)尋位安裝工藝進(jìn)行調(diào)整。

首先，根據(jù)加工工件和車床的特性對(duì)工件進(jìn)行初始粗定位，工件初始定位基準(zhǔn)元件一般選用具有可移動(dòng)性的常規(guī)自定心夾具，讓工件定位裝置能夠在一定范圍內(nèi)進(jìn)行變化，從而實(shí)現(xiàn)工件的初始定位。如果工件需要經(jīng)過(guò)精密修磨，那么就需要根據(jù)參考基準(zhǔn)面的不同調(diào)整尋位方式。例如接觸式尋位方式適合外形面為參考基準(zhǔn)面的安裝調(diào)整與精密尋位，非接觸式尋位方式適合內(nèi)形面為參考基準(zhǔn)面的安裝調(diào)整與精密尋位。

然后，在利用尋位工作站對(duì)工件的實(shí)際位置和姿態(tài)進(jìn)行主動(dòng)感知，并將測(cè)量所得的數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)中，進(jìn)一步確定工件的實(shí)際狀態(tài)，并實(shí)現(xiàn)工件位置高精度調(diào)整，從而形成工件夾具系統(tǒng)。工件夾具系統(tǒng)可以在精密接口技術(shù)的配合下，實(shí)現(xiàn)高精度、高效率的安裝，從而保證工件加工的精度與質(zhì)量。

由于復(fù)雜零件往往涉及到不同工位或者不同機(jī)床之間的安裝轉(zhuǎn)換，所以我們需要保證夾具系統(tǒng)能與不同機(jī)床的接口相匹配，因此我們會(huì)通過(guò)使用夾具系統(tǒng)上的精密接口達(dá)到安裝目的，從而避免由于工位或者機(jī)床轉(zhuǎn)換過(guò)程誤差的出現(xiàn)，保證不同工序的加工精度滿足設(shè)計(jì)要求。

通過(guò)主動(dòng)尋位安裝過(guò)程我們可以了解到，在當(dāng)工件需要完成工位或者機(jī)床之間的安裝轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，我們?nèi)匀恍枰貜?fù)動(dòng)尋位安裝工藝，而提高精密接口的精度則成為提高工件工位或者機(jī)床之間安裝轉(zhuǎn)換工藝精度的重要措施。另外，工件工位或者機(jī)床之間安裝的步驟可以分為如下步驟，一是工件在夾具系統(tǒng)中的重新安裝，二是夾具系統(tǒng)在新工位或新機(jī)床上的安裝[3]。

（3）控制尋位安裝工藝誤差的措施。提高精密接口技術(shù)的水平以及精度，有效解決工件由于工位或者機(jī)床之間安裝轉(zhuǎn)換操作所帶來(lái)的精密定位問(wèn)題。確定影響工件位置精度的敏感零件，保證零件處于良好的運(yùn)行狀態(tài)，提高其制造和裝配的精度。消除系統(tǒng)常值誤差能夠有效降低工件安裝過(guò)程中產(chǎn)生了誤差，初始工件尋位與工序轉(zhuǎn)換尋位都能達(dá)到控制誤差、提高精度的作用。

如圖1所示的工件夾具系統(tǒng)，彈性定位板上的四個(gè)定位卡槽的寬度相等，定位孔截面為凸臺(tái)的優(yōu)勢(shì)更明顯，因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)能夠與彈性定位板配合使用。十字形狀定位塊在足夠大的軸向力作用下只在十字槽內(nèi)發(fā)生彈性微形變，從而有效消除了配合間隙，保證了零件的中心位置，將重復(fù)定位精度控制在2μm以內(nèi)。

3 總結(jié)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，無(wú)論是基礎(chǔ)加工手段還是精密加工技術(shù)，都應(yīng)該得到科研人員與技術(shù)人員的重視，并通過(guò)我們不懈的努力，研發(fā)出更多更先進(jìn)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造工藝及精密加工技術(shù)，為我國(guó)各行各業(yè)的工藝發(fā)展提供技術(shù)支持，打破其他國(guó)家對(duì)于我國(guó)的技術(shù)壟斷，提高我國(guó)機(jī)械加工技術(shù)的總體水平，為高精尖技術(shù)的發(fā)展提供助力。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳剛.現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計(jì)制造工藝及精密加工技術(shù)研究[J].南方農(nóng)機(jī)，2019，50（05）：89+94.

[2]梁柱.基于現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計(jì)制造工藝及精密加工技術(shù)分析[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2019（03）：187-189.

[3]苗甫，張淑賢.機(jī)械設(shè)計(jì)制造工藝及精密加工技術(shù)研究[J].山東農(nóng)業(yè)工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2019，36（02）：32-33+41.