先進制造技術與機械制造的工藝若干分析

李向前

桂林長海發展有限責任公司 廣西桂林 541001

隨著科學技術的發展，制造技術和機械制造工藝已經和過去有了很大的區別，為了提升競爭力，就需要加強對先進制造技術和機械制造工藝的研究，推動機械制造行業的穩定發展[1]。

1 先進制造技術內涵分析

制造業在計算機技術崛起之后出現了體系結構的變革，不僅更看重生產效率，同時也朝著實用、節能、高質量、無冗余、全生命周期、環保的方向發展。在生產模式上，從過去的大批量生產，發展到現在多品種、小批量、柔性化等生產模式，生產周期相比過去大幅度縮短，而生產過程則朝著高速、高精密、全自動化、少切削甚至無切削的方向發展，取代了傳統制造業高能耗、高污染、高浪費的生產模式。

先進制造技術的實現來自于計算機和信息技術的高速發展，以及在全球化制造業競爭背景下，人們對制造活動中管理、研發更加重視，催生了并行工程、敏捷制造、虛擬制造、精益生產等等。尤其是計算機技術的高速發展，轉變了制造業原本的發展模式，而且催生了制造技術的全新理念。

圖1 先進制造技術構成

一般情況下，將先進制造技術視為以提高綜合經濟效益為目的技術，該技術以人為主體，計算機技術作為支柱，會綜合利用信息、材料和能源以及相關環保技術進行制造系統的管理，改造傳統制造業的過程，是控制產品整個生命周期的技術。

2 先進制造技術群

2.1 現代制造工程設計技術群

工程設計技術群包括了所有和產品、工藝設計有關的基礎，包括概念設計、CAX技術、DFX技術、動態設計、疲勞設計、模塊化設計、仿真設計、并行設計等等。

2.2 現代制造管理技術群

管理技術群包括所有和管理有關的技術，而且強調在管理中的信息集成和生產模式的創新，在人作為生產主導的模式下，發揮技術在管理中的作用。在先進制造技術中，管理技術群的新技術對制造水平發展影響最大。其中包括了成組技術、精益生產、全面質量管理、管理信息系統、集成技術等等。

2.3 物料處理方法和技術群

該技術群是和物料處理、物流相關的各項技術，與優質生產、高效制造、節能低耗和柔性化生產關系密切。例如對材料的生產工藝、零件的精加工、無切削加工、增材加工、精密加工技術等等，能夠實現特種加工技術、零件自動化生產、車間調度管理等。

3 先進制造技術下的機械制造工藝

3.1 機械制造工藝概述

制造工藝是利用原材料、半成品進行制造，使之成為成品的方法和過程。而機械制造工藝就是將各種原材料、半成品加工成機械成品的方法和過程，是機械工業的基礎。機械制造工藝的流程包括了原材料、能源供應、毛坯和零件成型、材料改性、裝配包裝、搬運和儲存等等。根據功能，可以將機械制造工藝分為三類，首先是對形狀、尺寸、性能、零件位置的加工過程，包括了熱處理、毛坯制造等等；其次是搬運、儲存、包裝等工藝，可以間接創造產品價值；最后是對產品進行檢測、自動控制等不構成獨立工藝的過程[2]。

3.2 柔性制造工藝

柔性制造利用計算機輔助制造技術，將數控機床、加工中心、材料自動儲存、輔助控制裝置都交由計算機統一控制，從而構成柔性生產線。柔性制造中，使用多種工藝方法對某一零件組的加工，比如銑、鉆、攻螺紋等加工，而且在制造過程中能自動改變零件的加工工序。同時，使用柔性制造工藝在生產過程中的容錯性很強，可利用自動變更零件加工路徑的功能，調整加工路徑解決設備故障問題，系統也能根據負荷自動改變加工生產線，減少等待時間。

在機械生產的過程中，可以專門構建柔性制造單元，利用1到3臺數控機床，完成多個品種的機械零件的工藝控制，達到小批量的靈活生產的目的。也可以根據需要擴展柔性制造單元，適應生產規模的需求。機械生產企業可以建造柔性制造工廠，完全利用計算機自動化控制機械加工工藝、物料儲運的全過程。柔性工廠中利用分布式多級計算機系統制定生產計劃、控制日生產進度，以及對相關生產進度和計劃的自動調整，還可以綜合應用機器人技術實現無人化加工。

3.3 精密和超精密加工

精密技工是加工精度在0.1-1μm的加工技術，表面粗糙度在0.1μm以下；超精密加工是加工精度小于0.1μm，表面粗糙度在0.025μm以下的加工技術，也被稱之為微米級加工和納米級加工。在機械制造和生產中，精加工和超精加工對確保機械的精度十分重要，決定了機械使用中的工作精度。

實現精密、超精密加工需要有加工機床作為基礎，為實現超微量切削，則必須配有微量移動工作臺、微進給驅動裝置，以及數字控制刀具角度。切削加工主要使用金剛石、立方氮化硼；磨削加工中使用立方氮化硼、金剛石砂輪；研磨和拋光工作中使用聚酯、鑄鐵等材料作為研具，磨料為金剛石、氧化鋁等等。

精密加工和超精密加工對加工環境的要求很高，需要保證環境的恒溫、潔凈，以及隔絕振動。生產中，溫度應控制在是19.94-20.06℃之間，濕度控制在40%-50%之間，避免濕度過低造成靜電和濕度過高增加生銹；生產環境的潔凈度一般控制在100級，生產當中氣流必須以勻速朝著一個方向流動，并且保持正壓。為了防止振動影響，會將機床放置于地下室，以及使用隔振氣墊[3]。

4 結語

先進制造技術和機械制造工藝對于提升我國制造業的整體水平都有著決定性的作用，政府、企業、科研單位都應該認識到它們的重要性，結合目前國內制造業的發展水平，采取有效的措施，提升機械制造質量和水平，促進制造業的發展。