現代化機械設計制造工藝及精密加工技術

王詩禹

【摘? 要】 為了提升機械設計制造工藝，創新精密加工技術，文章針對現代化機械設計制造工藝及精密加工技術進行研究。研究采用資料收集、文獻資料分析、實例研究等多種方法對機械設計制造工藝以及精密加工技術發展現狀、具體應用以及未來發展進行分析。經研究結果表明，現代化機械設計制造開始應用3D、PLC、VR、納米加工等新型技術，加工效率和精度全面提升。在未來我國機械設計制造工藝要注重技術創新研發，朝智能化方向發展，確保新時期我國機械設計制造領域領先全球。

【關鍵詞】 現代化；機械設計制造；精密加工技術

一、現代化機械設計制造工藝簡要介紹

傳統機械設計制造工藝已經無法匹配新時期社會發展需求，應時代要求，現代化機械設計制造工藝得到了廣泛研究和應用，當前機械設計制造工藝主要包括以下幾種。

（一）技術介紹

3D技術是當前機械設計制造領域中應用的新型技術，該技術對傳統二維平面設計技術進行了突破，有效解決了傳統二維平面圖紙設計不具備空間感的缺陷。在機械設計的過程中，應用3D技術能夠展示三維設計圖，設計者可以在3D模型中觀察設計是否存在問題，并且利用3D模型整改技術對機械設計制造進行整改，從而提升設計效果。目前，機械設計的過程中已經開始應用新型3D軟件。如某機械設計公司成功研究應用Solid Edge軟件，該軟件在機械設計的過程中，建立農機三維模型，利用建模數據對產品進行評估。最后，機械設計時，利用 Solid Edge Simulation 優化設計，有利于提高機械性能和耐用性，同時盡可能降低材料成本。

（二）技術應用分析

3D技術已經在現代機械設計制造生產中成熟應用，以汽車工藝行業為例，已經開始應用3D打印技術完成發動機鑄造。3D打印成型技術可以實現成型工藝，保證各項工藝應用良好完成，提升打印施工效果。以下是對某品牌汽車關鍵零件和結構的3D打印技術應用進行分析研究。

1. 變速箱殼體生產的過程中，采用3D打印技術進行金屬澆模的過程中可以實現三維掃描數據對比，并且對毛坯和成品進行泄漏檢測，確認無泄漏和毛刺之后才可以實施澆筑，從而提升澆筑制訂。通過生產加工研究發現，加工中應用3D加工技術，能使加工生產效率更高，質量精度更高。加工實施的過程中，整個變速箱尺寸為420mm×250mm×130mm，重量10.5kg、使用AC4C材料，整個制作周期為3天，在利用該技術后，非加工面粗糙度為Ra6.3，而鑄件尺寸精度為CT8。

2. 變缸汽缸體加工生產也采用3D打印技術。該結構依舊采用3D打印技術進行三維建模，并且利用三維坐標測量機對模型的坐標進行反復確認，確認坐標精度后進行澆筑和加工。整個加工的過程中，采用3D打印技術的檢測行為對精度進行檢測，確認實際情況完善監督打印，保證各項工作良好。經過加工效果對比研究發現，變缸氣缸加工精度能夠達到CT8，非加工面粗糙度為Ra6.3。

3. 汽車轉向器零部件的加工。對該汽車的轉向器零部件進行加工也采用了專業的加工工藝，加工過程中，零部件重量為34kg。采用傳統鑄造方式一般為熔模鑄造，此種方式需要經過修蠟、澆筑、沾漿等多道工藝，工藝復雜，并且每個工藝在加工的過程中至少要應用5～6次，導致加工受到影響，整個加工的過程中，加工工藝受到的影響極大，不利于專業化的加工管理。而采用3D打印加工技術之后，整個加工工作更加受到重視，整個加工的過程中，將留長縮短為砂型設計、打印以及金屬液澆筑等多個模塊，縮短了加工工藝的生產周期，同時也能夠利用3D技術輸出數字文件，方便加工修改，提升加工快速響應更改速度，實現快速調試和控制，保證加工更加高效。通過對比分析發現，采用3D加工技術，零部件加工精度和效率有所提升，加工速度提升2倍，加工達到CT8級別，符合加工要求。

二、現代化機械設計制造工藝的應用優勢

通過上述研究發現，現代化機械設計制造工藝在機械制造領域已經全面應用。與傳統的工藝相比，現代化機械設計制造工藝具有絕對優勢，在現代化機械制造領域具有無可替代的作用。

現代化機械設計制造工藝在機械生產中應用具有提高機械生產效率的優勢。經過研究發現，機械制造領域已經開始推廣應用PLC、人工智能等多種新型加工技術，新技術與傳統人工或者半機械加工技術具有高效率優勢。以工業生產PLC技術為例，該技術一般應用于機械零件加工，可以實現全自動機械零件加工，加工中應用PLC技術實現了零部件和關鍵機構的精密切削、精密研磨，提升加工精度，滿足客戶需求。另外，部分機械加工制造利用PLC新技術已經形成機械設計制造加工生產一體化流水線，解決了傳統分散加工模式下零件運輸和組裝浪費時間的問題，工農業機械生產制造效率有了很大提升。

現代化機械設計制造工藝降低了生產成本。現代化制造加工工藝的應用可以實現精細化加工。精細化加工之后，機械設備零部件精度更高，故障率有所降低，提升了機械設備的使用壽命，從而控制了維修和維護成本，實現了總體成本節約。

三、精密加工技術工藝的現狀分析

（一）精密加工技術工藝簡要介紹

精密加工技術也是現代機械制造生產中應用的新型技術。現代化工農業生產開始精細化生產，精細化生產也要求機械本身具有精細化特點。因此，現代化精密加工技術開始廣泛應用于機械制造生產。通過文章研究發現，現代機械設計制造過程中，常見的精密加工技術包括納米加工技術，SPDT技術以及CCOS技術等，以下是對多種精密機械加工技術進行研究。

1. 納米精密加工技術

納米精密加工技術是以納米技術為基礎的一種新型機械生產加工技術。該技術在應用的過程中，利用納米精密材料進行加工，從而提升微型結構的加工精度和效率。經研究發現，現代納米精密加工技術廣泛應用現代化機械電子設備加工領域，加工精度可以達到0.1—100nm，完全符合工業發展要求，對機械生產制造發展也有著重要的意義。

2. SPDT精密加工技術

SPDT精密加工技術在現代化機械制造中應用非常常見。該技術起初是由美國研發，該技術在機械生產加工的過程中，能夠完成微小曲面的快速加工，提升機械生產加工效率。傳統機械制造加工技術在應用的過程中，通常對微小曲面加工無能為力，加工精度達不到標準，影響機械總體質量。而在應用SPDT精密加工技術之后，該技術能夠實現高精度的零部件加工修改。面型精度峰谷值（Peak to valley，PV）達到0.25μm，表面粗糙度Ra 7.6nm。精密加工技術應用后使生產完全滿足機械加工需求，符合現代機械生產加工標準。

3. CCOS精密加工技術

CCOS精密加工技術也是現代機械制造中應用的常見高精度加工技術。該技術是利用計算機完成光學表面控制，從而實現零件的綜合加工。機械加工實施的過程中，利用CCOS精密加工技術能夠提升面型加工精度。實踐研究發現，CCOS精密加工技術在機械生產加工中應用，其面型精度可以達到0.04μm，加工表面粗糙度Ra小于5nm。目前，該技術主要應用醫療機械設備的加工。

（二）精密加工技術工藝應用優勢

精密加工技術與傳統的加工技術相比最主要的優勢是提升機械加工精度，使機械設備零件尺寸更加精細，減少傳統機械裝備尺寸不精細而存在的磨損問題，影響到了精密加工效率。而實際上，精密加工在機械設計制造領域中應用正在促使機械裝置微型化。傳統機械裝置較大，不易搬運、維修困難，同時也在生產中造成諸多不便，更重要的是大型裝置能耗較高，不符合節能環保理念。而在廣泛應用精密加工技術之后，可以利用精密加工技術將機械設備的尺寸減小，使機械設備微型化，從而助力了機械設備全面發展。

（三）精密加工技術工藝發展方向探索

當前精密加工技術已經是機械生產制造領域不可或缺的技術之一。因此，機械生產領域開始重視精密加工技術的全面發展。例如，除了上述幾種精密加工技術，機械設計制造領域更是已經全面應用多種加工生產工藝。相關專家在對SPDT和CCOS精密加工技術進行研究后提出了SLP以及MRF等新型精密加工技術，以上兩種加工技術也是面形誤差控制技術，實踐研究發現，該技術在應用的過程中，能夠將面形誤差降低為0.01λ，真正實現高精度加工，促進了工業生產發展。

四、現代化機械設計制造工藝及精密加工技術發展建議

現代化機械設計制造對工藝的加工效率和加工精度有著更高的要求，尤其是在現代化社會發展背景下，對工農業的機械生產要求更高，機械設計制造需要朝新方向發展。相關部門、企業以及有關專家都應該重視機械設計制造發展，把握機械設計制造工藝的發展方向，探索多條路徑以促進技術發展。

第一，相關部門應為機械設計制造工藝發展指明方向。我國機械設計制造工藝目前還落后于發達國家，部分關鍵技術未實現自主化，從而導致我國機械設計制造成本較高。同時，國家技術部門應該采取多項措施促進機械設計制造工藝發展。相關部門可開展自主研發，組建機械設計制造工藝研究團隊，針對我國機械加工制造技術進行研發和創新。此外，有關部門可以出臺相關政策，支持機械企業進行技術創新研發，有關部門和企業建立聯合技術研究體系，實現我國機械制造關鍵技術的自主化，縮小與發達國家的技術差距，降低技術成本，從而保證生產達到最佳效果，提升生產質量。政策方面，建議我國有關部門可以為機械設計制造企業的技術研發給予一定的補貼，包括技術補貼和資金補貼，使二者資源有效融合，以便快速研發機械設計制造新技術。

例如，我國福建泉州市為加強機械制造技術研發，制訂了《2023年泉州市加快機械裝備產業發展專項申報指南》，該指南中明確規定智能制造試點示范項目補助涵蓋了三個方向。其中，獲評國家、省級智能制造示范工廠的項目，分別給予一次性100萬元、50萬元獎勵；獲評國家智能制造優秀場景的項目，一個場景給予一次性20萬元獎勵，累計最高不超過60萬元；獲評省級智能制造優秀場景的項目，一個場景給予一次性10萬元獎勵，累計最高不超過30萬元。通過不斷地鼓勵創新，為區域內的機械生產技術研究打好基礎，有利于激發技術研發動力，促進機械設計制造技術全面發展。

第二，機械設計制造企業應該明確自身責任。在市場化發展背景下，掌握核心技術就是掌握市場命脈，保證企業獲取收益，長遠發展的核心。因此企業自身也需要成立技術攻關部門，針對PLC、智能化機械制造、精密加工技術等重點工藝進行研究，力爭做到技術創新。同時也要有技術專利意識，在研發成功新技術后立刻申請專利。企業在研究新型機械制造加工技術的過程中，應該從市場和社會發展兩個角度創新。此處特別建議國有企業在研發新技術的過程中，一定要重視自身的社會責任，明確自身立場，以為人民服務為宗旨，展開機械化制造加工技術創新研究，確保機械化制造加工技術快速轉化為社會型技術，造福于我國社會，為工農業生產助力。

第三，有關專家在機械設計制造工藝和精密加工技術研究的過程中要樹立宏觀目標，以回報社會、熱愛創新、熱愛祖國的信念開展技術研究，在獲取技術攻關的同時，也應將技術回饋于社會，以促進我國機械制造行業發展為核心目標。

五、結語

現代機械設計制造工藝和精密加工技術是機械生產加工的核心技術，對未來機械領域發展具有重要意義。通過本研究，提出了多種新型技術，并對技術發展進行了展望，希望能夠對我國機械設計制造工藝和精密加工技術發展有所幫助。