机械制造工艺及精密加工技术

肖攀1,李强2

1、肖攀：凯临钒机械（杭州）有限公司，浙江省杭州市，310000

2、李强：北京精雕科技集团有限公司余姚分公司，浙江省宁波市，315000

摘要：随着我国经济的高速发展，机械制造行业在智能化技术的支持下不断革新。当前机械制造使用的现代化工艺和生产使用的相关技术都以智能化和自动化为基础，使得整个制造生产的技术水平有了质的提升。

关键词：机械；制造工艺；精密加工

引言

现代的机械制造业技术在整个我国汽车工业快速发展的过程中始终发挥了着它十分广泛重要的重要作用,机械现代化制造已经给现代化人们日常生活需要提供起了最坚实有效的科技保障技术基础,推动社会经济发展。近年来,现代工业机械整体制造设备工艺设计与开发技术水平又有一个很大提升,制造工艺质量优良,制造效率高,可以全面满足市场经济需求。

1研究背景和研究现状

现代机械制造技术在20世纪80年代提出，已有半个多世纪的工作基础。它源于手工制造技术，后来随着技术的发展逐渐通过机械制造代替手工制造，不仅提高了产品生产效率，而且提高了产品生产质量，减轻了劳动力的体力负荷。迄今为止，先进的机械制造工艺将电子、信息、机械、材料以及能源等方面的技术结合并集成，以满足预期的功能需求。

1.1　现代机械制造工艺发展史

工业发展前，人们使用最原始的纯手工制造，效率低，人力成本高，需要大量劳动力。在缓慢的发展过程中，为了追求高效生产，流水线制造逐渐出现在制造过程中，可以实现大规模生产，加快产品生产，减少工作量，但仍需要大量工作。随着科技的发展与进步，智能制造逐渐取代体力劳动，同时产品的制造水平逐步提高，大大保证了产品质量，但生产手段变得越来越复杂。随着计算机科学的发展，机器制造变得更加智能化，生产模式得到了极大优化，使得机器由计算机设备控制进行制造。机械制造技术的发展离不开前人对现有技术的不断研究。机械制造工艺发展到现阶段，通过各种高科技技术的集成和计算机的完全智能化大大减少了劳动力。

1.2　精密加工技术发展现状

20世纪80年代中期，我国研发了世界一流的精密机床及其零部件，大大提高了制造水平。我国大力发展精密加工技术，极大地提高了我国的尖端技术和国防水平。进入21世纪，精密加工技术被广泛应用于航空航天、电子信息等领域。随着各行业的不断发展，人们对各种高精度部件的要求越来越高，推动了精密加工技术的发展。目前，我国开发了更多的精密机床、加工设备和零件，不断发展新型精密机械加工技术。

1.3　现代化机械制造技术与精密加工技术的联系与特点

现代化机械制造技术具有广泛含义，不仅包括传统机械加工技术的创新创造，也包含现代化数控精密加工技术，其中精密加工技术已经逐渐成为机械加工的新兴方向。对于现代化机械加工流程而言，每一个环节都至关重要，一旦某一环节出现问题，会对机械加工的成品造成连锁影响。精密加工制造与现代化的机械制造工艺技术息息相关，涉及数控技术、尺寸识别与检测、自动化控制等多个学科内容。因此，精密加工制造技术作为现代化机械制造加工工艺的重要内容，需要不断开发高新技术，实现现代机械制造工艺和精密加工技术的全球化。

2机械制造精密加工技术

2.1　精密磨削技术

精密磨削技术精度精准，能得到亚微米级别的尺寸，可有效保障机械产品的制作质量和制作水平。技术人员在应用精密磨削技术时，主要借助金刚石磨粒砂轮实现操作，需保障砂轮平均粒径在3mm左右。应用280mm的硅片集成系统开展加工和制造时，应使金刚石砂轮或者光整加工处于同一个水平面。硅片经过精密的磨削和打磨后，能有效降低硅片表面的粗糙度，将其控制为0.8μm。此外，机械产品平面度也会随之降低，变为0.3μm，有助于提高产品加工的制造精度。一些工厂在应用精密磨削技术时采用了超精密静压导轨技术，使得液压油由外部液压动力系统传输到每一个液压滑块内，且每一个滑块均配置了6个轴承座，借助高压油支撑滑块使其均匀悬浮在滑轨上。随着切削力度的逐步增大，轴承座内的油压力逐步增加，可实现自动补偿功能，保障切削力和油压的支撑力维持一定的平衡。循环后的液压油由滑块端以正常的状态回流到油箱中，可以重复使用。

2.2精密拉削技术

齿轮和传动轴对加工的要求较高，主要涉及连接强度和安装后的运行情况，因此需高度重视齿轮内花键的细节加工。控制位置精度时，需要采用精密的拉削工艺。精密拉削时应分析渐开线内花键分度圆和齿轮内孔间存在的同铺度要求，采用不同的拉刀结构开展精密拉削。例如：针对导向和齿轮内孔在加工的各个环节产生的接触进行全面分析。通过了解这两个环节产生的精度，可以实现对同轴度的控制。此外，可以使用一套由后导向套、工件固定座以及前导向套等形成的夹具，采用内定位的方式使拉刀和夹具相互配合，从而有效控制和积极应对拉刀后导向带产生的影响。

2.3　精密研磨技术

精密研磨技术能提高机械产品研磨的质量和精度。技术人员在开展激光反射镜的抛光处理时，应采用精密研磨技术。技术人员做好抛光处理工作后，开展反射镜表面的镀膜工作，保障产品的加工平面度可以控制在0.048μm，产品表面的粗糙度可以控制在0.81μm，反射镜的反射效率可以控制在99.80%。技术人员借助抛光机对陶瓷轴承球进行精密研磨，使得陶瓷轴承研磨精度控制在0.1μm。汽车机械制造领域中，研磨余量需要进行有效控制，可以结合不同研磨余量对动环粗糙度和平面度产生的影响进行合理选取。

3机械制造加工当前在工艺设计环节存在的主要问题分析

3.1加工设备的精准度无法有效保证

机械零件的精准度过于依赖加工设备自身的精准度，如果加工设备的精准度不符合标准，零件的精准度也就无法得到有效保证。此种问题出现的原因相对较多，例如生产设备没有定期维护保养，从而导致精准度逐渐偏差；再比如进口加工设备由于专业技术能力不符合标准，同时对精准度无法实现正确精准的校正；再比如一套设备同时在多种不同的工厂中实现来回流转，精准度很难得到有效保障。同时，一部分机械制造企业不具备较为严格科学的审核校验机制，不仅没有专业性的审核队伍，同时在监督层面也缺乏科学性的管理机制，致使设备自身的精准度无法得到有效保证，导致产品质量也出现了一定的问题。

3.2加工方式和工序顺序选择不合理

例如：套筒部件在单件加工制造环节应用电火花的加工方式，滑槽定位锥坑的深度和表面的粗糙程度都能够得到有效保障。但是，批量化生产期间，如果再应用电火花的加工方式，必然会产生一系列问题，具体如下：

3.2.1电极消耗，成本开销加大

使用黄铜将滑槽的形状当做电极，对少量套筒完成加工之后，电极会产生磨损的问题，滑槽的形状与表面粗糙程度无法达到设计标准，为了保证加工制造环节的质量，电极就会变成消耗品，成本就会随之增加。

3.2.2加工制造周期被迫增加

此种零部件属于不锈钢材质滑轨，主要应用电火花加工制造的方式制造一个滑轨，大概需要耗费2~3d，对后续装配和调试都会形成不利影响，导致生产制作周期不断延长。综上，针对此种零部件，可以选择应用工艺孔加工定位锥坑的方式，在滑槽内部径孔中完成加工操作，能够合理减少加工成本、制造周期。

3.3涉及自身存在缺陷

长期以来，一部分设计只单纯思考了功能，对于加工没有重点关注，导致加工期间需要额外增加大量的夹具和辅助工具，导致加工成本、时间急剧上升。同时，机械制造企业对于机械产品提出的要求，通常指重点强调产品精准度，对于产品的工业设计几乎忽略不计，导致大部分企业制造出的产品外观庞大、本质粗糙，有极大的上升空间。

4现代工程机械设计制造技术工艺方法与应用精密零件加工方法技术的应用

4.1在航空航天领域的应用

随着我国航空航天业的不断发展，机械制造工艺与精密加工技术发挥重要作用，特别是数控机床工艺，其可以有效缩小航天零部件生产误差，具有较高的精准度。由于航空航天相关零部件的加工成本较高，从原材料开始价格就普遍较高，工艺要求严格，相关零件需要性能好、质量高。传统机械制造工艺精准度较低，无法满足航天航空业标准要求，且在加工过程中可能会破坏原材料，造成大量成本支出，减低经济效益。应用数控机床工艺可以避免此类问题，将操作步骤以及数据输入到电脑中，利用编程控制系统，通过相对简单的操作，技术人员结合自身专业能力，可以降低复杂工序难度，科学设计对应程序功能，提升零件加工水平。在航空航天领域中，机械制造主要有两个方面：飞机制造、航天器制造。这两方面对于制造工艺精准度和效率的要求都很高。高速数控铣床是加工航天零部件的主要设备之一，如制造起落设备过程中，飞机起落零部件制造需要使用强度高、韧性好的钛合金作为原材料，此类材料较难加工。应用数控铣床配合其他设备系统，可以降低加工难度，航空航天零件中使用铝合金材料，厚度较薄，通过应用高速切割工艺可以实现快速加工。

4.2在汽车制造领域的应用

汽车制造领域中，一般情况下，大部分零部件都需要大批量生产制造，对加工数量和质量的要求都较高，很多企业应用模具成型工艺满足生产需求。模具成型工艺生产的零件强度和硬度较高，使用性能好，零件品质优。应用冲压模具成型工艺加工零件，能够降低加工成本，提升制造精准度。该技术缺点是需要人工参与操作，冲压操作不当可能会带来一定危险性，相比之下操作安全系数低。冲压模具成型技术从设计阶段到加工阶段都要求较严格，如果模具存在问题，则生产出的零件质量难以保证，对企业生产效率有很大影响。近年来，快速成型工艺逐渐代替传统模具制造方式，快速成型工艺通过直接或间接制模方式实现技术应用。直接制模技术是在基底处放置粉末，压实后利用激光烧结工艺，反复操作程序，从而加工成型零件，此技术在国外应用比较广泛；间接制模工艺及应用硅胶膜，使用RP技术制造母模之后，浇灌硅橡胶，待固化完毕后再分离出硅橡胶并制作出母模，完成模具制造。将母模剖光之后才能够投入使用，避免对模具质量控制产生任何影响。此制造工艺生产成本较低，精准度较高。

4.3加强工艺设计能力建设

工艺是设计与制制造的桥梁，工艺技术文件涵盖了产品设计与制造的绝大部分信息，是企业最核心的数据资源，指导并控制产品生产，关系到产品的质量、成本、制造周期及生产效率等。设计工艺文件是机械工艺工程师最基本、最核心的技术能力，随着现代制造业向自动化、智能化的转型升级，工艺工作者必须与时俱进，提高自身的专业素养，在掌握制造工艺基本原理和专业知识的基础上，加强工艺文件设计能力，设计精湛的工艺文件，打造精良的制造技术。工艺技术文件内容点多面广，加强工艺技术人员设计能力建设，高屋建瓴地引领制造工艺发展必须从多方面开展：一是加强图纸的认知能力，了解产品结构、功能，设计原理，装配要求等；二是加强制造设备的认知能力，熟悉设备的加工能力、加工范围与加工精度，根据零部件的图样与技术要求，选择加工方式，匹配适宜的加工设备；三是加强刀具的认知能力，刀具类型与刀片材质种类繁多，依据加工材质、加工轮廓、加工精度等选用合理的刀具与工艺参数。

结语

综上所述，在我国工业发展之路中，机械制造工艺和精密加工工艺发挥着重要作用，二者相互配合，相辅相成才能够提升生产效率。结合工业发展现状，应投入更多研发精力用于新技术开发和研究中，创新技术满足生产需求，提升企业综合竞争力，完善生产程序和系统，提升生产水平，提升企业经济效益。

参考文献

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