机械设计与精密加工前沿技术研究

孟繁简 沈阳职工大学

一、现代化机械设计制造工艺发展现状

随着现代化工业的不断深入发展，我国机械制造设备与工艺越来越先进，不论是机械设计、产品研发，还是精密加工能力都取得了较大进步，逐渐成为国民经济的基础产业与支柱产业。从整体情况来看，中国制造业的发展态势良好，具有一定抗击能力，但仍然存在一些问题，比如说，精密加工技术落后、焊接技术不横竖、产品自主开发能力以及创新能力薄弱等，严重制约了传统制造业的优化与升级。基于此，我国研发人员应重视机械设计创新，在精密加工技术上投入更多精力，为科研成果转化创造良好环境。

二、我国现代化机械设计制造工艺的主要特点

（一）引入了人工智能技术

大数据时代的来临，人工智能产业发展迅猛，相关衍生产品层出不穷，比如AI系统、智能机器人等[1]。中国现代化工业建设在发展的过程中也引入了各类先进技术，人工智能就是很重要的一种。机械设计与人工智能的有效融合，加速了我国制造产业走全面自动化道路的步伐，工作人员只需在系统中事先输入好各类技术参数，智能系统便可以自动开展统计分析与决策制定。人工智能的应用，可以有效降低人工劳动强度，提高机械制造的生产效率与生产质量，为企业创造更高的经济效益。

（二）更注重工艺精密度

现代化机械制造技术被广泛应用于航空航天、军工国防、轻工化工、医疗设备等多个领域，这些领域对于产品质量要求较高。在机械设计阶段，应对设备工艺以及加工精密度给予高度重视，以满足市场需求，大力发展机械制造产业。

（三）引入了环保概念

传统机械加工工艺会产生大量的粉尘等污染物，对环境造成污染，与落实可持续发展观的要求不符。因此，随着科技的创新发展，机械制造工艺逐渐由粗放向精细化转型，开始向绿色机械加工发展。自党的十八大以来，以“绿色发展，扮靓美丽中国”的指导思想深入人心[2]，现代化机械加工产业贯彻绿色发展的决心坚定，为装备制造业的可持续发展奠定了坚实基础。机械加工产业应专注节能降耗，积极引入绿色生产技术及加工工艺，不但探索、创新生产模式。

三、现代化机械设计制造工艺的应用

（一）设计机械方面

现代化机械设计内容繁杂，与热能、电能的应用有着紧密联系。在传统的机械设计过程中，设计人员大多数使用二维图，机械产品的设计细节无法得到全面、细微的描述，为机械产品的加工与使用埋下安全隐患。面对上述问题，工作人员应使用CAD、UG、Proe等机械绘图软件，绘制三维立体图，弥补平面图的短板，详细标注机械产品的内部结构与相关尺寸。三维制图软件，通过建模全方位体现机械设计工艺，可以直观发现设计瑕疵，高效避免机械设计错误。与此同时，还可以在三维模型与二维平面图之间自由转化，实现无纸化办公。当下，CAD等制图软件已经在机械设计领域普及，机械设计人员在产品设计后，可以通过模拟测试等手段，检测设计模型是否符合制造标准，在满足相关生产需求后，方可下发车间，投入生产加工。

（二）制造机械方面

以自动化数控为例，首先在CAD软件中进行设计制图，针对零件、工艺以及排版等制定设计方案并进行最优化选择，生成效果图后，再将设计图纸导入CAD中。紧接着利用DXF编辑图纸，利用自动生产功能批量生产图纸[3]。此时，可以通过仿真技术在电脑中展示设计图，并获取相关技术参数，模拟机械加工工艺轨迹，针对设计瑕疵对模型进行微调。在机械加工的过程中，设计人员可以利用设计软件及时订正修改生产流程，检验软件精确性。需要注意的是，如无特殊情况，原则上不可轻易更改设计。

四、精密加工技术

（一）精密切削

精密切削技术对加工设备的机密性要求较高，主要应用于各类中小型机械零件加工中。在具体施工过程中，应借助机床等机械设备，通过定位技术，提高产品加工效率与加工品质。

（二）超精密研磨

超精密研磨技术在机械制造中，主要应用于加工集成电路基板硅片领域。由于硅片具有精细特征，对机械加工技术与加工工艺的要求非常高。因此，在借助超精密研磨技术的同时，还应采用原子级抛光技术来配合。就目前而言，传统的抛光技术显然已经无法满足集成电路基板硅片的使用需求。随着科技的进步，现代化信息技术已融入到工业生产的方方面面，技术人员研发了各类研磨技术以及研磨工艺[4]，并在超精密研磨技术中获得了广泛应用，为我国精密加工产业的可持续发展提供可靠推助力。

（三）纳米技术

近些年，微纳米技术蓬勃发展，超细微技术在微小型零件加工中得到广泛应用。微纳米技术的应用，促进机械设计目标向精细化发展，生产出的精密仪器受到社会高度认可。同时，还有助于提高机械加工效率，保障产品品质，推动装备制造业向智能化、信息化、高效化发展。

（四）模具成型

模具成型是影响中国机械制造业长远发展的重要因素之一，该技术普遍应用于电气模具零件领域。为全面发挥模具成型技术的优势，提高模具产品性能，相关技术人员应积极引入先进技术，不断优化工艺流程，切实可靠地提升产品质量以及加工精密度。

（五）微细加工

随着微型电子元件的大范围应用，我国的电器电子行业基本被微型体系电子元件占领。机械加工产业也在不断发展微细加工生产技术，结合电子产品迭代更新的速度与频率要求，合理规划电子产业零部件市场的终极目标。机械设计人员应与时俱进，着力于微细加工技术的优化与升级，遵循各行各业在微型精密零件等领域的加工标准规定，有效提升产品制造工艺质量。

五、结语

综上所述，在机械设计与加工过程中，相关技术人员应注重机械工艺技术的创新，实现机械设备与新型生产技术的有效融合，合理利用精密加工技术，不断提高中国制造的生产效率以及产品品质。