精密加工技术在机械设计制造工艺中的应用探究

王欣

沈阳机床股份有限公司 辽宁沈阳 110142

1 现代机械制造工艺及精密加工技术的作用

机械制造工艺及精密加工技术是现代机械制造行业的重要组成部分，也是推动机械制造行业自动化发展、智能化发展、绿色化发展的重要措施，对提升机械产品的制造水平，完善机械加工中的不足之处，推动精密加工技术水平的提升等具有重要意义。随着经济发展水平的不断提升和科学技术的大力发展，机械制造行业不断地创新与升级，其中精密加工技术的不断升级与完善，为我国机械制造行业的发展提供了很大帮助。一直以来机械制造行业的市场需求量都很大，而且机械制造产品的更新与换代速度比较快，这对产品质量提出了非常严格的要求。因此，现代机械制造行业必须不断进行发展模式及产品工艺技术的创新，其中机械制造工艺及精密加工技术的升级与完善，使得产品品质、规模、精细化程度等都得到了很大提升，更好地满足了市场需求。可见，在现代工艺发展过程中，机械制造工艺及精密加工技术的作用举足轻重。

2 现代机械设计制造工艺以及精细加工技术的含义

2.1 现代机械设计制造工艺

现代机械设计制造工艺的特点就是现代化，也就是科学技术发展的产物，它的特点就是自动化。这种制造工艺的应用成为了中国生产领域的发展关键点，极大地推动了机械制造业的发展。现代机械设计制造工艺的应用能够节省成本，提高生产效率和质量。现代化机械设计制造工艺包含两部分内容，一部分内容是应用在中小规模机械制造，从而实现自动化生产；另一部分内容是切削技术，主要应用在加工机器和通过特殊的切削工序对加工机械元件内部进行切削[1]。与传统的机械制造工艺相比，现代机械设计制造工艺融入了时代发展的产物，那就是信息化，数字化，智能化，实现了生产过程中的自动化，同时还能够做到机械和工艺设计，维修和检测的一体化发展，节省了各种成本的投入。此外，随着人们节能环保意识的不断提高，在制造机械工业发展的过程中也出现了更高的要求，需要实现可持续发展。现代化机械设计工艺的优势主要体现在三个方面。首先提高了机械制造的效率，节省了生产产品的时间，能够为企业获得最大化的经济效益。其次，现代技术在生产过程中的应用减少了劳力成本的投入，也提高了生产的安全性。最后就是推动了行业的技术创新发展，在生产的过程中不断地吸收创新元素，对技术进行改革，推动了机械生产的高质量，高效率发展，推动行业的可持续发展。

2.2 精密加工技术

精密加工技术的特点就是精确和细密。对于行业的发展来说，自身的竞争优势来自于产品的精益求精。尤其是机械制造行业，对于零部件的要求是非常高的，需要做到更加细致和精力。精密加工技术满足了机械制造的发展需要，同时也促进了机械制造行业的发展。现代社会对于精密加工技术的关注是非常高的，而精密加工技术不仅应用在机械制造行业，在科研领域也发挥了非常重要的作用。精密加工技术，不仅提高了生产的精确度，同时也提高了生产原料的效率和质量。而如何更好地发挥精密加工技术的优势，在生产环节中有效合理的应用，也是一个值得探究的问题。这个问题和我国设施意识是息息相关的，高质量的产品离不开强大的硬件设施支持，而设施建设就显得尤为重要。对于工厂或者企业而言，在发展的过程中不仅要重视自身的品牌效应，重视产品的知名度和质量，有效地对设施设备进行建设，节约成本，同时在产品的发展过程中加入创新元素，引入新技术，推陈出新[2]。

3 现代机械制造工艺及精密加工技术的特点

3.1 关联性

现代机械制造工艺及精密加工技术的所有工作环节都是互相影响、相互制约的，共同服务于工业现代化建设。比如，机械制造工艺及精密加工技术同时作用于产品的研发、生产、销售、服务等多个环节，只有保证各项工作环节之间的紧密联系，才能提高工艺产品的加工质量，提高机械制造行业的经济效益与社会效益，在现代机械市场的发展中占据更多的市场份额。

3.2 系统性

现代机械制造工艺及精密加工技术当中应用了非常多的高新科学技术，不仅提升了生产工艺、生产质量，也极大地节约了产品的生产成本，提高了生产效率。目前在现代机械制造工艺及精密加工技术中应用比较普遍的有计算机技术、网络技术、自动化生产技术、可视化技术、传感技术、卫星定位技术等，这些高新科学技术在现代机械制造工艺及精密加工技术当中的应用，大大提升了机械制造水平，提高了机械制造行业的发展速度。而现代机械制造工艺及精密加工技术的系统化发展，也使得各种新技术的应用毫无障碍，应用水平极高。

3.3 全球性

在当前全球经济一体化发展的大趋势下，我国迫切想要在国际市场上占据更多的市场份额，而现代机械制造工艺及精密加工技术的发展则需要遵循全球性的原则，从发达国家积极吸取和借鉴相应的技术经验，不断创新与完善自身的不足之处，以提升我国机械制造行业的现代化发展水平。

3.4 高效性

与传统的制造工艺及加工技术相比，现代机械制造工艺及精密加工技术在工艺理念、手段等方面进行了非常大的革新，而各种高新科技的应用，也逐渐实现了自动化、智能化的机械制造与仪器加工，极大地提升了生产效率和生产质量，可以在短时间内实现大规模的生产，有效规避了传统机械制造与加工中的人工成本，符合现代化机械制造市场的需求。

4 现代机械制造工艺类型

4.1 气体保护焊接工艺

气体保护焊接工艺是以电弧为热源、以CO2气体为被焊接物体的保护介质的焊接工艺，这种焊接工艺需要依靠焊丝与焊件之间的电弧融化金属，在焊接过程中，焊丝自动送丝，CO2气体利用自身的特点在电弧周围形成一层保护层，起到分割电弧与空气的作用，可以有效减少焊接过程中有害气体对焊接造成的危害，提高焊接的安全、稳定性，有助于实现焊接过程的机械化和自动化。这种焊接工艺具有以下特点：第一，焊接成本低，由CO2气体工业生产的副产品，来源广泛、价格低，是手工电弧焊的成本的一半。第二，生产效率高。气体保护焊接工艺焊接过程弘采用的电流密度达到200A/mm，是手工电弧焊的10 倍-20 倍，熔深是手工弧焊的2 倍-4 倍，低于10mm 以下的钢板采用不开坡口焊接，焊丝自动送丝、熔化速度快，工作效率是手工弧焊的2 倍-4 倍。第三，焊接变形小。由于焊接过程中，以CO2气体作为保护介质，焊接的电弧热相对集中，加热面积小，气体具有冷却作用，因此焊件焊接变形小。

图1 二氧化碳气体保护焊工

4.2 电阻焊工艺

电阻焊工艺是将焊件置于正负电极之间，并连通电源，施加压力。通过电流接触，将被焊件表面的表面以及附件产生的电阻热效应进行熔化，让金属与其融为一体的焊接工艺。电阻焊一般使用两层板材的焊接，超过两层以上的材料，电流和热量的分散导致焊接点温度不够，从而影响到焊接效果。电阻焊接工艺具有以下优点：第一，操作简单，有助于实现机械化和自动化生产，极大地改善电工的工作环境。第二，生产效率高，电阻焊接过程中采用电极熔化，不会产生有害气体和噪声，是一种环保公益，可以实现大批量生产。第三，焊接成本低，电阻焊工艺不需要添加焊接气体、焊丝、焊条等金属材料，以及乙炔、CO2等气体。第四，焊接质量稳定，电阻焊接工艺加热时间比较短，热量集中在正负极电源之间，加热应力和变形应力比较小，焊接后不需要对焊接物体进行校正处理[3]。因此，电阻焊工艺被广泛应用在航天航空、汽车、船舶等现代机械产品制造领域。

4.3 埋弧焊接工艺

埋弧焊接工艺是在焊剂层下燃烧电弧进行焊接的方法，这种焊接过程无烟尘、弧光、焊接质量稳定，因此是压力容器、箱梁结构等钢结构生产环节主要的焊接方式。埋弧焊接可分为自动焊和半自动焊两种形式。埋弧自动焊是将电弧燃烧、送丝、电弧焊接移动等过程采用机械设备自动完成，不需要人工辅助。埋弧自动焊具有以下优点：第一，生产效率高。埋弧自动焊所使用的焊丝长度为50mm，不会因电流导致焊条药皮发红等问题，可容量大的弧焊变压器，电流是手工焊的5 倍-10 倍，焊接的熔深大，提高了焊接生产效率。第二，焊缝质量高。由于焊接没有烟尘、弧光，焊接熔池比较完整，焊接过后，焊缝金属杂质比较少，从而可以获得质量稳定的焊件。第三，改善了焊接工作环境。埋弧自动化的弧光在焊剂层下，不会产生烟尘与弧光，有助于改善焊接环境。但是这种焊接工艺适合水平或者倾斜度比较小的焊缝；埋弧半自动焊需要手工配合，采用软管自动焊，通过弯曲的软管将细直径的焊丝送入熔池，这个过程中的焊丝是自动送丝，电弧移动需要人工完成。埋弧自动焊可以代替自动焊焊接一些弯曲或者比较短的焊缝，一般用于角焊缝或者对接焊缝。

5 现代机械的精密加工技术

5.1 精密切削技术

精密加工是指机械制造过程中通过提高其精度对其加工进行改善，从而提高相关工程的整体质量，一般情况下，其会将精度控制在1-0.1 微米之间，这样能够实现精密加工。在当前阶段机械的加工中采用精密加工技术，在众多的精密加工技术之中，精密切削技术是相对比较常见的技术之一，这种技术能够通过一起对材料进行操作，并将其调整至合适的尺寸比例，以此达到精密加工的目的。在当前机械制造的过程中，通过精密切削技术可以有效提高相应设备的工作效率，使其工作效果有所提升，促进企业的全面发展。

5.2 微细加工技术

微细加工技术主要是面向当前一些比较新进的产品，而且它相对比较适用于一些体积较小的产品之中，能够对其零件进行全面加工，传统的精密加工并不能满足于当前一些细小的零件操作，从而使得设备的生产效率受到一定的影响。但是通过微细加工技术的导入，其能够有效提高其使用效率，并且还能运用加工一起实现细微的加工，从而提高一些细微零件的改善，以此提高设备的运行效率，降低设备能源的消耗，进而改善设备的性能和功能，推动该行业的持续发展。

5.3 精密研磨技术

精密膜炎技术其是通过其他工艺型形成的一种工艺手段，其能够达到原子抛光的目的。在当前阶段，精密研磨技术作为一种集成技术，它通过相应的电路和硅片进行结合，从而实现全面的加工。在整个加工过程中通过相应的设备仪器实现各项操作，将其粗糙度控制在2nm 以内，并进行研磨和抛光。随着科学技术的不断发展，精密研磨技术取得较好的进步与发展，随着时代的不断发展其能够运用在很多的领域，而且在当前的机械加工领域中其具有较好的发挥空间。

5.4 纳米技术

纳米技术是当前阶段科学技术最新的产物，在当前的时代发展中能够将响应的技术与物理理论进行结合，从而使得纳米技术得到较好的突破，并能够运用于更多的领域之中。在当前精密加工过程中纳米技术能够实现一些比较特殊的加工。例如在针对一些特殊的材料加工时，能够将其更加精细的进行处理，并达到纳米级别，从而实现全面的信息储存，这对于机械制造而言具有较好作用，从而促进其能够全面发展，推动该领域的持续进步。纳米加工技术如图2 所示。

图2 纳米加工技术

6 结语

随着科技的发展，现代机械制造工艺及精密加工技术不断地更新与升级，工艺及技术应用具有一定的差异性，优缺点也各不相同，但是在机械制造领域的应用，对提升机械制造产品的质量、机械加工效率、精密加工水平等具有重要意义，所以在现代机械制造中，只有根据实际情况选择最适宜的工艺与加工技术，才能真正提升产品的品质与性能。