现代机械制造工艺与精密加工技术探析

刘健 符晶晶

摘 要：机械工业作为现代制造业的基础，对我国产业链升级的计划起着至关重要的作用。而精密制造加工业被称为工业皇冠上的明珠，更是我国从制造业大国向制造业强国进步的关键性产业。为了优化制造业产业结构，明确精密加工在機械制造工业体系当中的优先发展地位，必须深刻理解现代制造业与机械制造工艺及精密加工技术之间的内在联系。因此，本文就现代制造工艺与精密加工技术进行简要分析。

关键字：机械制造工艺;精密加工技术;现代制造业

前 言：

自从我国经过改革开放，大量接纳了从欧美、日本等西方发达国家转移而来的低端制造业以后，我们的技术工人和产业规模都有了显著的提升，也奠定了我们成为“世界工厂”的格局和底蕴。但由于我国的工厂大多处于其对应产业链下游，且生产模式也基本上属于低技术密集型的粗放式生产，而以精密加工技术为代表的高端制造也则仍然被欧洲、美国等西方国家所垄断。为了提升我国高端制造业水平，提升我国工业整体竞争力，就必须注重对精密机械加工行业的培植力度。

1、精密加工制造工艺的主要特点

1.1、技术难度高

我国在机械工业的全球化产业链条中处于中下游地位，而德国、瑞典、荷兰等发达国家则长期在上游的高精尖机械制造和设计方面处于垄断地位。形成这种劣势的主要因素，一方面源于精密加工本身属于高端科技，其研发需要及其扎实的基础科学理论和雄厚的资金支持，从这一点来讲，如果没有国家层面的政策性扶持以及自身有足够规模的市场前景是难以实现的，而国际上的精密机械研发的大环境也极不友好，特别是西方国家通过设置技术专利壁垒阻碍其他发展中国家冲击上游产业链的行为，更是增加了精密加工制造技术的研发难度。另一方面，则是精密机械加工领域的升级换代速度很快，而新产品的出现常常会抢占旧有产品的市场份额，另研发能力滞后的企业更加处于不利地位。例如，最近的华为手机芯片断供事件，就是高通联合台积电通过研发7纳米制程芯片挤占我国正在研发的9纳米及11纳米制程芯片的订单，从而达到扼杀我国精密机械加工的研发能力。由此可见，精密加工制造的技术的研发具有相对大的难度。

1.2、加工门槛高

精密工业品的加工工艺不同于常规工业品的粗加工。常规加工工艺可以根据以往的加工经验，通过手工机床对原料进行冲压锻件、铸造、铣割、焊接等操作，尽管工作效率不高，但如果由经验丰富的钳工进行加工，也可以勉强满足零件基本要求。但对于电路板贴片、高倍镜片打磨等对误差要求极度苛刻的工业品制造，传统的手工作坊便难以发挥其作用。而用于高端零件精密加工的数控铣床、光刻录机等设备动辄需要几十万甚至上百万，更需要高新聘请专门的操作人员进行维护和使用，且精密加工人才培养周期长，投入需求大，将很多资金不足的小型企业挡在了产业升级的大门之外。

几种主要精密加工技术

2.1、精密切割技术

目前，激光切割技术主要用于铣割零件，如钻石的削切、金属螺纹的雕刻等。而激光切割作业则主要依托激光切割机来完成。其主要工作原理就是将电能功率短时间汇聚，并通过集中定向释放的方法产生的高能脉冲激光对坯料进行切割。首先通过激光电源对氙灯脉冲放电，形成一定频率和脉宽的光波经聚光腔辐射在工件上使局部产生的高温达到工件的熔点或沸点、使其汽化达到切割的目的。这种技术具有切缝公差小、无附带伤害、切割面光滑平整等特点，而且在切割过程中不用模具，切割流程安全简单，其加工速度快，且不会出现由于破坏工件物质内部的结构而使其解体的问题。因此非常适合加工精密配件和对玻璃、陶瓷等易碎材质制成的各种精细工艺品切割。

2.2、纳米技术

机械加工领域的纳米技术，是从分子材料技术改进衍生而来。广泛应用于机械、电子、半导体、光学等方面的元器件制造。其中，纳米加工技术以化学合成、聚焦离子束和纳米冲压锻造三种具有加工方法。化学合成方法是采用逆向分子法“从上到下”地把微观体系的目标物质单元提炼分拣并组装成纳米模具，在用纳米探针进行机械合成方法同时组装数目巨大的纳米结构和器件。聚焦离子束技术则是利用电磁场将离子束聚焦到纳米量级，在以偏转系统及加速系统对离子束予以控制，最终实现分子级的检测和纳米结构的无模具加工。

3、现代精密机械加工中运用的常见制造工艺

3.1、金属焊接工艺

金属的焊接工艺除了人们常见的黑白铁加工时有用到，在精密机械的加工领域同样需要，只是不再像传统手工作坊中那样“傻大黑粗”，而是以电阻焊接的方式进行焊接作业。例如电路板贴片元件的焊接，就需要在焊接过程中在电极和工件之间增加部分压力来确保焊接体充分粘合。其中，具体的金属焊接工艺可分为点焊、凸焊、缝焊、对焊及电阻螺栓焊等几种。由于电阻焊接具有电功率提升快、作业期间产生噪音较小、焊接质量稳定的特点。适用于焊接厚度小于3mm的金属薄板等工作场景。但要注意焊前必须将电极与工件以及工件与工件间的接触表面进行清理，以防止杂质灰尘对焊接精度产生影响。

3.2、气体保护焊接工艺

气体保护焊又称为熔化极气体保护电弧焊，该工艺的工作原理是以电弧作为热源，以惰性气体作为焊接物的保护介质的焊接方法，常用于有色金属的塑型和连接。而具体效果则根据保护气体成分的不同而变化，常见的保护气体包括氩气及各种非可燃性氧化气体。目前使用最多的就是二氧化碳气体，主要就是因为二氧化碳的性质稳定，不可燃烧，且价格便宜、容易获得。在实际焊接操作中，二氧化碳保护气经过高温电离产生隔离膜，它可以在热源周围形成保护层，防止空气与热源直接接触，有效避免空气中的氧气对高温金属的氧化反应。这种焊接工艺采用连续送丝和高电流密度，所以焊丝熔敷率很高，同时焊接变形比较小和熔渣微少而便于清理，因此该工艺是一种高效节能的焊接方法。

结束语：

当前工业体制下，设备性能对机械零件和电气元件的精密度要求非常高，只有不断深化和提升机械制造和加工工艺，在缩小机械制造误差的道路上不断前行，才能确保机械制造工艺符合时代发展的需求。为此，本文特地举例分析了最近新兴的集中加工技术和加工工艺，并以此为基础剖析了当前精密加工制造业发展所呈现出的特征，希望可以对从业人员有所启发。

参考文献

[1]王琦.李瑞鹏.唐建勇.先进机械制造技术与机械制造工艺分析[J].黑龙江科学;2018（18）.

[2]李瑞鹏.胡凌峰.李宏业.节约型机械制造工艺的应用与推广[J].黑龙江科学.2018（18）

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