先進(jìn)制造技術(shù)與機(jī)械制造的工藝若干分析

李向前

桂林長海發(fā)展有限責(zé)任公司 廣西桂林 541001

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，制造技術(shù)和機(jī)械制造工藝已經(jīng)和過去有了很大的區(qū)別，為了提升競爭力，就需要加強(qiáng)對先進(jìn)制造技術(shù)和機(jī)械制造工藝的研究，推動機(jī)械制造行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展[1]。

1 先進(jìn)制造技術(shù)內(nèi)涵分析

制造業(yè)在計算機(jī)技術(shù)崛起之后出現(xiàn)了體系結(jié)構(gòu)的變革，不僅更看重生產(chǎn)效率，同時也朝著實用、節(jié)能、高質(zhì)量、無冗余、全生命周期、環(huán)保的方向發(fā)展。在生產(chǎn)模式上，從過去的大批量生產(chǎn)，發(fā)展到現(xiàn)在多品種、小批量、柔性化等生產(chǎn)模式，生產(chǎn)周期相比過去大幅度縮短，而生產(chǎn)過程則朝著高速、高精密、全自動化、少切削甚至無切削的方向發(fā)展，取代了傳統(tǒng)制造業(yè)高能耗、高污染、高浪費(fèi)的生產(chǎn)模式。

先進(jìn)制造技術(shù)的實現(xiàn)來自于計算機(jī)和信息技術(shù)的高速發(fā)展，以及在全球化制造業(yè)競爭背景下，人們對制造活動中管理、研發(fā)更加重視，催生了并行工程、敏捷制造、虛擬制造、精益生產(chǎn)等等。尤其是計算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，轉(zhuǎn)變了制造業(yè)原本的發(fā)展模式，而且催生了制造技術(shù)的全新理念。

圖1 先進(jìn)制造技術(shù)構(gòu)成

一般情況下，將先進(jìn)制造技術(shù)視為以提高綜合經(jīng)濟(jì)效益為目的技術(shù)，該技術(shù)以人為主體，計算機(jī)技術(shù)作為支柱，會綜合利用信息、材料和能源以及相關(guān)環(huán)保技術(shù)進(jìn)行制造系統(tǒng)的管理，改造傳統(tǒng)制造業(yè)的過程，是控制產(chǎn)品整個生命周期的技術(shù)。

2 先進(jìn)制造技術(shù)群

2.1 現(xiàn)代制造工程設(shè)計技術(shù)群

工程設(shè)計技術(shù)群包括了所有和產(chǎn)品、工藝設(shè)計有關(guān)的基礎(chǔ)，包括概念設(shè)計、CAX技術(shù)、DFX技術(shù)、動態(tài)設(shè)計、疲勞設(shè)計、模塊化設(shè)計、仿真設(shè)計、并行設(shè)計等等。

2.2 現(xiàn)代制造管理技術(shù)群

管理技術(shù)群包括所有和管理有關(guān)的技術(shù)，而且強(qiáng)調(diào)在管理中的信息集成和生產(chǎn)模式的創(chuàng)新，在人作為生產(chǎn)主導(dǎo)的模式下，發(fā)揮技術(shù)在管理中的作用。在先進(jìn)制造技術(shù)中，管理技術(shù)群的新技術(shù)對制造水平發(fā)展影響最大。其中包括了成組技術(shù)、精益生產(chǎn)、全面質(zhì)量管理、管理信息系統(tǒng)、集成技術(shù)等等。

2.3 物料處理方法和技術(shù)群

該技術(shù)群是和物料處理、物流相關(guān)的各項技術(shù)，與優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)、高效制造、節(jié)能低耗和柔性化生產(chǎn)關(guān)系密切。例如對材料的生產(chǎn)工藝、零件的精加工、無切削加工、增材加工、精密加工技術(shù)等等，能夠?qū)崿F(xiàn)特種加工技術(shù)、零件自動化生產(chǎn)、車間調(diào)度管理等。

3 先進(jìn)制造技術(shù)下的機(jī)械制造工藝

3.1 機(jī)械制造工藝概述

制造工藝是利用原材料、半成品進(jìn)行制造，使之成為成品的方法和過程。而機(jī)械制造工藝就是將各種原材料、半成品加工成機(jī)械成品的方法和過程，是機(jī)械工業(yè)的基礎(chǔ)。機(jī)械制造工藝的流程包括了原材料、能源供應(yīng)、毛坯和零件成型、材料改性、裝配包裝、搬運(yùn)和儲存等等。根據(jù)功能，可以將機(jī)械制造工藝分為三類，首先是對形狀、尺寸、性能、零件位置的加工過程，包括了熱處理、毛坯制造等等；其次是搬運(yùn)、儲存、包裝等工藝，可以間接創(chuàng)造產(chǎn)品價值；最后是對產(chǎn)品進(jìn)行檢測、自動控制等不構(gòu)成獨(dú)立工藝的過程[2]。

3.2 柔性制造工藝

柔性制造利用計算機(jī)輔助制造技術(shù)，將數(shù)控機(jī)床、加工中心、材料自動儲存、輔助控制裝置都交由計算機(jī)統(tǒng)一控制，從而構(gòu)成柔性生產(chǎn)線。柔性制造中，使用多種工藝方法對某一零件組的加工，比如銑、鉆、攻螺紋等加工，而且在制造過程中能自動改變零件的加工工序。同時，使用柔性制造工藝在生產(chǎn)過程中的容錯性很強(qiáng)，可利用自動變更零件加工路徑的功能，調(diào)整加工路徑解決設(shè)備故障問題，系統(tǒng)也能根據(jù)負(fù)荷自動改變加工生產(chǎn)線，減少等待時間。

在機(jī)械生產(chǎn)的過程中，可以專門構(gòu)建柔性制造單元，利用1到3臺數(shù)控機(jī)床，完成多個品種的機(jī)械零件的工藝控制，達(dá)到小批量的靈活生產(chǎn)的目的。也可以根據(jù)需要擴(kuò)展柔性制造單元，適應(yīng)生產(chǎn)規(guī)模的需求。機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)可以建造柔性制造工廠，完全利用計算機(jī)自動化控制機(jī)械加工工藝、物料儲運(yùn)的全過程。柔性工廠中利用分布式多級計算機(jī)系統(tǒng)制定生產(chǎn)計劃、控制日生產(chǎn)進(jìn)度，以及對相關(guān)生產(chǎn)進(jìn)度和計劃的自動調(diào)整，還可以綜合應(yīng)用機(jī)器人技術(shù)實現(xiàn)無人化加工。

3.3 精密和超精密加工

精密技工是加工精度在0.1-1μm的加工技術(shù)，表面粗糙度在0.1μm以下；超精密加工是加工精度小于0.1μm，表面粗糙度在0.025μm以下的加工技術(shù)，也被稱之為微米級加工和納米級加工。在機(jī)械制造和生產(chǎn)中，精加工和超精加工對確保機(jī)械的精度十分重要，決定了機(jī)械使用中的工作精度。

實現(xiàn)精密、超精密加工需要有加工機(jī)床作為基礎(chǔ)，為實現(xiàn)超微量切削，則必須配有微量移動工作臺、微進(jìn)給驅(qū)動裝置，以及數(shù)字控制刀具角度。切削加工主要使用金剛石、立方氮化硼；磨削加工中使用立方氮化硼、金剛石砂輪；研磨和拋光工作中使用聚酯、鑄鐵等材料作為研具，磨料為金剛石、氧化鋁等等。

精密加工和超精密加工對加工環(huán)境的要求很高，需要保證環(huán)境的恒溫、潔凈，以及隔絕振動。生產(chǎn)中，溫度應(yīng)控制在是19.94-20.06℃之間，濕度控制在40%-50%之間，避免濕度過低造成靜電和濕度過高增加生銹；生產(chǎn)環(huán)境的潔凈度一般控制在100級，生產(chǎn)當(dāng)中氣流必須以勻速朝著一個方向流動，并且保持正壓。為了防止振動影響，會將機(jī)床放置于地下室，以及使用隔振氣墊[3]。

4 結(jié)語

先進(jìn)制造技術(shù)和機(jī)械制造工藝對于提升我國制造業(yè)的整體水平都有著決定性的作用，政府、企業(yè)、科研單位都應(yīng)該認(rèn)識到它們的重要性，結(jié)合目前國內(nèi)制造業(yè)的發(fā)展水平，采取有效的措施，提升機(jī)械制造質(zhì)量和水平，促進(jìn)制造業(yè)的發(fā)展。