探討先進制造技術中的鉗工技術

吳如樵

摘要：我國是“制造大國”，制造業(yè)一直是我國經濟社會發(fā)展的重要支撐力量。近年來，在供給側改革、科技創(chuàng)新驅動戰(zhàn)略實行、生態(tài)文明建設的大環(huán)境下，我國制造業(yè)逐漸向輕量化、綠色化、高效化發(fā)展，諸多制造企業(yè)創(chuàng)建了柔性生產線，引入大量自動化、智能化機械設備，初步實現(xiàn)了制造業(yè)的轉型升級。鉗工作為傳統(tǒng)工業(yè)的組成部分，在先進制造技術的推動下其分工更加精細、其技術的應用范圍也愈加廣泛。但是，傳統(tǒng)鉗工技術已經不能滿足制造業(yè)高效率、自動化發(fā)展需求，呈現(xiàn)出明顯的滯后性與局限性。為此，企業(yè)需要全面改進鉗工作業(yè)方法、優(yōu)化鉗工技術。文章闡釋了先進制造技術的概念及先進制造背景下傳統(tǒng)鉗工技術面臨的困境，重點探究傳統(tǒng)鉗工與先進制造技術的融合路徑。

關鍵詞：先進制造技術;鉗工技術;融合

0? 引言

隨著現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)的快速發(fā)展，以傳統(tǒng)制造技術為基礎，融合高新前沿技術并可應用于產品全生產過程的先進制造技術應運而生，改變了傳統(tǒng)制造企業(yè)的生產環(huán)境、流程及技術方法，并推動了制造加工的機械化、自動化及智能化，部分企業(yè)制造加工中鉗工加工工序已經被機械加工替代，如銼削加工由銑削、高精度磨加工替代。隨著數(shù)控機床的投入使用，制造企業(yè)可以利用數(shù)控設備完成零部件的線切割等，加工生產的精度等級與效率遠高于傳統(tǒng)鉗工加工，由此可見，傳統(tǒng)鉗工極有可能失去其原本的應用場景與價值。但從現(xiàn)代企業(yè)人才需求來看，其對于技能型裝配鉗工的需求量居高不下，表明其雖采用柔性化及智能化機加工生產方式，但仍需要傳統(tǒng)鉗工技術基礎與加工方法。由此可見，傳統(tǒng)鉗工技術唯有與先進制造技術縱深融合才能在加工生產中找到其自身的定位，一方面將傳統(tǒng)鉗工技術的思維方法、知識經驗應用于先進制造中，另一方面依靠先進制造技術改進傳統(tǒng)鉗工技術方法，即可以實現(xiàn)兩者的共同發(fā)展，又能為中小型制造企業(yè)提供更為靈活的加工生產方式。

1? 先進制造技術概述

先進制造技術是指以傳統(tǒng)制造技術為基礎、以信息及科學等高新與前沿技術為支撐，囊括市場分析、產品設計、加工裝配等產品生產全生命周期的現(xiàn)代化新型制造技術，是當前世界各國制造業(yè)研究的焦點，也是擴大制造業(yè)經濟、生態(tài)及社會效益的“利器”。

先進制造技術具有以下特點：其一，數(shù)字化。從制造企業(yè)加工生產層面來看，先進制造技術的數(shù)字化體現(xiàn)在對加工生產全要素的控制上，即通過設備參數(shù)、工作量、工序、材料用量等數(shù)據(jù)實現(xiàn)對加工生產質量與成本的全面控制;其二，精密化。在先進制造領域，工程材料，如汽車零部件、工程構件等加工精度顯著提升，掃描隧道顯微鏡、原子力顯微鏡等設備、裝置、儀器的應用可保證加工精度達到0.1um，基于操作機械的移動精度也可達0.1nm;其三，虛擬化。在加工生產中，利用虛擬現(xiàn)實及仿真技術、人工智能技術、三維制圖技術等能夠模擬現(xiàn)實的制造環(huán)境與流程，呈現(xiàn)出制造系統(tǒng)的運行狀態(tài)，各類圖紙也由傳統(tǒng)的二維平面轉變?yōu)榱Ⅲw的數(shù)字化模型;其四，智能化。以智能機器及人類專家共同筑成的人機交互式智能制造系統(tǒng)具有自學習、自適應功能，可實現(xiàn)對海量信息的自動化收集、處理、完善與應用，繼而取代制造過程中部分腦力勞動。

從先進制造技術的特點可以看出，其實質上是傳統(tǒng)制造技術與信息、網絡、人工智能、虛擬現(xiàn)實與仿真等技術的結合體，保留了傳統(tǒng)制造中的有效要素，并且需要以人類的智慧作為補充與糾偏。鉗工技術作為傳統(tǒng)制造技術的重要組成部分，其要想在先進制造技術中有所應用及發(fā)展，就需要與上述技術實現(xiàn)深度融合，繼而將傳統(tǒng)鉗工技術經驗、方法、理論等轉化為先進制造技術。

2? 鉗工技術簡介

鉗工技術主要包括劃線、鋸割、銼削、孔加工等。在二十世紀初期，鉗工技術開始應用于機械及自動化制造中，其中銼削技術是現(xiàn)代制造最為常用的鉗工技術之一，該技術的要點在于控制零部件尺寸、形位公差，在實際應用過程中，鉗工的技術水平、規(guī)范掌握程度、作業(yè)是否標準等都會影響產品最終的質量及產品與用戶需求的契合程度。

鉗工技術中的銼削工藝流程為：分析產品圖紙，結合產品加工精度合理確定產品毛坯的尺寸;確定工藝路線，選擇能夠保證加工精度、操作便捷、加工周期短的工藝以及加工設備與工具類型;合理估算每一工序所需要的時間、安排作業(yè)流程，繼而提升鉗工加工效率。

無論是何種鉗工技術，在實際應用中都需要以產品圖讀取為前端環(huán)節(jié)。為此，在鉗工加工之前，需要深入剖析產品圖中呈現(xiàn)的產品功能及使用場景、產品內外部結構、產品特點、孔位等信息。同時，還需要預設產品精度基準，主要包括產品尺寸及形狀精度基準、孔位精度基準、產品表面粗糙程度精度基準等，主要原因在于產品精度是決定產品質量的關鍵因素，如果精度基準設定過高，則會導致銼削過度，產品尺寸偏小;如果精度基準設定過低，則會導致產品外觀、功能等不能滿足用戶的需求。此外，產品圖分析及精度基準設定后需要準備產品毛坯，通常情況下，產品毛坯的尺寸與形狀與產成品差別不大、加工余量較小，因此在選擇毛坯時需要格外注意毛坯的尺寸。最后，嚴格按照產品圖擬定鉗工工藝流程，主要包括確定加工工序、準備加工工具、制定實施方案，其中加工工具的準備尤為重要，鉗工加工工具一般包括銼刀、鉆孔設備等，不同工具適用范圍不同，如果選擇食物則極有可能導致產品報廢。

綜合來看，鉗工技術是指以手持工具對工程材料進行加工的技術，其主要的工藝流程為讀圖——確定精度基準——準備毛坯——確定工藝流程——準備加工工具與設備——制定加工方案——加工，同時還需要考慮各工序的工作量、時間等，以保證加工時間充裕，繼而提高產品加工生產質量。

3? 傳統(tǒng)鉗工技術與先進制造技術的融合路徑

3.1 傳統(tǒng)鉗工技術的優(yōu)劣勢分析

在傳統(tǒng)鉗工加工中，需要采用鉗工工具、設備等對零部件進行加工，或維修設備、安裝及調試設備。其屬于工具維修及制造技術的范疇，在實際的應用中具有一定的優(yōu)勢：①傳統(tǒng)鉗工技術以銼刀、鋸子等各類手持工具為基礎，具有較強的靈活性，能夠滿足多種條件、環(huán)境的加工需求，還可以根據(jù)工件的特點調整加工方法;②在產品的加工生產中對于鉗工技術的要求較高，需要加工人員根據(jù)工件的特點等采用合適的加工方法。同時加工過程中可以及時發(fā)現(xiàn)問題、糾正問題。此外，技術高超的操作者加工效率高、產品精度好，并且可以指導鉗工加工過程;③鉗工技術操作簡單，所使用的工具及設備的可操作性較強。尤其在小批量生產中，鉗工技術的應用不僅成本低，而且可以保證加工效率。

因傳統(tǒng)鉗工技術為人工制造技術，其在實際應用中也具有較為明顯的劣勢：其一，精度波動較大。傳統(tǒng)鉗工加工質量與手工操作人員技術水平、職業(yè)態(tài)度及素養(yǎng)等有密切的聯(lián)系，如果操作人員技術水平不足，則會導致加工精度較差。其二，成本較高。與機械工具相比，鉗工技術所需的手工工具加工耗時、耗力，并且需要多名操作人員相互配合，人力成本高。同時，傳統(tǒng)鉗工加工模式下產品不合格率較高，無形中增加了產品的生產成本。其三，效率低。傳統(tǒng)鉗工技術適用于小批量制造中，對于大批量生產來說，傳統(tǒng)鉗工加工周期長、速度慢。

3.2 鉗工技術在先進制造技術中的應用

隨著現(xiàn)代科學技術的日新月異，制造技術逐漸朝向高效化、自動化、智能化發(fā)展，與制造相關的新設備與新技術應運而生，為傳統(tǒng)鉗工技術的轉型與升級注入了新的活力。尤其是在鉗工分工上更為精細，各項工序的作業(yè)方法也得到顯著的改善，在很大程度上推動了鉗工技術的現(xiàn)代化發(fā)展。例如當前制造業(yè)企業(yè)使用較為普遍的數(shù)控機床在性能、加工精度、控制管理能力、能源消耗等方面均優(yōu)于傳統(tǒng)機床，可以實現(xiàn)物料的自動化傳輸、加工過程的智能化控制、精度的自動校準等，一方面促進企業(yè)柔性生產體系的構建，另一方面也提升了制造業(yè)整體的加工精度。在此背景下，現(xiàn)代制造要求及條件對于鉗工技術提出了更高的要求，其中最為突出的要求即為鉗工加工精度的提升?；诖?，在鉗工加工過程中，要摒棄以往單一的手工加工方式，對于大型工件可以在讀取圖紙信息、預估加工精度及時間、制定加工方案的基礎上采用機床對工件進行切割;對于微型系統(tǒng)零件的切割，可以采用在傳統(tǒng)車削及銑削基礎上發(fā)展而來的微細銼削及微細鉆削技術，如使用移動方便且順暢的桌面微細銼削機。由此可見，鉗工技術在先進制造技術中的應用不是簡單堆砌新型制造技術，而是要將鉗工技術的經驗運用到制造過程中。

裝配鉗工、機修鉗工、工具鉗工是鉗工最主要的3種工藝，裝配鉗工主要是工件加工、機械設備裝配和調整加工;機修鉗工設備的安裝、調試以及維修;工具鉗工就是利用鉗工工具進行加工和維修。雖然說鉗工工藝有多種分類，但是都要求操作者有較高的操作水平，能夠根據(jù)加工工件的特點選擇合適的工藝，面對突發(fā)問題能夠采取有效的措施解決，對鉗工的操作十分熟練，在實踐操作的過程中能夠產生創(chuàng)新的理念，提出有效可行的發(fā)展模式，能夠適應現(xiàn)代先進制造技術的發(fā)展。因此，從事鉗工工藝的技術員要懂得觀察、善于分析、勇于創(chuàng)新，隨著科學技術和制造行業(yè)技術的發(fā)展，完善和提升自身的操作水平，做到與時俱進，適應現(xiàn)代先進的生產力的需求。

在先進制造技術體系內，要發(fā)揮技術項目的綜合價值，就要建立完整的管控技術監(jiān)管模式，夯實技術管理結構的同時，將工藝項目的運維流程作為中心，完善具體工藝融合效果。正是在科學技術不斷發(fā)展的時代背景下，先進制造技術中運行鉗工工藝能有效提升監(jiān)管工序的合理性，并且保證工藝模式和規(guī)范化運行效果符合預期，從根本上推動工藝流程的發(fā)展和進步。除此之外，在對先進制造技術中鉗工工藝進行系統(tǒng)化分析的過程中，不能忽略微細加工項目的綜合價值，要建立健全統(tǒng)籌性較好的運維管理機制，確保能整合具體要求，對設備進行精加工管理，其質量更加輕便且底部安裝相應的輪子就能完成靈活化應用管控，實際操作模式也能得以優(yōu)化，對設備安裝處理、調試處理以及維修維護處理等工序進行監(jiān)督控制，保證工藝技術體系和各項流程的之間的完整程度得以優(yōu)化。從根本上創(chuàng)新發(fā)展理念，實現(xiàn)先進制造技術中鉗工工藝結構的全面升級。

4? 結束語

在制造業(yè)發(fā)展新形勢下，先進制造技術的產生與演進引發(fā)了加工生產的一系列變革，傳統(tǒng)鉗工技術已經不能適應現(xiàn)代制造的需求，呈現(xiàn)出較大的滯后性與局限性。為此，應促進鉗工技術與先進制造技術的縱深融合，對制造技術進行全面系統(tǒng)地優(yōu)化布局，挖掘鉗工技術適用新場景，并在傳統(tǒng)鉗工技術中整合新技術、新設備、新理念，繼而促進鉗工技術與先進制造技術的融合化、可持續(xù)發(fā)展。

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