現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計(jì)制造工藝及精密加工技術(shù)

王天宇

(華北理工大學(xué)工程教育實(shí)驗(yàn)班，河北 石家莊 050000)

1 現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計(jì)制造工藝及精密加工技術(shù)的含義

1.1 現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計(jì)制造工藝

對(duì)于現(xiàn)代化機(jī)械制造工藝而言，能夠立足于2個(gè)方面進(jìn)行分析。其一，自動(dòng)化技術(shù)。該技術(shù)主要在中小型機(jī)械制造中進(jìn)行運(yùn)用。其二，切削技術(shù)。推動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造工藝的增強(qiáng)，可讓施工設(shè)備維持穩(wěn)定、精確的運(yùn)行狀態(tài)，提高工程最終完成質(zhì)量。同時(shí)，與傳統(tǒng)制造工藝相比之下，現(xiàn)代化制造工藝加強(qiáng)了對(duì)各類信息技術(shù)的運(yùn)用，諸如信息自動(dòng)化技術(shù)、機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備以及數(shù)字信息技術(shù)等。所以，現(xiàn)代化制造工藝能夠在設(shè)計(jì)自動(dòng)化的基礎(chǔ)上，推動(dòng)制造工藝向著智能化的方向進(jìn)行發(fā)展，讓機(jī)械設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)以及工業(yè)產(chǎn)品檢測(cè)、維修融合為一體，降低機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)需要耗費(fèi)的勞動(dòng)力。

1.2 精密加工技術(shù)

精密加工技術(shù)屬于現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計(jì)和制造工藝中的一種先進(jìn)信息化技術(shù)手段，可促進(jìn)機(jī)械生產(chǎn)設(shè)備準(zhǔn)確性的提高。盡管現(xiàn)階段許多產(chǎn)業(yè)均在生產(chǎn)過(guò)程中運(yùn)用了精密加工技術(shù)，但精密加工技術(shù)的合理應(yīng)用仍是目前機(jī)械設(shè)計(jì)與制造行業(yè)的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。因?yàn)闄C(jī)械設(shè)計(jì)和制造發(fā)展前景良好，會(huì)導(dǎo)致行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)變得更加激烈，進(jìn)而讓機(jī)械生產(chǎn)設(shè)備競(jìng)爭(zhēng)也隨之增強(qiáng)。但對(duì)于我國(guó)現(xiàn)階段機(jī)械行業(yè)發(fā)展情況而言，機(jī)械制造設(shè)施的重視程度好不夠，進(jìn)而使得工業(yè)產(chǎn)品在生產(chǎn)方面的硬件條件與理想要求不符。缺乏良好生產(chǎn)設(shè)施支持的工業(yè)產(chǎn)品，不具備產(chǎn)品內(nèi)在靈魂以及改進(jìn)動(dòng)力，所以精密加工技術(shù)屬于機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工藝的重點(diǎn)。

2 現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)制造工藝及精密加工技術(shù)

2.1 現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)制造工藝

(1)氣體焊接工藝。氣體焊接工藝指的是把二氧化碳?xì)怏w作為焊接物之間的保護(hù)層。具體焊接的過(guò)程中，電弧周圍會(huì)形成二氧化碳?xì)怏w，可通過(guò)此氣體對(duì)焊接物進(jìn)行保護(hù)，隔開(kāi)空氣與電弧，進(jìn)而隔絕有害氣體，避免對(duì)焊接工作的正常進(jìn)行產(chǎn)生影響，不利于電弧的充分燃燒[2]。同時(shí)，此種氣體焊接工藝存在操作簡(jiǎn)單、適合薄板焊接、熔池可見(jiàn)度好以及焊接變形小等相關(guān)特點(diǎn)。并且，需要投入的成本也不高，因?yàn)槎趸紒?lái)源十分豐富、價(jià)格低，抗銹能力強(qiáng)，能夠節(jié)約焊接輔助時(shí)間。但是運(yùn)用此工藝時(shí)，極易出現(xiàn)燒毀合金元素的情況，進(jìn)而形成氣孔與飛濺等相關(guān)問(wèn)題。

(2)電阻焊接工藝。電阻焊接工藝指的是在需要進(jìn)行焊接的物體上連接電池，通電之后焊接物體和電池接觸與焊接周圍形成反應(yīng)，融化焊接物，再把融化之后的焊接物融合起來(lái)。此方式需要運(yùn)用焊接設(shè)備，花費(fèi)的時(shí)間較短，并且焊接過(guò)程不會(huì)出現(xiàn)噪音污染，能夠確保焊接質(zhì)量，所以在汽車、電子設(shè)備、家電等相關(guān)領(lǐng)域中得到了廣泛運(yùn)用。但此種焊接成本較高，若焊接設(shè)備損壞，需投入較高的維修費(fèi)用。

(3)埋弧焊接工藝。埋弧焊接工藝屬于電弧在焊劑層下燃燒進(jìn)行焊接的工藝，此種焊接工藝存在著效率高、焊接質(zhì)量穩(wěn)定以及不會(huì)出現(xiàn)弧光、煙塵的情況，屬于環(huán)保性強(qiáng)的焊接工藝，主要應(yīng)用于壓力容器、管段制造、箱梁等鋼結(jié)構(gòu)制作環(huán)節(jié)。

2.2 精密加工技術(shù)

(1)超精細(xì)研磨精密加工技術(shù)。對(duì)于超精密研磨精密加工技術(shù)而言，指的是通過(guò)磨削、研磨、拋光等相關(guān)工藝，提高工件加工精度與表面質(zhì)量的工藝?，F(xiàn)階段，發(fā)達(dá)國(guó)家在精密切削工藝方面的精確度小于0.1 μm，粗糙度在0.02～0.1 μm。超精密研磨精密加工工藝施工過(guò)程中，采用較小的切削深度，常用微量切削的方法，達(dá)到切削超精密要求[2]。

(2)研磨加工技術(shù)。研磨加工技術(shù)屬于把磨料嵌入，亦或是鋪設(shè)在研磨工具表面，然后在磨料中添加適當(dāng)潤(rùn)滑劑，加強(qiáng)研磨壓力，憑借磨料作用使工件表面細(xì)微處進(jìn)行切削，提高工件尺寸精確度、幾何形狀精確度。通過(guò)對(duì)研磨加工技術(shù)的運(yùn)用，能夠?qū)⒐ぜ叽缯`差控制在0.001 μm，表面粗糙度控制在0.1～0.4 μm，進(jìn)而提高加工工件幾何形狀精度。

(3)納米加工技術(shù)。納米技工技術(shù)屬于運(yùn)用納米級(jí)精度、納米層進(jìn)行加工，該技術(shù)屬于我國(guó)現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備精密加工的主要內(nèi)容之一。在多面棱鏡、大型天梯望遠(yuǎn)鏡反射鏡以及計(jì)算機(jī)磁盤(pán)等工件加工中需要采用納米加工技術(shù)，才能達(dá)到加工標(biāo)準(zhǔn)。

3 以數(shù)控螺旋錐齒輪磨床加工為例的精密加工技術(shù)探討

就弧齒錐齒輪而言，其屬于機(jī)械傳動(dòng)方面的重要零件。齒輪設(shè)計(jì)與加工理論十分復(fù)雜。在計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床中進(jìn)行磨齒屬于螺旋錐齒輪加工的最后一道工序，磨齒磨床體積誤差與螺旋錐齒輪加工精度之間存在著緊密的聯(lián)系[3]。檢測(cè)以及補(bǔ)償螺旋錐齒輪輪齒形誤差，能夠促進(jìn)螺旋錐齒輪磨床加工精度。檢測(cè)空間誤差主要涉及2種方式，即個(gè)別與復(fù)合誤差檢測(cè)。其中，前者屬于通過(guò)激光測(cè)量?jī)x以及電子準(zhǔn)直儀對(duì)誤差元件進(jìn)行檢測(cè)，后者則為將運(yùn)動(dòng)模型作為基礎(chǔ)，通過(guò)柔性球儀以及幾何激光器等對(duì)各個(gè)誤差元件進(jìn)行計(jì)算。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織建議檢測(cè)數(shù)控機(jī)床工作體積的身體對(duì)角誤差，進(jìn)而對(duì)體積誤差進(jìn)行快速檢測(cè)與補(bǔ)償，因?yàn)槠渖婕拜S線平行方向以及垂直方向上的全部誤差。

常規(guī)對(duì)角線法存在代表性，要想對(duì)機(jī)床溶劑性能進(jìn)行快速評(píng)價(jià)，以及測(cè)流量體積誤差，ASMEB5.54與ISO230-6標(biāo)準(zhǔn)中制定了常規(guī)機(jī)身對(duì)角線檢測(cè)方式。對(duì)于數(shù)控機(jī)床三坐標(biāo)軸而言，其行程程度能夠構(gòu)成一個(gè)長(zhǎng)方體，即工作體。因?yàn)榇嬖?條體對(duì)角線，各條對(duì)角線均涉及正負(fù)方向，所以難以將其和對(duì)角線誤差區(qū)分開(kāi)。和傳統(tǒng)物體對(duì)角線法相比之下，激光矢量測(cè)量以及運(yùn)動(dòng)方面可以為不同方向。要想對(duì)機(jī)床加工精度進(jìn)行了解，需要檢測(cè)技工誤差。弧齒錐齒輪誤差主要涉及切向合成誤差、積分誤差、積分齒輪相交角誤差、周期誤差、k 齒積分節(jié)距誤差、齒厚偏差、齒輪副切向積分誤差、齒輪副間隙、法向側(cè)隙、齒輪副間隙變化、齒輪軸間距偏差、齒輪副間角偏差等。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)制造技術(shù)和精密加工技術(shù)的發(fā)展取得了許多成就，但依然處在發(fā)展與探索的階段，所以需要注重對(duì)這些內(nèi)容的研究，強(qiáng)化技術(shù)創(chuàng)新，提高工藝水平，進(jìn)而推動(dòng)機(jī)械制造穩(wěn)定、持續(xù)地發(fā)展。