現(xiàn)代化機械設(shè)計制造工藝及精密加工技術(shù)研究

吳兆平

（江西福事特液壓有限公司，江西 上饒334100）

我國經(jīng)濟發(fā)展較為平穩(wěn)，制造領(lǐng)域則是重要經(jīng)濟支柱之一，通過促進制造行業(yè)發(fā)展，可以提高整體競爭能力，創(chuàng)造可觀的收益。在機械制造領(lǐng)域，精密加工技術(shù)屬于核心技術(shù)內(nèi)容，與機械設(shè)計制造工藝聯(lián)系緊密，可以理解為相互支持依靠的關(guān)系，可以推動行業(yè)共同進步。要想穩(wěn)定推動機械制造行業(yè)發(fā)展，就需要加強技術(shù)上的革新，從機械設(shè)計制造、精密加工等方面入手，做好研發(fā)、實踐、應(yīng)用等一系列的工作，才能為行業(yè)發(fā)展持續(xù)不斷的注入新鮮血液。

1 現(xiàn)代化機械設(shè)計

1.1 機械設(shè)計

現(xiàn)代化機械設(shè)計工作中，一般都會結(jié)合計算機技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，以及自動化技術(shù)，使機械設(shè)計科學(xué)化、精準(zhǔn)化。例如，在機械設(shè)計的實際操作中，繪圖技術(shù)是重要的技術(shù)之一，能夠幫助工作人員取得精準(zhǔn)的設(shè)計數(shù)據(jù)。通常會結(jié)合CAD 等軟件繪圖技術(shù)，軟件繪圖技術(shù)通常會承擔(dān)多維度平面的開發(fā)，包括思維建模、模擬仿真等。另外，結(jié)合自動設(shè)計繪圖軟件，可以有效開發(fā)三維機械產(chǎn)品設(shè)計，目前，有關(guān)自動繪圖設(shè)計軟件相對成熟，可以快速構(gòu)建三維模型框架。

圖1 機械制造圖

現(xiàn)代化機械設(shè)計工作中，傳動設(shè)計是重要的一環(huán)，通常而言，結(jié)合傳動設(shè)計的類型可以分為普通傳動與V 帶傳動，以及多平楔帶傳動。普通傳動設(shè)計，是指帶的截面為矩形，這種設(shè)計形式，以膠帆布平帶設(shè)計應(yīng)用居多，同時還包括編制帶、強力錦綸帶等。結(jié)合平帶設(shè)計形式而言，其以呈現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，如結(jié)合機械設(shè)備的動力傳遞長度設(shè)計，就可以合理確認(rèn)平帶的設(shè)計長度，使機械設(shè)備的端部有機形成鏈接。普通傳遞設(shè)計中，帶的應(yīng)用表現(xiàn)處良好的撓性，帶輪的制造也相對方便。另外，對平帶傳動類型予以分析，可知的，帶傳動主要表現(xiàn)為摩擦傳動。V 帶傳動，該傳動方式是以截面形狀為等腰梯形命名。V 帶與普通帶相比，在厚度上相對較大，呈現(xiàn)處撓性較差的特點，同時，基于V 帶的制造來看，也具有復(fù)雜性。V 帶的應(yīng)用過程中，帶與環(huán)槽側(cè)面接觸，這是楔面摩擦傳動中的一種。在相同的帶張緊程度下V 帶傳動的摩擦力要比平帶傳動約大70%，其承載能力因而比平帶傳動高。在一般的機械傳動中V 帶傳動現(xiàn)已取代了平帶傳動而成為常用的帶傳動裝置。

多平楔帶傳動，該傳動方式是指帶的截面形狀為楔形，這種形狀與平帶及V 帶相比，具有類似性，是平帶與V 帶的組合形式，實際操作中，帶的工作面為側(cè)面。結(jié)合帶的特點可知，這種帶既由平帶的柔軟特性，也包含V 帶摩擦力大的特點。這種結(jié)構(gòu)的應(yīng)用中，可以應(yīng)用在結(jié)構(gòu)緊湊的傳動中，尤其是要求V 帶根數(shù)多或輪軸垂直地面的傳動。

1.2 焊接設(shè)計

焊接是機械制造過程中較為常用的工藝方法，具體應(yīng)用過程中，需要優(yōu)先給予設(shè)計工作，確保機械設(shè)備的生產(chǎn)質(zhì)量。設(shè)計中，應(yīng)將一個焊接件作為一個多實體零件的建模。一般情況會結(jié)合軟件設(shè)計焊接構(gòu)架。在軟件設(shè)計中，還可以對焊接縫隙給予分析，以更好的輔助實際的焊接操作，提升焊接施工質(zhì)量。結(jié)合焊接工藝的實際可知，其又分為電阻焊接、埋弧焊接、氣體保護焊接等。實際的設(shè)計選擇時，應(yīng)就結(jié)合各個工藝的特點，合理選擇，確保焊接施工的質(zhì)量。

電阻焊接工藝屬于常用焊接制造工藝，在電流接觸焊接件以后，會產(chǎn)生電阻熱，融化焊接點的金屬物質(zhì)，進而完成焊接任務(wù)，這個過程稱為電阻焊接；埋弧焊接工藝效率相對更高一些，在制造鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品時，經(jīng)常會優(yōu)先選擇埋弧焊接工藝；氣體保護焊接工藝主要利用電弧完成焊接任務(wù)，將氣體作為保護及傳播介質(zhì)。

2 精密加工技術(shù)

結(jié)合精密加工技術(shù)可知，其主要是指加工精度為1～0.1μm 的施工建設(shè)，一般情況下，精密加工表面粗糙度為Ra0.1～0.01μm。隨著時代的發(fā)展，對精密加工的精度要求也在不斷提升。精密加工設(shè)計，能夠有效解決相關(guān)問題，如精度控制問題、形位公差、尺寸精度、表面狀況等。精密加工還包括微細(xì)加工和超微細(xì)加工、光整加工等技術(shù)。

2.1 研磨精密加工技術(shù)

砂帶磨削精密加工技術(shù)，這種加工是指粘有磨料的混紡布為磨具對工件進行加工，屬于涂附磨具磨削加工的范疇。該精密加工方式具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量好、范圍廣等特點。通常情況下，精密加工技術(shù)運用到材料及機械精加工環(huán)節(jié)，要結(jié)合實際需求選擇研磨料，不同粗糙程度研磨料的加工效果存在較大的差異。例如，在汽車氣門維修環(huán)節(jié)，就可以利用超精密研磨工藝，具體過程如下：首先，清潔干凈汽車發(fā)動機，包括導(dǎo)管、氣門、座圈等，全面清潔處理以后，選擇氣門斜面的某一位置上，涂抹適量的粗砂研磨機，然后將導(dǎo)管插入指定位置上，采用專業(yè)工具吸住氣門頭，蘸取研磨劑以后轉(zhuǎn)動氣門桿，實現(xiàn)研磨處理。其次，在整個研磨處理過程中，要注意還要科學(xué)施加壓力，讓氣門貼合座面持續(xù)轉(zhuǎn)動，在放松壓力以后，氣門則會離開當(dāng)前的位置，開始回轉(zhuǎn)。通過重復(fù)上述過程中，可以實現(xiàn)往復(fù)旋轉(zhuǎn)，同時還要注意變換相對位置，才能讓研磨更加全面，實現(xiàn)加壓研磨。最后，還要重新裝入氣門，采用沒有擦洗干凈，放入到氣門孔，輕輕敲擊處理，可以檢查接觸面的實際情況，提高機械加工精準(zhǔn)度。

2.2 精密切削加工技術(shù)

精密切削加工技術(shù)，這種加工方式也稱金剛石刀具切削（SPDT），用高精密的機床和單晶金剛石刀具進行切削加工。實際的應(yīng)用中，常用于銅、鋁等材料的加工，如用精密車削加工的液壓馬達轉(zhuǎn)子柱塞孔圓柱度為0.5～1μm，尺寸精度1～2μm。在精密切削過程中，要考慮實際需求，科學(xué)選擇刀具，通過刀具產(chǎn)生剪切力，實現(xiàn)對指定材料的切削處理，當(dāng)前精密切削工藝較為成熟，還可以進行細(xì)分，得到銑削、車削及鏜削。

例如，超精密切削加工技術(shù)在汽車模具制造中的應(yīng)用。首先在粗加工階段，超精密切削技術(shù)首先加工出模具外輪廓，刀具按照圓弧軌跡切入和切出，以防止碰斷刀具、損壞模具。而在半精加工階段，對汽車模具的輪廓進行調(diào)整時則采用小切削用量，主要是去除粗加工階段模具的毛刺和飛邊。最后是精加工階段，對汽車模具最后尺寸和表面進行打磨時，主要是采用微切削用量，盡可能減少刀具切削的深度。在切出和切入時同樣采用圓弧方式，避免模具表面落下劃痕，以確保汽車模具的光滑度。

2.3 微細(xì)加工技術(shù)

在加工微小構(gòu)件時，通常會選擇微細(xì)加工技術(shù)，擁有較多的應(yīng)用方式，包括電子束、超聲波、等離子、化學(xué)蝕刻等，可以根據(jù)實際需求選擇加工方式，擁有不同的特點，實現(xiàn)微細(xì)加工。微細(xì)加工精密度較高，可以實現(xiàn)微量移動，提高個體單位去除率。在整個加工過程中，受到表面物理效應(yīng)影響，特別是加工對象的體積一般較小，需要注重微熱力這一問題，如果加工期間出現(xiàn)局部熱量較高的問題，就可能對構(gòu)件產(chǎn)生一定的負(fù)面影響，進而引發(fā)形變問題，為此要著重解決上述問題。

2.4 納米加工技術(shù)

當(dāng)前精密加工領(lǐng)域中，納米加工技術(shù)屬于熱門話題，也是當(dāng)前的主流研究方向，應(yīng)用范圍較多，可以應(yīng)用于航天級器材，實現(xiàn)加工精準(zhǔn)定位，但是仍然面臨較多的挑戰(zhàn)，包括部件關(guān)聯(lián)問題等，經(jīng)過長時間的發(fā)展，逐漸形成最優(yōu)自適應(yīng)控制理論，克服一些難點問題，推動納米加工技術(shù)穩(wěn)步發(fā)展，未來擁有較大的發(fā)展前景。

3 機加工要求

機加工對未注公差尺寸的公差有一定要求，要求如表1。

3.1 寬度小于10mm 的退刀槽或油槽其寬度公差按土0.smm加工和檢驗。

3.2 盲孔的孔深尺寸公差按+2mm 加工和檢驗。

表1 線性尺寸為注公差值

3.3 圓角半徑和倒角尺寸公差，按GB 1840-02000 中“倒圓半徑和倒角高度尺寸的極限偏差數(shù)值”中的M 級執(zhí)行，具體數(shù)值見表2。

表2 倒圓半徑和倒角高度尺寸的極限偏差數(shù)值

4 精密加工技術(shù)對現(xiàn)代化機械制造工藝的影響

隨著現(xiàn)代機械制造行業(yè)不斷發(fā)展進步，精密加工技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛，一方面可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，達到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，另一方面提高生產(chǎn)效率及準(zhǔn)確性，這也是精密加工技術(shù)的主要用途。在機械制造領(lǐng)域，機械加工主要圍繞原材料展開加工工作，可以依靠精密加工技術(shù)降低勞動強度，盡可能減少一些加工誤差，滿足人們對于產(chǎn)品質(zhì)量的要求。在機械加工過程中，精密加工技術(shù)可以提高機械加工的各個環(huán)節(jié)的緊密性和關(guān)聯(lián)性，提升產(chǎn)品在市場中的競爭力?，F(xiàn)代化機械制造工藝和精密加工技術(shù)之間具有一定的聯(lián)系性，精密加工技術(shù)促進了現(xiàn)代化機械制造業(yè)的發(fā)展，同時現(xiàn)代化機械制造業(yè)也推動了精密加工技術(shù)的完善和應(yīng)用。

結(jié)束語

在機械制造領(lǐng)域，設(shè)計制造工藝、精密加工技術(shù)都發(fā)揮重要作用，要持續(xù)加強重視，投入更多的研發(fā)資金。當(dāng)前已經(jīng)取得不少的研究成果，但是仍然存在一些技術(shù)上的不足之處，需要考慮實際情況，逐漸克服難點問題，才能為機械制造行業(yè)提供充足的技術(shù)支持，推動整個制造行業(yè)迅速發(fā)展。通過對機械設(shè)計工藝的合理運用，可以實現(xiàn)自動化設(shè)計，運用焊接等制造工藝，提高制造效率，減少能源消耗，引入精密加工技術(shù)后，可以提高加工精度，提高產(chǎn)品質(zhì)量。