机械设计制造现代化工艺及精密加工技术的分析

机械设计制造现代化工艺及精密加工技术的分析

毛桂凤

泰州市恒达换热设备制造有限公司 江苏泰州 225500

摘要：机械设计制造现代化工艺及精密加工技术是推动制造业转型升级、提升产品竞争力、实现绿色制造和保障国家安全的关键技术。文章深入阐述了机械设计制造现代工艺与精密加工技术的特点，接着深入分析了其应用要点，希望通过文章的研究能够推动制造业的发展。

关键字：机械设计制造；现代化工艺；精密加工技术

引言

在全球经济不断发展和市场竞争的加剧的背景下，制造业正面临着前所未有的挑战和机遇。为了满足市场对高质量、高效率、高精度产品的需求，机械设计制造行业必须不断升级其技术和工艺。同时，随着消费者对个性化、定制化产品的需求日益增长，传统的大规模生产方式已难以满足市场需求，因此，开展机械审计制造现代化工艺及精密加工技术的研究具有重要意义。

一、机械设计制造现代工艺与精密加工技术的特点

1.关联性

机械设计制造现代工艺与精密加工技术之间存在着一种紧密相连的共生关系。这种关系体现在两者相互依存、相互推动的方面。精密加工技术是机械设计制造现代工艺的重要组成部分，在机械产品的设计制造过程中，精密加工技术是实现高精度、高质量加工的关键手段[1]。无论是零部件的加工还是整机的装配，产品的性能和质量保障都需要依赖精密加工技术来实现；机械设计制造现代工艺的发展能推动精密加工技术的进步，随着机械设计制造技术的不断发展和创新，对加工精度和表面质量的要求也越来越高，这就促使精密加工技术不断革新和提升，以满足市场需求。

2.高系统性

机械设计制造现代工艺是一项错综复杂的综合性工程，它囊括了从产品初始构思到最终成型的全过程。这些环节之间相互关联、相互影响，需要协调配合才能保证产品的质量和性能；精密加工技术也是一个复杂的系统工程，需要综合运用多种加工设备和工艺方法，才能实现高精度、高质量的加工。同时，精密加工技术还需要与机械设计制造现代工艺紧密结合，共同实现产品的制造和加工；机械设计制造现代工艺与精密加工技术的系统性还体现在与其他技术的融合上。随着信息科技、自动化技术的革新以及新型材料技术的进步，机械设计制造现代工艺与精密加工技术需要与其他技术进行深度融合，以提高生产效率和产品质量。因此，机械设计制造现代工艺与精密加工技术具有高度的系统性，需要综合运用多种技术和方法，实现产品的设计、制造和加工。

二、机械设计制造现代化工艺及精密加工技术应用要点

1.机械焊接制造工艺要点

机械焊接制造工艺的精准实施离不开对焊接参数的精细把控。以焊接低碳钢板为例，为了确保焊缝的熔深恰当，避免出现未完全融合、夹杂杂质等不良现象或瑕疵，施工中要严格将焊接电流控制在120~150A的范围内，同时保证焊接速度在每分钟20~30cm的稳定水平。这种参数设置不仅可保证焊接的质量，还能提高焊接的效率。在焊接前的准备阶段，预热是不可或缺的步骤。预热可以有效降低焊接区域的冷却速度，减少焊接应力和变形，保证焊接接头的质量。对于低碳钢板通常将预热温度设置在100~150℃之间，具体温度要根据材料的厚度和性能进行调整。焊后处理涉及到焊接接头的性能改善和应力消除，可以采用热处理、锤击等多种方法，来消除焊接残余应力，改善焊接接头的机械性能。在焊接作业中，为了保证焊接质量和减少变形，通常遵循从焊件中心逐步向外围扩散的焊接顺序。这种顺序可以最大程度地减少焊接应力和变形，保证焊接接头的平整度和美观度。此外，随着科技的不断进步，机器人焊接技术已经广泛应用于现代焊接制造中[2]。机器人焊接可以精确控制焊接参数，实现稳定的焊接质量。例如，六轴焊接机器人的焊接速度可以达到50~160cm/min，而四轴机器人的焊接速度则在40~90cm/min之间。这些高效、精确的机器人焊接设备，可极大地提高焊接的自动化水平和生产效率。

2.机械切割制造工艺要点

机械切割制造工艺要点在于精确控制切割过程，确保切割质量、效率和安全性。选择合适的切割方式和设备是机械切割制造工艺的首要任务，常见的切割方式包括火焰切割、激光切割、等离子切割等，每种方式都有其特定的适用范围和优缺点。例如，激光切割具有高精度、高效率的特点，适用于对薄板、精密零件的切割；而火焰切割则适用于较厚材料的切割。在选择切割设备时需要考虑到设备的性能稳定性、操作便捷性和安全性等因素；精确控制切割参数是确保切割质量的关键，切割参数包括切割速度、气体压力、焊缝宽度等，这些参数对切割质量和加工效率有直接影响。例如，在激光切割中适当提高切割速度可以减少热影响区，提高切割质量。但过高的速度可能导致切割面不平整；在机械切割过程中合理的工艺流程可以提高切割精度和工作效率，例如，在切割复杂形状的工件时，可以采用分步切割的方式，先切割出大致形状，再对细节部分进行精细切割。此外，还可以采用气体保护等措施，减少切割过程中的氧化和污染。机械切割制造工艺具体实施过程中，操作人员需要具备专业的知识和技能，熟悉设备的操作和维护。相关部门需要定期对设备进行维护和校准，能保证设备的正常运行和切割精度。还需要注意安全生产，遵守操作规程，是人员和设备的安全得到保障。

3.纳米加工技术要点

纳米加工技术作为现代机械精密加工技术的重要分支，其技术要点在于在纳米尺度下精确操控物质，构建微结构，并制造出具有特定功能的微器件。纳米加工技术的核心在于其高精度的加工能力，纳米加工技术通过先进的设备和技术手段，如纳米级刻蚀机、纳米压印技术等，能够在纳米尺度下对物质进行精确的操控和加工。这种高精度的加工能力使得纳米加工技术能够制造出尺寸更小、精度更高的微器件，为现代科技的发展提供强有力的支持；纳米加工技术的另一个重要特点是其广泛的应用领域。纳米加工技术不仅可以应用于半导体、光学、生物医疗等领域，还可以用于制造精密的惯性导航仪表、激光核聚变反射镜等高端装备。例如，在半导体制造领域，纳米加工技术可以制造出尺寸更小、性能更稳定的芯片，提高电子设备的性能和可靠性。纳米加工技术的应用方法多种多样，其中包括机械加工、能量束加工、化学腐蚀等多种加工方法。机械加工方法如单晶金刚石刀具的超精密切削，能够实现纳米级的加工精度；化学腐蚀方法则可以通过特定的化学反应来去除材料表面层，实现微结构的精确加工；能量束加工如激光加工、电子束加工等，则能够利用高能量束对材料进行精确的去除和改性。

4.超精密研磨技术要点

超精密研磨技术主要是通过微细磨粒的机械作用，实现对被加工工件表面进行精细且微量的材料去除。这种技术通过控制磨粒与工件表面之间的相互作用，如切削、撞击和压缩，来实现高精度、高光洁度和高平整度的表面加工效果。

超精密研磨技术在在机械设计制造领域应用时，需要选择合适的磨料和研磨设备。常见的超硬磨料砂轮常采用人造金刚石、立方氮化硼（CBN）以及刚玉等作为主要的磨削材料，这些磨料具有硬度高、耐磨性好的特点，能够满足高精度加工的需求。同时，研磨设备的精度和稳定性也是影响加工质量的关键因素；在超精密研磨过程中，磨削工艺的选择和控制至关重要。磨削工艺涵盖了砂轮类型的挑选、磨削方法的抉择、磨削作业流程的规划以及加工过程中具体参数的设定等多个关键环节。例如，磨削高硬度材料时，宜选软砂轮以保持精度和磨料锋利，确保高效、精准的加工效果。磨削软质材料时硬砂轮更佳，能使加工精度和效率得到保障；超精密研磨技术可以实现极高的加工精度和表面质量[3]。例如，使用超精密研磨技术加工出的工件表面粗糙度可以达到Ra≤0.01μm的镜面级水平，尺寸精度可以达到≤0.01μm，角度误差≤0.1″级，圆度误差≤0.01μm，直线度误差≤1μm/m。这些数据的实现，离不开超精密研磨技术中精确的磨削工艺和先进的加工设备。

结语

机械设计制造现代化工艺及精密加工技术以其高度的关联性和系统性，为制造业带来了革命性的进步。从机械焊接、切割到纳米加工、超精密研磨，每项技术的应用都体现了对精度和效率的极致追求。展望未来，这些技术将继续引领制造业向更高层次发展，推动产业不断升级。

参考文献

[1]肖自斌.现代化机械设计制造工艺及精密加工技术研究[J].现代制造技术与装备,2023,59(12):137-139.

[2]黎永镇.现代化机械制造工艺及精密加工技术深入研究分析[J].模具制造,2023,23(11):142-144.

[3]张彬,林毅,樊坤鹏.关于机械设计制造现代化工艺及精密加工技术的分析[J].产品可靠性报告,2023,(04):142-143.