现代化机械设计制造工艺及精密加工技术探讨 刘学

发表时间:2021/6/1   来源:《基层建设》2021年第3期   作者:刘学
[导读] 摘要:机械设计是根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸、润滑方法等进行构思、分析和计算并将其转化为具体的描述以作为制造依据的工作过程。
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        摘要:机械设计是根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸、润滑方法等进行构思、分析和计算并将其转化为具体的描述以作为制造依据的工作过程。现代化机械设计制造工艺与精密加工技术是机械制造行业的核心技术,它决定了机械制造水平。所以,我国作为制造大国,必须要发展制造工艺,改善制造技术,提高机械制造水平。国内对于精密加工的需求与日俱增,机械制造行业对于加工工艺和精密加工技术越来越重视。很多制造行业的精英对于机械制造的工艺和加工技术进行研究分析,并且提出自己的创新理论与方法。
        关键词:现代化机械设计;制造工艺;精密加工技术
        引言
        通过实际调查发现,在机械加工过程中,相关工作人员应用精密化加工技术,一方面,能够维持整个加工过程极高的精确性标准;另一方面,也能够促使最终生产出来的产品满足行业使用要求。通过较长实践应用可以发现,从精密化技术应用方面进行分析,其中体现出较强的精密性以及较高的精确性优势,在实际运用中,工作人员借助精密化技术手段,能够加强整个加工过程的联系,是最终产品达到极高质量效果的重要保证。从当前情况来看,对精密化加工技术与机械设计制造工艺进行分析,两者之间处于紧密的联系状态,能够相互补充,共同作用于企业的日常生产加工工作。
        1现代化机械制造技术工艺与精密机械加工技术的重要关系
        现如今,我国逐渐发生成为经济强国,各个行业领域也在这种经济建设新形势中,得到了更好的发展,社会大众生活水平不断提高,对各类产品也有了更高的质量要求,不但要具备较高的实用性与质量,还要具有一定程度的美观性与设计性,然而,传统的机械制造工艺技术已经满足不了社会民众对产品各种的重要要求,为了能够更好地顺应我国社会的经济发展形势,机械制造领域逐渐出现设计工艺,而精密加工技术工艺,也是机械工业制造的重要项目之一,采用新型的制造技术结合创新理论,能够实现机械制造工艺的变革发展,辅助机械工业进行制造生产,对传统机械制造技术工艺进行创新优化,以此来体现现代化机械制造工艺与精密加工技术的重要联系,对机械精密加工技术进行研究分析,能够有效地促进机械制造技术工艺的创新发展,呈现出更加创新的机械制造加工工艺。
        2现代化机械设计制造工艺及精密加工技术
        2.1螺柱机械焊接技术
        螺柱机械焊接技术在机械加工制造行业中,属于较常见的工艺技术,在采用这一技术进行实际操作时,技术人员要保证螺柱紧密接触到被焊物体的表面结构,与此同时,还要利用电弧操作将被焊物的表面结构进行融化,之后,再做加压操作处理,以实现具体焊接工作。螺柱机械焊接技术主要分为两种技术类型,即储能式与拉弧式,在进行实际焊接操作的过程中,因为拉弧式技术的熔深程度较大,一般在重工业机械生产加工领域中应用较多;储能式焊接技术的熔深程度相对较小一些,更适合应用在薄板机械生产加工操作中。螺柱机械焊接技术有着十分明显的技术应用优势,在实际操作的过程里,不需要提前进行打孔操作,出现漏气、漏水等问题的概率也较低一些,因此,这一技术在现代机械加工制造操作中,有着更广泛的实际应用。
        2.2气保护焊加工技术
        气保护焊加工技术在具体应用中,是利用电弧热源进行焊接加工操作的,这种技术具有明显的应用特征。比如,在利用气体对焊接物进行保护操作时,电弧的周围会形成气体保护层,对溶池、电弧、气体等进行分离操作,从而保证焊接机械构件的操作质量,不会受到气体影响。技术人员在进行气保护机械焊操作技术时,还要保证充分、稳定的电弧燃烧状态,必要时,可以将二氧化碳作为机械加工保护气体进行操作,可以使得气保护焊技术的实际机械加工效果有所提高。
        2.3电阻焊工艺
        电阻焊工艺概括为以下3个方面:将被焊工件放入通电的两极之间压紧,从而使焊接电流穿过被焊件,使被焊工件由于电阻热变热;焊接件变为熔化状态或塑性状态,就是在金属原子间形成两个分离表面的现象;盂使分离的金属结合,即焊接件将被焊工件结合在一起,完成焊接的过程。电阻、电极压力和通电时间等各种因素都会影响电阻焊接技术的应用效果,比如电阻值、电极的压力值选错了,或者通电时间过长都会造成工件焊接的质量不好,甚至导致焊接失败。因此在进行电阻焊时,要充分对焊接环境、需要焊接的工件、焊接材料等进行分析,控制恰当的焊接电流、电阻等完成工件的焊接。电阻焊工艺的成本低廉且在生产过程中操作简单、方便,可以实现电阻焊工艺机械化,降低人工成本。
        2.4精密切削加工技术
        从精密切削加工技术手段下进行分析,在工作人员使用过程中,一方面,能够提高整个加工过程精确性的同时;另一方面,也是维持零部件表面极高质量的重要保证。随着多年以来的不断发展,鉴于不同时期下,精密切削加工技术表现出的技术指标也有着很大的不同。从当前实际情况来看,像国外一些的发达的工业国家,目前大多数的机械制造企业已经掌握了较高的加工精度,能够将其把控在1μm范围中,同时,该种技术手段还能够做到精密切削加工技术的控制工作,常见的就是控制在0.1μm范围中,其加工表面粗糙度Ra多在0.1~0.02μm,当前行业人士对精密切削加工工艺进行了进一步的划分,常见的有精密铣削、精密车削与精密镗削几种手段。

从本质上来讲,相比普通的切削形式,工作人员在使用精密切削加工处理环节中,能够很好地通过微量切削形式,在最小的切削深度值中,获取良好的切削结果。
        2.5微细加工技术
        在工作人员对小型或者是微型工件进行加工处理过程中,最有效的措施就是微细加工技术,目前来看,在我国的电子或者是医疗器械等行业领域内,微细加工技术手段有着较为广泛的运用,从该种技术形式类型进行分析,主要涵盖传统与非传统精密加工两种模式,详细来讲,还可以包括化学加工、电火花技术以及等离子体加工等多种方式。在工作人员应用此种技术手段过程中,最关键的就是应该做到对小单位去除率进行全面的控制,促使所有的轴都能够借助微量运动达到效果,最好的状态还需要工作人员把控好微量移动,最佳范围是在几十个纳米范围内。与此同时,工作人员还需要对其进给运动进行全面的把控,保证处于较强稳定性状态的基础上,也应该做到对误差等的合理控制,降低后期所有轴移动时较大误差现象的发生。除此之外,随着时代的进步发展,一种先进的微细加工技术,在较长时间的应用中还凸显出了新兴化等的优势,伴随着持续缩减的尺寸,相应的会促使其表面积以及体积等得以全面的提高,从其表面下进行分析,还会有着物理作用以及力学作用等的应用价值,基于此,在当前乃至未来很长一段时间内,行业人士最需要应对的就是微热力以及摩擦学等方面的不足。
        2.6对于机械硬脆材料采用激光辅助制造技术
        硬脆材料具有优异的力学性能、光学性能和化学性能,在航空航天领域具有广阔的应用前景。然而,采用单点金刚石车削等常规加工方法,加工难度大,成本高。激光辅助加工使用聚焦激光束加热工件的局部区域,并从延展性区域去除软化材料,留下高质量和无裂纹表面。在过去的几十年里,激光辅助加工的研究已经吸引了越来越多的研究人员在学术界和工业界的兴趣。埋弧焊技术也是一种现代机械设计与制造工艺,在施工过程中,具有较高的焊接效率,因此,应用范围也较为广泛。通常用于钢结构机械产品的加工。为了提高埋弧焊工艺的焊接效果,必须根据施工过程中钢结构的特点,合理选择焊丝类型和焊机材料,这些因素将影响最终的焊接质量和焊接效率。在焊接过程中,必须根据施工要求配置焊丝和焊剂,有效地节约了生产成本,提高了焊接效率。当切削工具在材料上产生的载荷略微超过弹性极限,就会发生断裂而不是塑性变形。加工过程中产生的脆性断裂意味着表面可能出现不规则的裂纹和凹坑,严重影响表面的完整性。加工硬质合金的关键要求是保证材料以延性的方式去除,而不是更具特征的脆性断裂。传统的加工方法包括车削、磨削、铣削和研磨,这些都是为了提高加工表面质量而进行的研究。单点金刚石车削结合慢速滑动伺服(SSS)和快速滑动伺服(FSS)加工复杂自由曲面是目前公认的最有效的超精密加工方法之一。虽然前角刀具可以增加DBT未变形的临界切屑厚度,这将有利于在延性模式下的加工,但材料的高硬度所需的大切削力导致了灾难性的刀具磨损。磨损的工具也会对表面质量产生不利影响。因此,为了保证均匀的表面质量,金刚石车削只能加工零件的有限孔径。由于砂轮包含大量的不规则金刚石磨粒,研磨已成为一种有前途的方法去除块体材料和获得光学表面的HBMs。为了消除加工过程中产生的表面裂纹,后续工序一般采用研磨和抛光的方法。这是昂贵的,在某些情况下,研磨单独可以占最终产品成本的60%~90%。此外,可行的表面几何形状受到车轮尺寸和潜在干扰问题的限制。此外,磨削HBMs容易导致热损伤的表面层,甚至裂纹的材料由于高温度梯度。
        2.7以数控螺旋锥齿轮磨床加工为例的精密加工技术探讨
        弧齿锥齿轮是机械传动领域的关键零件。齿轮的设计和加工理论是非常复杂的。螺旋锥齿轮加工的最后一道工序是在计算机数控机床上进行磨齿,磨齿磨床的体积误差在一定程度上决定了螺旋锥齿轮的加工精度。通过对螺旋锥齿轮齿形误差的检测和补偿,可以提高螺旋锥齿轮磨床的加工精度。这就是我们要做的。对于检测加工误差的方法,检测空间误差有两种方法,即个别误差检测和复合误差检测。前者是用激光测量仪和电子准直仪检测各个误差元件,后者是基于运动模型,用柔性球仪和几何激光器等计算各个误差元件。国际标准化组织建议我们检测数控机床工作体积的身体对角误差,以便快速检测和补偿体积误差,因为它包括轴线平行方向和垂直方向上的所有误差。具有代表性的是常规体对角线法,为了快速评价机床的容积性能和测量体积误差,ASMEB5.54和ISO230-6标准提出了常规机身对角线的检测方法。数控机床三坐标轴的行程长度可以构成一个长方体,即工作体。由于有四条体对角线,每条体对角线都包含正负方向,因此,需要检测八条体对角线。在检测过程中,三个坐标轴同时运动,三个坐标轴的全部误差都包含在体对角线误差中,因此,很难将其与体对角线误差区分开。与传统的物体对角线法相比,激光矢量测量法的测量和运动方向可以是不同的方向。为了了解机床的加工精度,必须对加工误差进行检测。弧齿锥齿轮的误差包括切向合成误差、齿向合成误差、齿间相交角误差、积分误差、积分齿轮相交角误差、周期误差、积分齿距误差、k齿积分节距误差、邻近节距误差、齿形相对误差、齿厚偏差、齿轮副切向积分误差、齿轮副周期误差、齿轮齿形、齿轮副间隙、法向侧隙、齿轮副间隙变化、齿轮轴间距偏差、齿轮副间角偏差等。螺旋锥齿轮是机械传动领域的关键零件,在汽车、航空等领域有着广泛的应用。然而,由于齿轮的齿面结构非常复杂,用普通的齿轮测量仪器很难对其进行定量检测。在齿轮测量中心上测量螺旋锥齿轮的误差,是唯一切实可行的方法。
        结语
        综上所述,在我国经济建设发展中,机械加工制造工艺与精密制造技术占据着十分重要的位置,是我国经济建设发展的重要项目,能够有效地提高我国机械工业领域的生产质量与加工效率,正因如此,促进现代化机械制造加工工艺与精密加工制造技术的优化创新,对于我国的整体经济建设与机械工业的发展,有着十分重要的实际意义。
        参考文献:
        [1]刘海川,张媛,张传勇.现代机械制造工艺及精密加工技术应用研究[J].中国设备工程.2020(02).
        [2]徐留明,柳晶.机械制造工艺可靠性研究[J].内燃机与配件,2020(02).
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