郭宇峰

摘 要：現(xiàn)代化機械設計制造工藝都是以自動化技術、智能化技術為主，其在當今機械制造領域中的應用愈加廣泛，同時還有很大的發(fā)展空間?，F(xiàn)代化機械設計制造工藝可以有效提高機械生產(chǎn)效率和質(zhì)量，對推動我國機械化工業(yè)發(fā)展有著重要意義?；诖?，文章首先提出現(xiàn)代化機械設計制造工藝發(fā)展現(xiàn)狀，進而提出自動化機械設計制造工藝的應用效果，最后探究當代一些精密加工技術。

關鍵詞：機械設計制造工藝；精密加工技術；自動化；效果

中圖分類號：TH16 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）04-0101-02

Abstract： Modern mechanical design and manufacturing technology is based on automation technology， intelligent technology， its application in the field of machinery manufacturing is increasingly extensive， at the same time， there is a lot of room for development. Modern mechanical design and manufacturing technology can effectively improve the efficiency and quality of machinery production， which is of great significance to promote the development of mechanized industry in our country. Based on this， the paper first puts forward the development status of modern mechanical design and manufacturing process， and then puts forward the application effect of automatic mechanical design and manufacturing process， and finally explores some contemporary precision machining technology.

Keywords： mechanical design and manufacturing technology； precision machining technology； automation； effect

引言

科學技術是第一生產(chǎn)力。在科技時代下，機械制造更多是采用現(xiàn)代化工藝，生產(chǎn)模式也逐漸朝向自動化、智能化方向發(fā)展，不僅提高了機械設計制造質(zhì)量，同時還可以提高生產(chǎn)效能。由此可見，在機械設計制造領域中，合理的應用現(xiàn)代化機械設計制造工藝可以實現(xiàn)機械產(chǎn)業(yè)升級，這也是實現(xiàn)現(xiàn)代化機械生產(chǎn)的重要渠道。想要有效強化機械制造水平，需要充分利用現(xiàn)代化技術，并在實踐當中不斷加強新技術研發(fā)，推出性能更強的設備，提高機械生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟效益。

1 現(xiàn)代化機械設計制造工藝的應用現(xiàn)狀

采用現(xiàn)代化技術可以加強機械設計制造水平，實現(xiàn)自動化生產(chǎn)的再次升級，提高機械生產(chǎn)產(chǎn)品效益，創(chuàng)造出更具價值的機械產(chǎn)品，實現(xiàn)機械產(chǎn)品的多元化，滿足市場多變的需求，更加精準的掌握市場需求，針對機械設計制造市場發(fā)展變化及時作出反應。此外，無論是在機械設計還是機械制造方面，現(xiàn)代化技術都已經(jīng)實現(xiàn)了全自動化模式，為了能夠保障最終產(chǎn)品符合設計預期，需要不斷加強現(xiàn)代化機械設計制造工藝的研究，設計人員也要樹立現(xiàn)代化生產(chǎn)理念，整合現(xiàn)有的資源，提高信息利用率，根據(jù)產(chǎn)品實際需求，采用更具創(chuàng)新的設計方案，滿足市場客戶個性化要求。

2 現(xiàn)代化機械設計制造工藝及其應用效果

2.1 集成化生產(chǎn)模式

在科學技術不斷發(fā)展的背景下，自動化基礎和機械技術的融合形成了現(xiàn)代化機械工藝技術，并從零散的自動化逐漸朝向集成化方向發(fā)展，并衍生出了多項技術。在機械設計制造領域中網(wǎng)絡技術、通訊技術交叉作業(yè)，可以推動整個機械生產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展。集成化生產(chǎn)模式是多個子功能結(jié)合而成，構成一個完整的生態(tài)系統(tǒng)，從而降低對人工勞力的依賴性。在現(xiàn)代化機械設計制造理念下，采用機械系統(tǒng)工程實現(xiàn)機械生產(chǎn)優(yōu)化，結(jié)合數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)以及對應網(wǎng)絡，不斷對自動化生產(chǎn)流程、程序進行優(yōu)化，豐富自動化生產(chǎn)系統(tǒng)以及操作便捷性，將過去分散的設計、生產(chǎn)單元整合為有機整體。自動設計生產(chǎn)體系可以有效降低企業(yè)生產(chǎn)成本， 實現(xiàn)生產(chǎn)工藝的低碳升級，從而順應行業(yè)發(fā)展進程。

2.2 智能化機械生產(chǎn)

人工智能作為自動化技術的衍生品與替代品，也是當今各個行業(yè)改革發(fā)展的重點內(nèi)容。誠然人工智能技術如今發(fā)展還不成熟，這也表示智能化技術還有很大的潛能有待開發(fā)，機械制造領域需要進一步加強智能化技術的研究。在現(xiàn)代化生產(chǎn)系統(tǒng)中加入人工智能技術，構建智能、無人值守的生產(chǎn)系統(tǒng)，這樣即可實現(xiàn)全自動化機械生產(chǎn)設計形式，只需要技術人員初步操作，如設定參數(shù)、輸入機械設計參數(shù)等，此時智能系統(tǒng)會對生產(chǎn)鏈條進行分析，憑借智能終端替代人腦進行判定和決策。人工智能技術突出了“智能”理念，也就是可以實現(xiàn)自主學習（模糊理論），在自動化生產(chǎn)中越用越聰明，不僅可以強化機械生產(chǎn)效率，還能夠有效降低資源浪費，控制生產(chǎn)成本。

2.3 低碳化生產(chǎn)模式

傳統(tǒng)的高污染機械生產(chǎn)模式已經(jīng)無法適應現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展要求，想要減緩機械生產(chǎn)造成的環(huán)境污染問題，就必須要加強綠色生產(chǎn)技術的研究與應用。習近平在十九大報告中明確指出：“加快生態(tài)文明建設與改革工作，構建美麗新中國”。機械生產(chǎn)行業(yè)作為推動國民經(jīng)濟增長的支柱型產(chǎn)業(yè)，要不斷對機械工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境展開綠色優(yōu)化，減少機械生產(chǎn)中“三廢”排放，盡可能讓機械生產(chǎn)對環(huán)境的影響降到最低，推動機械生產(chǎn)行業(yè)長足發(fā)展。傳統(tǒng)的機械生產(chǎn)由于技術上的不足、管理上的不足，“三廢”排放不受節(jié)制，造成“三重”問題，即污染嚴重、損耗嚴重、浪費嚴重，低碳化生產(chǎn)模式可以做到“三低”，即污染低、排放量低、損耗低。通過科學的生產(chǎn)模式，縮短機械生產(chǎn)周期，從而降低碳排放，構建綠色機械生產(chǎn)鏈。

3 現(xiàn)代化機械設計制造工藝的具體應用

3.1 機械設計方面

在機械產(chǎn)品設計當中，結(jié)合計算機軟件技術以及自動化生產(chǎn)設備即可實現(xiàn)自動化生產(chǎn)系統(tǒng)，以Auto CAD為例，Auto CAD軟件在機械設計當中主要包含的作用有：多維度平面開發(fā)、思維建模和仿真測試、設計與生產(chǎn)銜接。

在Auto CAD軟件開發(fā)之初，機械設計都是采用手繪二維平面設計。新時期下，Auto CAD也實現(xiàn)了三維建模與仿真測試功能，也就是在二維平面圖形基礎上升級成為了三維圖形，同二維模型一樣，在Auto CAD軟件中輸入機械三維信息，即可呈現(xiàn)出三維模型框架。設計人員只需要對三維框架進行調(diào)整、填充即可得到三維設計圖像，還可以自主的對三維模型進行上色處理。當然，三維模型可以一鍵轉(zhuǎn)化成為二維模型，二維設計圖形也可以轉(zhuǎn)化成為三維圖形，從而完成設計。

當今Auto CAD軟件技術已經(jīng)和機械設計實現(xiàn)了融合，這也是自動化生產(chǎn)的基礎，結(jié)合Auto CAD軟件中的特有插件，將二維圖像轉(zhuǎn)化為三維模型，并通過3D打印機將三維模型打出來，即可測試模擬生產(chǎn)效果，待到模型符合設計條件之后即可進行批量生產(chǎn)，提高機械設計自動化水平，保障最終生產(chǎn)效率。

3.2 機械制造方面

以自動化數(shù)控下料為例。充分利用Auto CAD自動操縱控制軟件，根據(jù)機械板材加工特性，對確保機械制造更具針對性。Auto CAD平臺主要包含了零件、板材、生產(chǎn)工藝綜合管理模式，挖掘大數(shù)據(jù)相關信息，得出排樣模板，從中選擇出更加合理的設計方案，并應用可視化技術生成工程圖，從Auto CAD軟件將模板圖導入，此時模板圖就可以呈現(xiàn)在軟件平面上，技術人員可以應用DXF編輯圖形，在編輯完成之后點擊自動生產(chǎn)按鍵即刻實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，保障生產(chǎn)率，提高管理效能。數(shù)控仿真技術可以在計算機中生成機械形態(tài)模型，采用Delphi（應用程序開發(fā)工具）獲取平面圖的NC代碼（數(shù)控代碼），此時即可得到加工信息，包括規(guī)格、生產(chǎn)參數(shù)等，并通過智能化技術模擬機械的直線、圓弧加工軌道，還可以采用timer（定時器）控件、canvas（插件）控件對模擬模型進行更改，在顯示屏上可以直接顯示出機械構件實際形態(tài)。方針模型符合標準即可按照仿真編程代碼進行現(xiàn)實生產(chǎn)。在實際生產(chǎn)中，軟件可以對生產(chǎn)流程進行校檢，考量程序和生產(chǎn)應用的可行性、精準性。

4 精密加工技術相關闡述

4.1 技術分類

（1）超精密切削。超精密切削是以SPDT（Vishay單片SPDT模擬開關）技術為核心，主要是采用了空氣軸承主軸、高剛性、氣動滑板、高精度工具、反饋控制、環(huán)境溫度控制等，實現(xiàn)納米級別的粗糙度。多數(shù)是應用金剛石刀具銑削，在平面和非球面光學元件、有機玻璃、塑料制品、陶瓷、復合材料加工領域的應用十分廣泛。但是金剛石在使用中存在著損耗問題，未來會發(fā)展鍍膜技術改善金剛石刀具在加工硬化鋼材時的損耗。（2）超精密磨削。精密磨削在長期發(fā)展中衍生出了超精密磨削，該項技術的核心就是金剛石砂輪修整，在實際生產(chǎn)中可以確保磨粒的微刃性、等高性。該項技術應用十分廣泛，特別是在高精度機械構件加工中可以充分發(fā)揮優(yōu)勢。被磨削之后，工件表面的磨削痕跡幾乎不可見，之后再對工件進行摩擦、拋光，最后即可生成超精度加工面，當今超精密磨削可以加工出圓度為0.01μm工具，尺寸精度達到了0.1μm、表面粗糙度為Ra0.005μm圓柱零件。（3）超精密研磨。超精密研磨技術包括機械研磨、化學機械研磨、浮動研磨、彈性發(fā)射加工、磁力研磨等多項技術。該項技術可以實現(xiàn)“無振動”研磨、精密溫控、潔凈環(huán)境、細小且均勻的研磨劑。該項技術所加工出的球面精度達到0.025μm，表面粗糙度為Ra0.003μm。

4.2 技術發(fā)展展望

（1）高精度、高效率。精密加工技術當今更多是應用在軍工、航天等特殊領域，未來會逐漸向民用機械產(chǎn)品方向發(fā)展，由于當今精密加工技術生產(chǎn)效率低，未來會逐漸提升加工效率，采用EEM（嵌入式事件管理器）、CMP（單芯片多處理器）技術可以提升加工精度；（2）大型化與微型化。高精度機械部件生產(chǎn)需要大型精密加工設備，美國提出了加工直徑為2.4-4m的大型機械超精密加工機床，可以實現(xiàn)精密機械部件量產(chǎn)，再加上微型電子技術發(fā)展，精密加工也會朝向微型化方向發(fā)展，如微型傳感器、微型驅(qū)動元器件等；（3）智能化?，F(xiàn)代化機械依然處于自動化朝向智能化過渡階段，實現(xiàn)智能化生產(chǎn)可以提高機械生產(chǎn)的穩(wěn)定性，這一點在精密加工中更加明顯。

5 結(jié)束語

綜上所述，在新時期下，現(xiàn)代化機械設計制造工藝已經(jīng)成為機械行業(yè)主流趨勢，并且自動化加工未來也會逐漸朝向智能化、集約化、綠色化方向發(fā)展?？傊?，充分利用現(xiàn)代化機械設計制造技術可以提高機械生產(chǎn)效能、提高生產(chǎn)企業(yè)效益、提供個性化服務，是機械制造領域重點關注的問題。

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