李向前
桂林長(zhǎng)海發(fā)展有限責(zé)任公司 廣西桂林 541001
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,制造技術(shù)和機(jī)械制造工藝已經(jīng)和過去有了很大的區(qū)別,為了提升競(jìng)爭(zhēng)力,就需要加強(qiáng)對(duì)先進(jìn)制造技術(shù)和機(jī)械制造工藝的研究,推動(dòng)機(jī)械制造行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展[1]。
制造業(yè)在計(jì)算機(jī)技術(shù)崛起之后出現(xiàn)了體系結(jié)構(gòu)的變革,不僅更看重生產(chǎn)效率,同時(shí)也朝著實(shí)用、節(jié)能、高質(zhì)量、無冗余、全生命周期、環(huán)保的方向發(fā)展。在生產(chǎn)模式上,從過去的大批量生產(chǎn),發(fā)展到現(xiàn)在多品種、小批量、柔性化等生產(chǎn)模式,生產(chǎn)周期相比過去大幅度縮短,而生產(chǎn)過程則朝著高速、高精密、全自動(dòng)化、少切削甚至無切削的方向發(fā)展,取代了傳統(tǒng)制造業(yè)高能耗、高污染、高浪費(fèi)的生產(chǎn)模式。
先進(jìn)制造技術(shù)的實(shí)現(xiàn)來自于計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的高速發(fā)展,以及在全球化制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)背景下,人們對(duì)制造活動(dòng)中管理、研發(fā)更加重視,催生了并行工程、敏捷制造、虛擬制造、精益生產(chǎn)等等。尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展,轉(zhuǎn)變了制造業(yè)原本的發(fā)展模式,而且催生了制造技術(shù)的全新理念。
圖1 先進(jìn)制造技術(shù)構(gòu)成
一般情況下,將先進(jìn)制造技術(shù)視為以提高綜合經(jīng)濟(jì)效益為目的技術(shù),該技術(shù)以人為主體,計(jì)算機(jī)技術(shù)作為支柱,會(huì)綜合利用信息、材料和能源以及相關(guān)環(huán)保技術(shù)進(jìn)行制造系統(tǒng)的管理,改造傳統(tǒng)制造業(yè)的過程,是控制產(chǎn)品整個(gè)生命周期的技術(shù)。
工程設(shè)計(jì)技術(shù)群包括了所有和產(chǎn)品、工藝設(shè)計(jì)有關(guān)的基礎(chǔ),包括概念設(shè)計(jì)、CAX技術(shù)、DFX技術(shù)、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、疲勞設(shè)計(jì)、模塊化設(shè)計(jì)、仿真設(shè)計(jì)、并行設(shè)計(jì)等等。
管理技術(shù)群包括所有和管理有關(guān)的技術(shù),而且強(qiáng)調(diào)在管理中的信息集成和生產(chǎn)模式的創(chuàng)新,在人作為生產(chǎn)主導(dǎo)的模式下,發(fā)揮技術(shù)在管理中的作用。在先進(jìn)制造技術(shù)中,管理技術(shù)群的新技術(shù)對(duì)制造水平發(fā)展影響最大。其中包括了成組技術(shù)、精益生產(chǎn)、全面質(zhì)量管理、管理信息系統(tǒng)、集成技術(shù)等等。
該技術(shù)群是和物料處理、物流相關(guān)的各項(xiàng)技術(shù),與優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)、高效制造、節(jié)能低耗和柔性化生產(chǎn)關(guān)系密切。例如對(duì)材料的生產(chǎn)工藝、零件的精加工、無切削加工、增材加工、精密加工技術(shù)等等,能夠?qū)崿F(xiàn)特種加工技術(shù)、零件自動(dòng)化生產(chǎn)、車間調(diào)度管理等。
制造工藝是利用原材料、半成品進(jìn)行制造,使之成為成品的方法和過程。而機(jī)械制造工藝就是將各種原材料、半成品加工成機(jī)械成品的方法和過程,是機(jī)械工業(yè)的基礎(chǔ)。機(jī)械制造工藝的流程包括了原材料、能源供應(yīng)、毛坯和零件成型、材料改性、裝配包裝、搬運(yùn)和儲(chǔ)存等等。根據(jù)功能,可以將機(jī)械制造工藝分為三類,首先是對(duì)形狀、尺寸、性能、零件位置的加工過程,包括了熱處理、毛坯制造等等;其次是搬運(yùn)、儲(chǔ)存、包裝等工藝,可以間接創(chuàng)造產(chǎn)品價(jià)值;最后是對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)、自動(dòng)控制等不構(gòu)成獨(dú)立工藝的過程[2]。
柔性制造利用計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù),將數(shù)控機(jī)床、加工中心、材料自動(dòng)儲(chǔ)存、輔助控制裝置都交由計(jì)算機(jī)統(tǒng)一控制,從而構(gòu)成柔性生產(chǎn)線。柔性制造中,使用多種工藝方法對(duì)某一零件組的加工,比如銑、鉆、攻螺紋等加工,而且在制造過程中能自動(dòng)改變零件的加工工序。同時(shí),使用柔性制造工藝在生產(chǎn)過程中的容錯(cuò)性很強(qiáng),可利用自動(dòng)變更零件加工路徑的功能,調(diào)整加工路徑解決設(shè)備故障問題,系統(tǒng)也能根據(jù)負(fù)荷自動(dòng)改變加工生產(chǎn)線,減少等待時(shí)間。
在機(jī)械生產(chǎn)的過程中,可以專門構(gòu)建柔性制造單元,利用1到3臺(tái)數(shù)控機(jī)床,完成多個(gè)品種的機(jī)械零件的工藝控制,達(dá)到小批量的靈活生產(chǎn)的目的。也可以根據(jù)需要擴(kuò)展柔性制造單元,適應(yīng)生產(chǎn)規(guī)模的需求。機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)可以建造柔性制造工廠,完全利用計(jì)算機(jī)自動(dòng)化控制機(jī)械加工工藝、物料儲(chǔ)運(yùn)的全過程。柔性工廠中利用分布式多級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)制定生產(chǎn)計(jì)劃、控制日生產(chǎn)進(jìn)度,以及對(duì)相關(guān)生產(chǎn)進(jìn)度和計(jì)劃的自動(dòng)調(diào)整,還可以綜合應(yīng)用機(jī)器人技術(shù)實(shí)現(xiàn)無人化加工。
精密技工是加工精度在0.1-1μm的加工技術(shù),表面粗糙度在0.1μm以下;超精密加工是加工精度小于0.1μm,表面粗糙度在0.025μm以下的加工技術(shù),也被稱之為微米級(jí)加工和納米級(jí)加工。在機(jī)械制造和生產(chǎn)中,精加工和超精加工對(duì)確保機(jī)械的精度十分重要,決定了機(jī)械使用中的工作精度。
實(shí)現(xiàn)精密、超精密加工需要有加工機(jī)床作為基礎(chǔ),為實(shí)現(xiàn)超微量切削,則必須配有微量移動(dòng)工作臺(tái)、微進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置,以及數(shù)字控制刀具角度。切削加工主要使用金剛石、立方氮化硼;磨削加工中使用立方氮化硼、金剛石砂輪;研磨和拋光工作中使用聚酯、鑄鐵等材料作為研具,磨料為金剛石、氧化鋁等等。
精密加工和超精密加工對(duì)加工環(huán)境的要求很高,需要保證環(huán)境的恒溫、潔凈,以及隔絕振動(dòng)。生產(chǎn)中,溫度應(yīng)控制在是19.94-20.06℃之間,濕度控制在40%-50%之間,避免濕度過低造成靜電和濕度過高增加生銹;生產(chǎn)環(huán)境的潔凈度一般控制在100級(jí),生產(chǎn)當(dāng)中氣流必須以勻速朝著一個(gè)方向流動(dòng),并且保持正壓。為了防止振動(dòng)影響,會(huì)將機(jī)床放置于地下室,以及使用隔振氣墊[3]。
先進(jìn)制造技術(shù)和機(jī)械制造工藝對(duì)于提升我國(guó)制造業(yè)的整體水平都有著決定性的作用,政府、企業(yè)、科研單位都應(yīng)該認(rèn)識(shí)到它們的重要性,結(jié)合目前國(guó)內(nèi)制造業(yè)的發(fā)展水平,采取有效的措施,提升機(jī)械制造質(zhì)量和水平,促進(jìn)制造業(yè)的發(fā)展。