現(xiàn)代機(jī)械制造工藝與精密加工技術(shù)探討

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自從我國(guó)改革開放以來，社會(huì)發(fā)展日益加快，傳統(tǒng)的機(jī)械制造工藝已經(jīng)無法滿足當(dāng)今社會(huì)生產(chǎn)力的需求。機(jī)械制造工藝的不斷提高，引入先進(jìn)的精密加工技術(shù)已是大勢(shì)所趨。面對(duì)這樣一個(gè)挑戰(zhàn)和機(jī)遇，我國(guó)必須要對(duì)機(jī)械制造工藝與精密加工技術(shù)進(jìn)行改革，提高技術(shù)的水平，才能加快我國(guó)機(jī)械制造行業(yè)緊跟上世界發(fā)展的腳步，符合社會(huì)發(fā)展的需求。

1現(xiàn)代化機(jī)械制造工藝簡(jiǎn)介及現(xiàn)狀分析

1.1現(xiàn)代化機(jī)械制造工藝簡(jiǎn)介

現(xiàn)代化的機(jī)械制造工藝就是在原有的機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，利用先進(jìn)的加工工藝，制造出應(yīng)用于我國(guó)機(jī)械制造行業(yè)的零件或其他設(shè)備。作為我國(guó)工業(yè)體系重要基礎(chǔ)之一，對(duì)機(jī)械制造行業(yè)進(jìn)行改革和創(chuàng)新能夠積極推動(dòng)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。傳統(tǒng)的機(jī)械制造工藝已經(jīng)無法滿足我國(guó)制造水平的要求，而對(duì)機(jī)械制造工藝進(jìn)行創(chuàng)新，也就意味著在傳統(tǒng)機(jī)械制造工藝和技術(shù)水平上，融入新型的計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理技術(shù)，以及先進(jìn)的自動(dòng)化控制技術(shù)等，令單一的機(jī)械制造技術(shù)轉(zhuǎn)變成一門包含著電子、信息、機(jī)械、材料等多種綜合學(xué)科知識(shí)的技術(shù)發(fā)展。

1.2現(xiàn)代化機(jī)械制造工藝的發(fā)展現(xiàn)狀

面臨著經(jīng)濟(jì)全球化的挑戰(zhàn)，我國(guó)機(jī)械制造行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，不僅是在我國(guó)國(guó)內(nèi)，在全球的機(jī)械制造行業(yè)中，國(guó)家機(jī)械制造技術(shù)水平的高低是直接和這個(gè)國(guó)家的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力掛鉤的。而針對(duì)目前的情況而言，我國(guó)現(xiàn)代化機(jī)械制造工藝的發(fā)展現(xiàn)狀總結(jié)主要如下。

（1）柔性化柔性化，就是進(jìn)行柔性制造，通過利用成組的制造技術(shù)，把自動(dòng)化物流系統(tǒng)和多組柔性制造單元聯(lián)接在一起，能夠高效完成批量的自動(dòng)化機(jī)械制造任務(wù)。這種發(fā)展線柱主要是以成組技術(shù)作為制造工作的基礎(chǔ)，在一定的控制范圍內(nèi)，柔性制造系統(tǒng)能夠自動(dòng)識(shí)別成組對(duì)象的類型和種類，確定機(jī)械制造工藝的過程，并能夠自動(dòng)選擇和機(jī)械制造工藝相符合的柔性制造單元，進(jìn)行預(yù)先設(shè)定數(shù)量的批量生產(chǎn)。所以，和傳統(tǒng)的機(jī)械制造系統(tǒng)相比較，柔性制造系統(tǒng)更有利于我國(guó)機(jī)械制造行業(yè)增強(qiáng)自身的適應(yīng)力和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。盡管如此，柔性制造技術(shù)在實(shí)際使用的過程中還是有一定限制的，例如當(dāng)加工產(chǎn)品的規(guī)格或者類型和系統(tǒng)能夠進(jìn)行加工的產(chǎn)品差異較大的時(shí)候，也無法進(jìn)行柔性機(jī)械加工。

（2）虛擬化利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)和軟件，對(duì)需要加工的產(chǎn)品進(jìn)行全生命周期的建模和仿真，這就是虛擬制造技術(shù)。其中的主要工作內(nèi)容包括了對(duì)需要進(jìn)行加工的產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造、裝配和檢驗(yàn)等過程的模擬和仿真。充分利用虛擬制造技術(shù)，能夠有效幫助我國(guó)的機(jī)械制造企業(yè)對(duì)企業(yè)所有的生產(chǎn)資源進(jìn)行最優(yōu)化的配置，縮短加工產(chǎn)品的研制周期，降低生產(chǎn)加工的成本，提高制造質(zhì)量，增強(qiáng)制造企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。這種機(jī)械制造技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)就是能夠改變被加工產(chǎn)品的生產(chǎn)制造模式，能夠大量節(jié)約生產(chǎn)成本和時(shí)間成本，提高被加工產(chǎn)品的制造效率。在建模和仿真的過程中，能夠輕易發(fā)現(xiàn)在制造過程中存在的問題，幫助管理人員對(duì)制造系統(tǒng)進(jìn)行深入的優(yōu)化，還可以幫助客戶更直觀地了解產(chǎn)品的性質(zhì)和特點(diǎn)，對(duì)于制造企業(yè)和客戶來說都是有利而無害的，在增加制造企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的同時(shí)，還增加了制造企業(yè)的生產(chǎn)品質(zhì)。

（3）敏捷化進(jìn)行敏捷化制造工作一般會(huì)以虛擬制造作為產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)途徑，并通過虛擬制造建立兩種制造方式共同的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，幫助制造企業(yè)對(duì)競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)變化作出迅速的應(yīng)對(duì)，提高制造企業(yè)的適應(yīng)能力。和傳統(tǒng)的制造技術(shù)相比較，敏捷制造的生產(chǎn)質(zhì)量、效率都更加高，但其生產(chǎn)加工成本卻更加低，同時(shí)，敏捷制造對(duì)于制造設(shè)備的利用率非常高，對(duì)于制造企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展計(jì)劃是非常有幫助的。不過，敏捷制造的實(shí)施費(fèi)用也是比較高的，這也是敏捷制造未能夠在我國(guó)推廣使用的主要原因。

（4）并行化并行工程的主要工作內(nèi)容是當(dāng)產(chǎn)品還處于設(shè)計(jì)階段的時(shí)候，對(duì)被加工產(chǎn)品的制造、裝配、使用以及售后的環(huán)節(jié)同時(shí)進(jìn)行考慮，對(duì)于被加工產(chǎn)品全生命周期的每個(gè)過程都進(jìn)行并行化處理的一種綜合技術(shù)。當(dāng)然，并行工程并不僅僅在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段開展工作，對(duì)于在產(chǎn)品的全生命周期中可能出現(xiàn)的問題都會(huì)開展全面、精密的檢測(cè)工作，能夠減少在產(chǎn)品研制的過程中不斷進(jìn)行試制的頻率和次數(shù)，能夠有效縮短產(chǎn)品的研制周期，減少研制成本，如果并行工程規(guī)劃得當(dāng)，那么極有可能實(shí)現(xiàn)一次性研發(fā)成功的目標(biāo)。

（5）CIMSCIMS，計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，是一種基于現(xiàn)代化生產(chǎn)理念指導(dǎo)下制造企業(yè)信息化、集成化、柔性化以及智能化的方向、理論和方法。CIMS并沒有一種固定的工作模式，通常由生產(chǎn)管理經(jīng)營(yíng)分系統(tǒng)、工程設(shè)計(jì)分系統(tǒng)、制造自動(dòng)化分系統(tǒng)、質(zhì)量保障分系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)六部分組成，其目的是要實(shí)現(xiàn)信息集成，全面提高制造企業(yè)產(chǎn)品的研制能力和整體管理水平。但是要注意的是，CIMS的實(shí)施成本較高，制造企業(yè)在規(guī)劃的時(shí)候應(yīng)該根據(jù)自己的實(shí)際情況，針對(duì)瓶頸進(jìn)行重點(diǎn)投資，在充分利用已有資源的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)局部的信息化，這樣才能夠科學(xué)地為制造企業(yè)帶來良好的經(jīng)濟(jì)收益。

2精密加工技術(shù)簡(jiǎn)介

2.1精密切剝技術(shù)

傳統(tǒng)切剝技術(shù)是直接通過切剝被加工產(chǎn)品來達(dá)到高精度的標(biāo)準(zhǔn)，但隨著時(shí)代的發(fā)展，這種切剝技術(shù)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代工藝發(fā)展的要求，于是，精密切剝技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。精密切剝技術(shù)能夠有效降低刀具和機(jī)床等工具的影響，而且其轉(zhuǎn)速也比傳統(tǒng)切剝技術(shù)快許多，目前轉(zhuǎn)速最快的加工機(jī)床已經(jīng)達(dá)到了每分鐘幾萬轉(zhuǎn)的程度，在一般的制造企業(yè)中得以廣泛應(yīng)用。

2.2模具制造技術(shù)

研制效率和生產(chǎn)效率是決定制造企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的重要因素之一。所以，必須要采用科學(xué)、合理的方法提高產(chǎn)品的研制效率和制造效率。目前我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)中，模具加工制造技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛。模具制造技術(shù)的核心是提高模具的加工精度。目前，我國(guó)模具制造技術(shù)的加工精度可以精準(zhǔn)到微米級(jí)，主要是通過電解加工工藝確保模具的生產(chǎn)質(zhì)量和加工質(zhì)量達(dá)到相關(guān)的要求，提高制造企業(yè)的生產(chǎn)效率。

2.3納米技術(shù)（增加一些有關(guān)納米技術(shù)的介紹）

隨著時(shí)代的發(fā)展，人們對(duì)于機(jī)械加工產(chǎn)品的要求越來越高，在功能達(dá)到要求的基礎(chǔ)上，機(jī)械加工產(chǎn)品的體積的發(fā)展趨勢(shì)漸漸趨于小巧輕便。而納米技術(shù)的出現(xiàn)能夠滿足人們的多重要求。隨著全球技術(shù)水平的不斷提高，納米加工技術(shù)已經(jīng)成為國(guó)家科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的重要標(biāo)志了。經(jīng)過多年的發(fā)展，納米技術(shù)水平已經(jīng)能夠在硅片上刻畫納米寬度的線條，這技術(shù)水平令信息數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)密度提高了很多個(gè)數(shù)量級(jí)，而機(jī)械加工產(chǎn)品的體積也能夠變得更加小巧輕便，便于攜帶。舉個(gè)例子，現(xiàn)代武器慣導(dǎo)儀表的精密陀螺、激光核聚變反射鏡、大規(guī)模集成電路硅片等等，這些先進(jìn)的設(shè)備和裝置都需要進(jìn)行納米級(jí)的加工，同時(shí)由此可見，納米技術(shù)不斷發(fā)展的同時(shí)，也促進(jìn)了我國(guó)機(jī)械、電子、光合的發(fā)展和完善。

2.4微細(xì)加工技術(shù)

微細(xì)加工技術(shù)和納米技術(shù)大致上是相同的，微細(xì)加工技術(shù)也能夠增強(qiáng)機(jī)械加工產(chǎn)品的性能，縮小產(chǎn)品的體積。微細(xì)加工技術(shù)能夠令半導(dǎo)體的加工精度達(dá)到了幾百個(gè)埃的程度，令應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)的多種電子元件變得越來越小、能耗越來越低。值得注意的是，微電子封裝技術(shù)是采用膜技術(shù)和微細(xì)加工技術(shù)，把芯片及其他要素在框架或基板上布置、粘貼固定及連接，引出連線端子并通過可塑性絕緣介質(zhì)灌封固定，構(gòu)成整體立體結(jié)構(gòu)的工藝。如今微電子封裝技術(shù)正處于高速發(fā)展階段，在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中被廣泛推廣使用。微電子封裝技術(shù)主要有TCP、BGA、FCT、CSP、MCM和三維封裝。

2.5超精密研磨技術(shù)

超精密研磨技術(shù)主要在集成電路基板硅片的機(jī)械加工中應(yīng)用。為了令集成電路板減少體積，提高其應(yīng)用效率，在實(shí)際的生產(chǎn)過程中一般會(huì)令基板硅片表面的粗糙度為1～2mm。傳統(tǒng)的研磨技術(shù)已經(jīng)無法滿足這么高的要求了，所以必須要不斷創(chuàng)新研磨技術(shù)，達(dá)到超精密的程度和技術(shù)水平。

3我國(guó)精密超精密加工技術(shù)的發(fā)展途徑

我國(guó)精密超精密加工技術(shù)的未來發(fā)展途徑主要分為三方面，分別是加工機(jī)理、加工材料以及加工設(shè)備方面，這三方面的共同發(fā)展體現(xiàn)著我國(guó)的精密超精密加工技術(shù)已經(jīng)轉(zhuǎn)變成一項(xiàng)系統(tǒng)性極強(qiáng)的工程項(xiàng)目。在未來的發(fā)展中，相關(guān)的工作人員必須要對(duì)精密超精密加工技術(shù)有具體、準(zhǔn)確的分析和認(rèn)識(shí)，并能夠熟練地應(yīng)用相關(guān)的理論知識(shí)。其次，專業(yè)工作人員必須要采取科學(xué)、合理的發(fā)展措施，才能夠不斷提高我國(guó)精密超精密加工技術(shù)水平。

4結(jié)言

對(duì)現(xiàn)代機(jī)械制造工藝與精密加工技術(shù)進(jìn)行改革和創(chuàng)新，所追求的是制造企業(yè)在生產(chǎn)營(yíng)運(yùn)過程中能夠具有最佳的經(jīng)濟(jì)效果。要推動(dòng)我國(guó)機(jī)械制造行業(yè)不斷地發(fā)展，那么現(xiàn)代機(jī)械制造工藝及精密加工技術(shù)就是重中之重。面對(duì)競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈的國(guó)際市場(chǎng)和國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，制造企業(yè)必須要不斷增強(qiáng)自身的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，制造出符合社會(huì)發(fā)展的產(chǎn)品，這不僅是制造企業(yè)的發(fā)展核心，更是未來機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展方向。

作者：李嘉欣 單位：山東大學(xué)