机械制造工艺及装备技术的应用研究.pdf

造纸装备及材料 第 53 卷 总第 227 期 2024 年 2 月造纸装备及材料 第 53 卷 总第 227 期 2024 年 2 月 技术与创新技术与创新103摘要：机械制造工艺及装备技术是机械领域的重点工艺技术，当前社会发展背景下，我国社会生产对机械制造工艺及装备技术提出更高的要求，机械制造与装备技术革新势在必行。文章以机械制造工艺及装备技术发展为研究对象，介绍了制造工艺及装备技术的概念，结合实践案例探讨机械制造工艺及装备技术的发展现状，研究多种机械制造工艺及装备技术，并指出技术发展方向，旨在促进机械制造工艺及装备技术发展。关键词：机械制造工艺；机械装备技术；制造业分类号：TH16制造业是各行业发展的重要支柱，机械设备在当前工业、农业、社会生活中有着广泛的应用，高效生产亦是现代机械制造业获取市场竞争力的必备条件。当前各行业对机械制造业生产效率及质量的要求提升，传统机械制造技术已无法满足此类发展需求。由此，在信息化、自动化以及智能化技术发展背景下机械设备也开始朝自动化及智能化方向发展，进一步提升了机械设备工作效率。通过对当前机械制造工艺及装备技术进行研究发现，为确保机械设备满足现代社会生产生活的要求，工艺及技术也正在朝自动化、智能化、柔性化、数字化、高精度以及定制化、绿色制造和可持续发展的方向发展，因此应重视技术发展，把握创新着力点，为机械制造业发展提供创新机遇，从根本上实现机械制造领域的全面升级。1 机械制造工艺及装备技术的概念1.1 机械制造工艺机械制造工艺是机械装置在生产制造过程中应用的关键工艺，工艺应用原理是以材料、元件为基础，在加工、变形、组装等工艺应用下使机械设备基本成型，具备机械功能及优势，确保设备能够良好应用。机械制造工艺的理论原理比较简单，但实际上，在整个机械设备生产制造的过程中，工艺应用复杂，且特点不同，需要根据不同机械设备的加工生产需求实施组合加工生产。研究发现，当前机械制造的过程中，包括毛坯制造、零件机械加工、热处理、机器的装配、检验、测试和油漆包装等诸多工艺，各项工艺对机械制造生产的影响都极为关键，在机械制造生产的过程中，任何一项工艺出现问题都将对机械生产质量造成影响。因此，在机械制造的过程中，应根据要求合理选择工艺，确保工艺达到最佳效果1。1.2 机械装备技术机械装备技术是现代工业发展的重要基础，涵盖制造、加工、装配、调试等多个环节。在整个装备加工生产过程中，该技术以机械设备安装、检测以及调试为关键环节，其工艺包括组装、清洗、刮削、胶接以及校正等，每个环节都对机械制造加工有重要影响，有利于提升加工效率。随着科技的进步和工业需求的不断提升，机械装备技术也在不断发展和创新。2 机械制造工艺及装备技术的应用2.1 机械制造工艺的应用机械制造工艺是机械装备生产中的重点工艺，在机械设备智能化、自动化发展的趋势下，机械制造工艺也开始朝新方向发展。通过研究发现，现代机械制造工艺开始融合新技术，并且在机械制造领域取得成绩。当前社会发展要求机械制造提高效率、提高精度，因此在机械制造生产中已经开始融合应用信息化技术、智能化技术等，从而使机械制造形成向智能化制造、精密加工技术、一体化加工、绿色制造和定制化等方向发展的技术趋势。2.1.1 高精度制造加工技术高精度制造加工技术具体是指以提高机械设备加工制造精度为目标的新技术。传统机械制造加工技术精度较低，从而导致零件和结构之间配合度不足，机机械制造工艺及装备技术的应用研究董登友黔西南民族职业技术学院，贵州 黔西南 562400文章编号：2096-3092（2024）02-0103-03作者简介：董登友，男，本科，副教授，研究方向为机械设备小改小革、设备维修。技术与创新 技术与创新 2024 年 第 2 期 总第 227 期 造纸装备及材料2024 年 第 2 期 总第 227 期 造纸装备及材料104械设备在应用中的磨损大，因此导致机械设备使用寿命下降。为全面升级机械制造工艺，提高机械设备的加工制造精度，机械制造领域相关专家研究设计高精度加工技术，以提升加工效率，提升整个产品的加工精度。为满足不同机械设备或零件加工生产的精度需求，现代机械制造加工中应用不同的高精度加工技术，其中包括类载板（SLP）技术、微波光子（MPF）技术以及纳米精密加工技术等。（1）SLP 精密加工技术。该技术继承了计算机控制光学表面成形（CCOS）技术的主要优势，在机械制造生产中应用的效果已经得到实践验证。在机械零件加工制造过程中，应用 SLP 技术能够使面型精度达到1.49 m，表面粗糙度达到 0.60 m，亚表面损伤深度仅为 2 m，完全满足精密加工制造的需求。（2）MRF 精密加工技术。MRF 精密加工技术也是一种广泛应用于机械生产制造的加工技术，该技术在加工中应用与 SLP 精密加工技术原理几乎相同，也是一种机械零件面型精密加工技术。该加工技术在应用时，可以有效控制机械加工的面形误差方均根值。另外，对该工艺进行实践验证发现，MRF 精密加工技术可以控制误差，将零部件尺寸误差从 0.24 m 降到 0.01 m。（3）纳米精密加工技术。纳米精密加工技术在当前机械制造领域应用非常广泛，该技术在现代电子、安防、汽车产业中的应用，极大程度上满足新产品对加工技术精度的要求。该技术在加工制造中的应用使产品精度、光洁度等指标全面提升，符合加工技术要求。现代机械制造加工已经利用纳米技术构建超精密加工机床，以纳米技术贯穿整个加工整套设备，提升加工技术应用效率，继而保证加工全面升级。以 Moore Nanotech 公司的 250UPL-MP 型超精密加工机床为例，该机床以纳米加工技术为核心，在应用的过程中具备高效计算优势，配备 1.2 GHz 四核 ARM，支持同时计算高密度数据刀具路径和运行监控，在整个加工过程中实现开放式多轴运动控制（PMAC）数据和系统运行状况的传输。另外，机床加工应用可降低机械制造设备的加工误差，通过优化机床参数可改善环境因素对机床的影响。与标准 250UPL V2 相比，250UPL-MP 显著降低了跟随误差（最高可减少 40%）2。（4）超精密加工技术。该技术是降低工件表面粗糙度、去除损伤层，获得高精度和表面完整性的加工手段。现阶段，以不改变工件材料物理特性为前提的超精密加工需要使工件的形状精度和表面粗糙度分别达到亚微米级、纳米级，甚至追求更高表面完整性的无损伤抛光技术。2.1.2 自动化、智能化的新型机械加工生产技术通过当前技术研究发现，机械设备加工制造已经开始融入多元化新技术，新技术以信息化技术为基础，创新应用 3D、自动化、AI 等新技术，使现代化机械生产加工效率提高，实现了智能无人加工，缩减加工人员成本，保证加工高效开展。（1）数控车床加工技术。该技术是自动化机械加工的代表性技术，在当前工业领域中应用已经非常成熟。随着科学技术的发展，世界先进技术的兴起和不断成熟，对数控技术提出了更高要求。当今数控机床正在不断采用最新成果，朝着高速化、超精细化、多功能化、智能化、系统化、网络化、高可靠性与环保等方向发展，并且已经开始融合可编程逻辑控制器（PLC）、分散控制系统（DCS）以及控制器局域网总线（CAN）等集成控制技术，使机械制造流水线具备一体化生产优势。对应用最为常见的 PLC 机械制造加工生产线进行研究发现，PLC 可编程机械设备总体生产管理流程，在 PLC 软件基础上实现对机械生产的总体控制。例如，某机械设备生产加工数控车床利用PLC 技术建立生产一体化流水线，流水线主要负责减震器、继电器、磁钢组、发动机生产以及齿轮零部件加工生产等一体化工作，提升了农机加工生产效率，实现了自主化制造生产。该装配线在减震器的制造过程中，使用现代机器人进行制造，线体自动化程度更高，生产中需要少量上、下料人员，大幅节约了人工成本。该流水线中 PLC 技术的应用完成程序自主研发、编写电脑程序，自动控制流水线运行，提高机械加工生产效率3。（2）AI 技术。AI 技术是信息技术、数字技术的高效结合，该技术在社会生产生活中应用也非常关键，将 AI 技术引入到机械制造生产，利用该技术可以模拟机械制造加工流程，分析机械制造加工中遇到的问题，从而在方案设计的过程中要求对机械加工方案进行改进，继而确保机械加工生产升级。实践研究中发现，AI 技术已经在多种机械加工中应用，以某型机械设备的钢板零部件加工为例，加工中利用 AI+3D 视觉技术设计加工方案，在加工方案设计中 3D 模拟加工技术流程和加工结果，对比加工精度和方案，选择加工精度和效率最高的方案。在应用该技术后，已在钢板切割下料、校平、配盘、坡口切割、焊接等多个工程机械金属板材加工环节完成批量部署，解决工件加工难度大、效率低等问题。另外，在 AI+3D 加工技术应用背景下，可配合机器人/桁架机器人使用，完成小件/中造纸装备及材料 第 53 卷 总第 227 期 2024 年 2 月造纸装备及材料 第 53 卷 总第 227 期 2024 年 2 月 技术与创新技术与创新105大件分拣。该技术在应用中利用多相机协同作业，支持对大钢板原材料的加工。（3）智能制造加工技术。目前社会发展已经进入到智能化时代，智能加工制造已经开始在现代机械制造加工广泛应用。智能制造加工是自动化加工的升级款，该技术应用可实现全自动、全智能无人加工管理，加工时间更短、加工效率更高。以动脉智能 SCADA机械制造加工系统为例，该系统在应用的过程中，在融合智能化技术之后可实现机械加工高效生产。通过研究发现，利用该系统后，整个机械生产效率提高15%20%。系统应用还展示了全程质量控制和跟踪功能，记录完整生产过程及机械生产质量数据，跟踪质量变化，通过历史数据分析对可能产生的质量问题进行预警，产品质量提高 10%15%。（4）数字化工艺。随着物联网技术的发展，如实时监控、精确制造、智能维修等工艺技术得到了广泛应用，使机械制造工艺的数字化逐渐成为机械制造技术的必然发展趋势。传统的机械制造工艺得到了改善，基于互联网的设备及传感器数据准确传输，使机械制造实现低成本和高效率。2.1.3 新型一体化机械加工技术现代机械制造生产中已经开始应用新型一体化机械加工技术，综合应用新型材料、新工艺，继而确保机械加工生产达到最佳效率，其中以金属注射成型技术、激光成型制造（LDS）技术为核心技术。（1）金属注射成型技术。该技术在机械制造生产中应用可用于金属零部件加工生产，加工实施的过程中可融合粉末、黏合剂、喷料、注射成型、脱黏、烧结等多项工艺，促进金属零部件加工应用的高效开展。以汽车发动机某金属零件为例，利用金属注射成型技术可在零部件铸造、密封、切削加工等技术领域中应用，加工后其精度控制为 0.1%0.5%，而且表面粗糙度可控制在 1 5 m，与传统加工技术相比，切实提高了加工精度。（2）LDS 技术。LDS 技术是激光成型制造加工技术，该加工技术在生产发展中应用非常广泛。LDS 技术是数控技术与激光技术结合的产物，该技术应用时能够在金属电路板上打印图案。研究发现，LDS 技术的加工时间相对较短，加工精度高，在加工过程中图案不受实物几何形状影响。2.2 机械装备技术的应用机械装备技术也是机械设备加工生产中应用的关键性技术，在机械加工制造技术发展的同时，为提升装备加工效率，生产中也开始融入先进技术，机械制造装备技术也开始转型发展。超声波清洗技术、智能装备技术均为现代机械设备加工中应用的新兴技术。（1）超声波清洗技术。在机械生产制造后，许多零部件污染物较多，容易对机械设备生产造成影响，也极容易影响机械制造设备的使用寿命。传统机械装备要求在装备前对机械零部件进行高效清洗，解决零部件污染问题，确保清洗后零部件更适用于生产。超声波清洗技术运用超声波作为清洗媒介，对机械设备实施清洁处理，其应用领域及用途具备较高的灵活性。在超声波清洗中，不同的频率可以去除各种颗粒污垢，一般清洗频率为 40 kHz，可去除大切屑、焊接飞溅物、切屑和激光氧化皮，用于硬件、管道、消费品、汽车和飞机等机械制造领域，大幅提高了机械制造效率。（2）智能装备技术。智能装备技术与智能生产制造技术原理相同，均是将智能技术引入到机械生产装备之中，使机械生产装备效率更高。智能机械装备可实现无人装备管理，装备过程中可以设计智能化装备程序，实施专业化的装备管理，继而保证机械装备生产效率达到最大值，提升装备精度，减少质量问题，为后续的机械装备应用打好基础。3 结束语机械制造工艺及装备技术是机械生产制造和应用领域应用的关键性技术，该技术在当前社会发展背景下应用已经取得全面进步。随着一系列先进技术在机械制造及装备中的应用，机械制造工艺及装备技术将继续发展和创新，为制造业的升级和发展提供有力支撑。参考文献1 王应帅.机械制造工艺及精密加工技术的应用J.造纸装备及材料,2023,52(11):124-126.2 韩自强,单武斌,何腾飞.基于熵权TOPSIS法的机械加工绿色工艺方案决策J.现代制造工程,2020(8):87-91.3 乔菁菁.递阶控制在挤压制造工艺中的应用研究D.西安:西安科技大学,2020.