現(xiàn)代機械制造工藝與精密加工技術(shù)探討

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自從我國改革開放以來，社會發(fā)展日益加快，傳統(tǒng)的機械制造工藝已經(jīng)無法滿足當(dāng)今社會生產(chǎn)力的需求。機械制造工藝的不斷提高，引入先進的精密加工技術(shù)已是大勢所趨。面對這樣一個挑戰(zhàn)和機遇，我國必須要對機械制造工藝與精密加工技術(shù)進行改革，提高技術(shù)的水平，才能加快我國機械制造行業(yè)緊跟上世界發(fā)展的腳步，符合社會發(fā)展的需求。

1現(xiàn)代化機械制造工藝簡介及現(xiàn)狀分析

1.1現(xiàn)代化機械制造工藝簡介

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

1.2現(xiàn)代化機械制造工藝的發(fā)展現(xiàn)狀

面臨著經(jīng)濟全球化的挑戰(zhàn)，我國機械制造行業(yè)的競爭日益激烈，不僅是在我國國內(nèi)，在全球的機械制造行業(yè)中，國家機械制造技術(shù)水平的高低是直接和這個國家的市場競爭力掛鉤的。而針對目前的情況而言，我國現(xiàn)代化機械制造工藝的發(fā)展現(xiàn)狀總結(jié)主要如下。

（1）柔性化柔性化，就是進行柔性制造，通過利用成組的制造技術(shù)，把自動化物流系統(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化機械制造任務(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)能夠自動識別成組對象的類型和種類，確定機械制造工藝的過程，并能夠自動選擇和機械制造工藝相符合的柔性制造單元，進行預(yù)先設(shè)定數(shù)量的批量生產(chǎn)。所以，和傳統(tǒng)的機械制造系統(tǒng)相比較，柔性制造系統(tǒng)更有利于我國機械制造行業(yè)增強自身的適應(yīng)力和市場競爭力。盡管如此，柔性制造技術(shù)在實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)能夠進行加工的產(chǎn)品差異較大的時候，也無法進行柔性機械加工。

（2）虛擬化利用先進的計算機技術(shù)和軟件，對需要加工的產(chǎn)品進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)容包括了對需要進行加工的產(chǎn)品的設(shè)計、制造、裝配和檢驗等過程的模擬和仿真。充分利用虛擬制造技術(shù)，能夠有效幫助我國的機械制造企業(yè)對企業(yè)所有的生產(chǎn)資源進行最優(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，增強制造企業(yè)的市場競爭力。這種機械制造技術(shù)最大的優(yōu)點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，幫助管理人員對制造系統(tǒng)進行深入的優(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，對于制造企業(yè)和客戶來說都是有利而無害的，在增加制造企業(yè)市場競爭力的同時，還增加了制造企業(yè)的生產(chǎn)品質(zhì)。

（3）敏捷化進行敏捷化制造工作一般會以虛擬制造作為產(chǎn)品實現(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)對競爭激烈的市場變化作出迅速的應(yīng)對，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，敏捷制造對于制造設(shè)備的利用率非常高，對于制造企業(yè)的長遠發(fā)展計劃是非常有幫助的。不過，敏捷制造的實施費用也是比較高的，這也是敏捷制造未能夠在我國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)計階段的時候，對被加工產(chǎn)品的制造、裝配、使用以及售后的環(huán)節(jié)同時進行考慮，對于被加工產(chǎn)品全生命周期的每個過程都進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)計階段開展工作，對于在產(chǎn)品的全生命周期中可能出現(xiàn)的問題都會開展全面、精密的檢測工作，能夠減少在產(chǎn)品研制的過程中不斷進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)，那么極有可能實現(xiàn)一次性研發(fā)成功的目標。

（5）CIMSCIMS，計算機集成制造系統(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)營分系統(tǒng)、工程設(shè)計分系統(tǒng)、制造自動化分系統(tǒng)、質(zhì)量保障分系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)六部分組成，其目的是要實現(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的實施成本較高，制造企業(yè)在規(guī)劃的時候應(yīng)該根據(jù)自己的實際情況，針對瓶頸進行重點投資，在充分利用已有資源的基礎(chǔ)上，實現(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)濟收益。

2精密加工技術(shù)簡介

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)品來達到高精度的標準，但隨著時代的發(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)運而生。精密切剝技術(shù)能夠有效降低刀具和機床等工具的影響，而且其轉(zhuǎn)速也比傳統(tǒng)切剝技術(shù)快許多，目前轉(zhuǎn)速最快的加工機床已經(jīng)達到了每分鐘幾萬轉(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)市場競爭力的重要因素之一。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，我國模具制造技術(shù)的加工精度可以精準到微米級，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）

隨著時代的發(fā)展，人們對于機械加工產(chǎn)品的要求越來越高，在功能達到要求的基礎(chǔ)上，機械加工產(chǎn)品的體積的發(fā)展趨勢漸漸趨于小巧輕便。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)成為國家科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的重要標志了。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)的存儲密度提高了很多個數(shù)量級，而機械加工產(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，這些先進的設(shè)備和裝置都需要進行納米級的加工，同時由此可見，納米技術(shù)不斷發(fā)展的同時，也促進了我國機械、電子、光合的發(fā)展和完善。

2.4微細加工技術(shù)

微細加工技術(shù)和納米技術(shù)大致上是相同的，微細加工技術(shù)也能夠增強機械加工產(chǎn)品的性能，縮小產(chǎn)品的體積。微細加工技術(shù)能夠令半導(dǎo)體的加工精度達到了幾百個埃的程度，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，在實際的生產(chǎn)過程中一般會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)，達到超精密的程度和技術(shù)水平。

3我國精密超精密加工技術(shù)的發(fā)展途徑

我國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)著我國的精密超精密加工技術(shù)已經(jīng)轉(zhuǎn)變成一項系統(tǒng)性極強的工程項目。在未來的發(fā)展中，相關(guān)的工作人員必須要對精密超精密加工技術(shù)有具體、準確的分析和認識，并能夠熟練地應(yīng)用相關(guān)的理論知識。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精密超精密加工技術(shù)水平。

4結(jié)言

對現(xiàn)代機械制造工藝與精密加工技術(shù)進行改革和創(chuàng)新，所追求的是制造企業(yè)在生產(chǎn)營運過程中能夠具有最佳的經(jīng)濟效果。要推動我國機械制造行業(yè)不斷地發(fā)展，那么現(xiàn)代機械制造工藝及精密加工技術(shù)就是重中之重。面對競爭越來越激烈的國際市場和國內(nèi)市場，制造企業(yè)必須要不斷增強自身的市場競爭力，制造出符合社會發(fā)展的產(chǎn)品，這不僅是制造企業(yè)的發(fā)展核心，更是未來機械制造行業(yè)的發(fā)展方向。

作者：李嘉欣 單位：山東大學(xué)