现代化机械设计制造工艺及精密加工技术分析
谢超
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谢超,. 现代化机械设计制造工艺及精密加工技术分析[J]. 中国机械研究,20223. DOI:10.12721/ccn.2022.157021.
摘要: 随着我国综合国力的不断提升,我国机械工程的发展速度也日益提高,当前,在机械加工领域中,测量技术的重要性不言而喻。一个高效率、高精度的加工过程,不仅需要机床的高精度、高稳定性以及刀具、夹具的高精度来保证,同样需要精密测量仪器来进行校准和测量。基于此,本文主要对现代化机械设计制造工艺及精密加工技术进行分析,详情如下。
关键词: 现代化机械设计;制造工艺;精密加工技术
DOI:10.12721/ccn.2022.157021
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引言

现代机械设计制造对于我国工业发展来说有重要作用,机械设计制造工艺水平是我国现代化的体现与衡量标准,在国家建设过程中,要提高现代化机械设备设计制造工艺和技术,必须要对机械设计制造工艺进行改良。当前,我国社会建设正在稳步前进,良好的机械设计制造工艺受到国家和社会广泛关注,因此必须要加强机械设计制造工艺现代化水平,对精密加工技术进一步研发。

1现代化机械设计制造工艺及精密加工技术的特点

现代机械设计制造工艺和精密加工技术体现出较强的系统性特征,其各自都有自己的系统性要求,同时在机械设计制造和精密加工技术二者之间也会有共同的系统性配合,要求研究人员可以尝试着把机械设计制造技术和精密加工技术融合,提高产品质量,推动生产流程顺利运行,让加工更具有精密性,达到更好的机械加工效果。除此之外,在“绿水青山就是金山银山”的环保理念影响之下,我国机械设计制造领域呈现出环保绿色的特点。把环保理念带入到机械生产中,能够促进机械设计制造工艺进步,结合精密加工技术的优势,共同节约生产能源,避免资源浪费,还要求在生产过程中原材料要保持安全无污染,减小工业生产可能对环境造成的负面影响,达到工业生产和经济效益平衡效果。

2现代化机械设计制造工艺及精密加工技术

2.1机械制造技术

在实际机械加工主要是由工作人员在送料机中加入原料,之后原料进入主轴箱进行处理,进入加工区后形成初步产品形状,之后把机械零件成品放到下料道中,传递到收料盒子里,最后形成完整的机械产品。现代机械制造技术种类繁多。快速成型技术指的是利用激光切割优势和计算机CAD模块相结合,制造样品零件。其特征是利用计算机的软件模块指挥操作,实现自动快捷切削,加速成型。快速成型技术既可以制造零件的模型,也可以直接制造零件。不需要模具和辅助工具,可以直接对零件展开一次性加工,尤其善于制造复杂零件。该技术在产品的设计和设计修改中有着强大的利用价值,得到了大面积推广,助力于机械制造工艺的进步。目前,激光选区烧结、光固化法、层法等都普遍采用较为成熟的激光快速成型技术。机械制造中很多的零件都需进行热加工,用来提高使用寿命,延展机械性能。特别是某些零件磨损较快,为了提高其使用的寿命,必须要对其表面进行处理。常见的处理方式就是激光热处理技术。激光热处理技术能利用表面添加熔覆材料提高耐磨性,激光具有高温特性,可以实现对基材和熔覆材料的热处理,使其形成表面合金。利用该技术,机械制造可以在材料表面热处理时运用激光的高温性能,形成表面固化的效果,该技术还可以用来修复生产模具,改变原有的形状和尺寸,延长使用寿命。

2.2数控车床加工精密薄壁零件

薄壁零件指的是壁厚在1mm以下的金属零件,其特点可被概括为结构硬度高、整体质量轻以及材料消耗较少,现已在工业领域得到广泛应用。对薄壁零件进行加工时,由于其整体强度偏低,不仅加工难度极大,出现工艺质量问题的概率也较常规零件更高,若不及时解决上述问题,将给零件功能性造成巨大影响,对数控车床加以应用是大势所趋。虽然引入数控加工技术可使零件精度和质量得到改善,考虑到该技术极易被工艺、机床还有刀具因素所影响,要想使其优势得到充分发挥,关键是要对加工技术进行升级,促使加工工艺朝着更加科学且完善的方向前进。对工艺流程进行科学设计,既能够使加工零件的效率得到提高,还可以使零件质量有所提升。随着数控车床的加入,零件质量将上升至全新高度,不仅加工环节出现失误的概率有所降低,加工速度也会更接近预期。要想使数控机床优势得到更加充分的发挥,关键是有切实可行的方案和明确的工艺流程作为基础,确保薄壁零件较易出现的变形问题得到有效解决。在前期准备阶段,由专业人员整理零件加工所涉及的各方面因素,包括但不限于几何切割面及受力因素,在保证切割流程有序开展的基础上,提升方案设计具有的合理性。此外,仿真技术的出现也推动了零件加工工艺的发展,有关人员可利用仿真技术对零件加工所需数据进行演算分析,获得可为加工质量提供保证的理论基础,通过对零件精度进行提高的方式,使零件质量达到相关要求。

2.3模态转换超声振动换能器在精密加工中的应用

超声振动加工技术是超声学的重要分支,是现代精密加工中的重要组成部分,被广泛运用于切削、铣削、钻削、砂轮修整以及滚压等精密加工领域。超声振动加工技术相比于普通加工技术具有显著的优势,能够显著降低切削力,减少刀具磨损,提高加工工件表面质量,延长刀具使用寿命。其中,超声振动换能器是超声振动加工系统的关键部件,是电学、声学、力学和材料学等多学科交叉融合的产物。超声振动换能器利用压电陶瓷在电压作用下能够产生形变的特性,将交变电能转化为换能器的高频机械振动。根据超声振动换能器的振动模式不同,可以将超声振动换能器分为单一振动模态超声振动换能器和复合振动模态超声振动换能器。其中,单一振动模态包括纵振、弯振和扭振;复合振动模态多由单一振动模态复合而成,主要有纵弯复合振动、纵扭复合振动、弯扭复合振动以及双弯曲复合振动等几类。随着超声加工技术的应用范围的扩大,纵振、弯振和扭振这3种单一振动模态超声振动换能器难以满足精密加工的需要,因此引入了复合振动模态的超声振动换能器。目前,实现复合振动模态的方法有多种,主要方法有:一是对两组或两组以上的压电陶瓷堆分别进行电信号激励,产生相应的一维振动且两个或多个一维振动之间存在一定相位差,从而耦合成复合振动,采用这种方式实现复合振动的超声振动换能器称之为多激励超声振动换能器;二是通过模态转换的方式,对一组压电陶瓷堆进行电信号激励,产生一维振动模态,通过巧妙设计模态转换结构变幅杆,从而从一维振动模态诱发产生复合振动模态,采用这种方式实现复合振动的超声振动换能器称之为模态转换超声振动换能器。模态转换超声振动换能器只需要一个夹心式压电换能器,且只需要一路电信号对换能器进行激励,不需要考虑电源信号的相位差等问题,大大简化了超声振动系统的整体结构,有利于实现控制电路、超声电源微型化,可在安装空间较小的机床上进行安装使用,其振动稳定性也更容易得以控制。

结语

总体来说机械设计制造工艺和精密加工技术要加强系统分析,解决技术实践中出现的不足之处,有选择地进行合理运用,根本目的在于提高机械生产效率,增加企业实际收益,推动我国机械制造行业持续稳定发展,共同促进我国工业生产整体水平提升,推动社会发展进一步向前。

参考文献

[1]刘艳平,曾强,刘家顺.基于变形控制的细长薄壁件加工工艺方法研究[J].东方汽轮机,2019(2):42-45.

[2]北京第一通用机械厂.机械工人切削手册[M].北京:机械工业出版社,2008(5):13-15.