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自动化技术就是自动地去完成特定的工作,在提前预设好的程序中自主进行工作,无需人为进行操作。进入21世纪,计算机技术的快速发展为农业机械设计制造中应用自动化技术提供了良好的技术条件。
1农业机械设计制造中应用自动化技术的重要性
传统的农业机械设计制造工作对原材料、人力等资源的利用率不高,无论是设计环节还是生产制造环节,很多原材料、人力被浪费,原材料、人力的使用得不到科学管控,导致生产成本比较高,企业生产效率难以全面提升,市场竞争力不高。相比于传统的农业机械设计制造工作,在农业机械设计制造中应用自动化技术,结合计算机建模、工程绘图等信息化技术手段,将自动化技术与农业机械设计制造结合,可以提高农业机械的自动化水平,改善整个过程,减少农机对人力的消耗;设计与生产管理人员可随时发现设计与制造过程存在的资源浪费、能源过度损耗等问题,可优化、改进农机设计制造过程,消除传统设计制造的缺陷,进一步利用生产加工中的废料,最大限度地降低生产成本,使资源利用率大大提高;生产过程的管理更为精细,提升农业机械设计制造质量,极大地提高生产质量和生产效率,这不仅可减少资源浪费,也可以保证生产环节的安全稳定性,提高生产制造企业的经济效益和核心竞争力。同时,合理地运用自动化技术,可以弥补传统技术的不足和缺陷,改进和优化农业机械设计制造,大大地提高产品的质量,实现农业机械生产制造企业的多向发展。
2农业机械设计制造中应用自动化技术面临的不利因素
2.1技术水平相对落后
随着我国经济的快速发展,自动化技术在我国得到了稳步应用和发展。但是,由于我国在农业生产技术方面的投入相对其他行业少,创新基础相对薄弱,过度模仿国外农业机械生产流程,无法提高农业机械发展的实际需要;加上国外设备和零部件购买成本较高,使得我国农业机械整体开发和生产成本增加,无法形成完整的行业体系,影响了自动化技术的应用,导致现阶段我国农业机械制造设计领域应用自动化技术水平仍然较低,普遍落后于发达国家。很多农业机械设备的设计结构十分复杂,导致生产成本居高不下,这不仅严重影响企业对自动化技术的应用,也让生产效益得不到提升。
2.2研发创新能力比较差
在计算机信息技术支持下,农业机械设计制造工作应将技术创新与整体改造放在首位。但是,当前我国农业机械设计制造中应用自动化技术存在创新能力不足的问题,原创性自动化设计技术运用较少,无法做到自主研发、自主创造,缺乏创新能力,导致农业机械设计制造中应用自动化技术的水平较低,严重影响农业机械市场的国际竞争力。
2.3缺少精准化思维
现阶段,我国许多农业机械设计制造中应用自动化技术处于探索阶段,农业机械整体水平有待提升,与国际先进农业自动化机械存在很大的差距。很多农业机械生产制造企业缺少创新思想,对农业机械设备设计制造缺少技术改进思维,生产只单纯看重眼前利益,未能将自动化技术应用作为未来发展的根本,自动化技术应用存在诸多难点,最终导致农业机械自动化精准度很差。
3农业机械设计制造应用自动化技术的策略
3.1提高农业机械研究人员的专业水平
各级政府及有关部门应提高对农业机械设计制造应用自动化技术重要性的认识,重视农业机械研究人员的培养工作。要对农业机械研究人员进行自动化技术教育和培训,使他们能够有效掌握农业机械自动化理论知识,掌握先进的农业机械自动化技术,提高其应用农业机械自动化技术水平。
3.2应用各种自动化技术
3.2.1柔性自动化技术
面对农业机械设计制造行业存在的业务应变能力差,无法应对行业发展形势的问题,应借助柔性自动化技术,有效结合自动化技术、智能技术、人工,加强机械设计制造全过程的关联性。目前,可应用柔性制造单元、柔性制造系统、计算机辅助设计等技术。
3.2.2集成系统
要想进一步提升自动化技术在农业机械设计制造的应用效果,就应将自动化技术集成在一起。在集成自动化技术前,必须协调自动化生产过程,并优化自动化技术应用方式。同时,将实践与理论结合起来,以信息技术为支撑,真正实现自动化技术的集成。运用集成化的自动化技术更能提高机械设计制造的效率,保证机械设计制造的质量,尤其是能有效提升机械设计制造企业的核心竞争力。
3.2.3计算机综合农业机械制造技术系统
计算机集成的农业机械制造技术系统在机械设计中具有重要的应用。目前,由传统机械设计所造成的局限性被计算机集成的农业机械制造技术系统的出现和应用打破了,应用程序级别的有机集成和协调,有效提高了农业机械设计的效率和产品质量。
3.2.4自动检测技术
自动检测技术是一项重要的自动化技术,其主要原理是将传感器同现有设备进行结合。在农业机械设计中,应用自动检测技术能够将自动检测系统应用于农业机械设备,检测效率、检测准确性都大大高于有局限性的人工检测。
3.2.5应用数控技术
在传统的农业机械设计制造中,通常采用手动控制生产的方法,效率较低,已不适应现代社会的发展。如今,将数控技术应用于企业农业机械设计制造过程中,可以大大地提升农业机械设备的设计制造效率。现代的信息技术是数控技术的核心,是自动控制技术与计算机技术的融合。借助数控技术,操作员可以实现机械设计和制造的自动操作。
3.3发展农产品检测、包装自动化农业机械
在农业生产中,自动化农业机械需要应用到种植到加工的全过程。而农产品自动化检测和包装机械是我国农业领域新型的自动化农业机械,应用这些农业机械能够使农产品生产流程实现标准化,并可以有效保证农产品质量,提高农产品市场竞争力。为此,要大力推广应用农产品检测和包装自动化技术,发展农产品检测和包装自动化农业机械。
作者:魏艳琴 单位:忻州市农业机械发展中心
机械制造分析2
0前言
在汽车制造领域,汽车机械模具的加工与制造是基础且重要的步骤,直接影响汽车制造的质量。将数控加工技术应用到汽车机械模具制造中,可以最大限度地满足汽车制造企业对汽车结构、用途、制造周期等方面的要求。因此,需要研究其应用的具体措施。
1数控加工技术概述
随着我国逐步加大经济结构转型的发展力度,对于产品的多样性也提出了更高的要求,即不仅要求产品数量充足、质量有保障,还要求产品款式新颖。为了满足上述需求,企业应创新并升级现阶段使用的机械加工技术。数控加工技术就此诞生,该技术主要通过计算机程序控制机床加工过程,实现机床加工的智能化生产,由于其自动化和数字化程度较高,已在我国社会发展的各个领域得到广泛的应用。将该技术应用到汽车机械模具制造中,不仅可以满足机械制造的现代化发展需求,还可以推进机械制造领域的稳定发展。数控加工技术应用主要包含2个方面。一方面是数控机床技术的应用,表现出生产效率高、精确度高等优势;另一方面是数控编程技术的应用,可以明显提高产品的生产质量,保证生产的全面性。数控机床技术与数控编程技术,既彼此独立,又相互联系。综合应用这2项技术,可以高质量地实现现代化机械加工制造目标。生产企业应充分意识到数控加工技术应用的重要性,并借助该技术提升机械模具的生产质量。
2数控加工技术的优点
2.1实现汽车机械模具制造的自动化
数控加工技术可以直接利用计算机系统控制生产设备,提高其运行的便捷性,并实现自动化生产。虽然应用数控加工技术时,需要提前在计算机系统中设定生产设备的运行参数,但是数控加工本身就是一种自动化的生产方式。汽车机械模具的自动化生产是汽车制造领域生产技术的一大突破,不仅影响了汽车制造企业的生产模式,还减少了汽车制造企业中人为操作等因素的影响,降低了汽车制造企业的人工成本[1]。在科学技术更新升级速度逐渐加快的形势下,提高汽车机械模具制造过程的自动化水平,可以为汽车机械模具的智能化和自动化发展奠定基础,实现汽车机械模具的持续性生产,提高汽车制造企业的生产力。2.2提高汽车机械模具的性能汽车机械模具的加工制造过程易受各种不确定因素的影响,对汽车机械模具的生产质量控制难度较大,导致汽车制造企业存在大量残次品,不仅会造成资源和能源的浪费,还会增加汽车制造企业的生产成本,降低汽车制造企业的经济效益。将数控加工技术应用到汽车机械模具的加工制造中,可以提高汽车机械模具的性能和精度,减少残次品。同时,汽车机械模具的自动化生产,还可以减少汽车制造企业的人力成本投入,减少人为因素引发的失误。
2.3提升汽车机械模具的生产效率
数控加工技术以数字化系统应用为基础[2],在汽车机械模具的加工制造过程中应用该技术,利用先进的数字化系统控制生产设备,可以从整体上优化汽车机械模具的加工制造流程,提高汽车机械模具的生产效率和生产精度,减少汽车机械模具的生产时间,提升汽车制造企业的经济效益。
3数控加工技术在汽车机械模具制造中的应用
3.1在模具分类中的应用
目前,我国常用的数控加工机床主要有数控车削机床、数控磨削机床、数控电火花线切割机床、数控电火花加工机床等。在汽车机械模具制造领域中,模具分类是最基础的工作,只有做好汽车机械模具的分类与挑选,才能科学地选择合适的数控机床。汽车机械模具的种类较多,分类工作具有一定难度。将数控加工技术应用到模具分类中,可以成功制作分类相同的模具,提高汽车机械模具分类的效率。
3.2在汽车机械模具制造中的应用
在汽车机械模具的加工制造过程中,需要借助计算机技术获取更多精密性的数据[3],针对细节性问题进行处理。因此,汽车制造企业应增强数控加工技术与现代化计算机系统的融合度,借助数控加工技术优化并提高汽车机械模具的制造水平,提升汽车机械模具的生产质量。另外,汽车机械模具的制造工艺具有复杂性,只有将数控加工技术深入地应用到汽车机械模具制造过程中,借助数控加工技术降低汽车机械模具的制造难度,才能提高其制造效率。需要注意的是,部分汽车机械模具在生产精度与生产质量方面的要求较高,仅使用一种数控加工技术很难满足其生产质量的要求。因此,汽车制造企业需要将多种数控加工技术融合在一起,借助不同数控加工技术的优势提高汽车机械模具的生产精度和生产质量。
3.3在汽车机械模具加工程序优化中的应用
任何机械模具的制造均涉及相应的加工程序,包括汽车机械模具制造,整个汽车机械模具的生产质量和生产效率直接受加工程序优劣的影响,因此,需要优化相应的加工程序。汽车机械模具的制造还受数控加工技术的影响[4],制造企业需要优化和改进数控加工技术,以提高汽车机械模具的制造精度。另外,应提高生产人员的技术水平,使其熟练掌握数控加工技术的应用理论与技能,并以此为基础优化汽车机械模具的加工程序、加工时间等。确保生产人员的操作必须严格遵守标准化和精细化的加工标准,优化加工工序和加工流程,实现精细化生产。
4数控加工技术在汽车机械模具制造中的应用策略
4.1电解技术的应用
在汽车机械模具制造中,为了科学合理地应用数控加工技术,需要加强电解技术的应用。电解技术是近年来出现的新型数控技术,主要原理为将金属放入电解液中,利用其电离作用溶解金属,加快模具成型速度。采用电解技术可以达到10倍电火花技术的生产速度,使汽车机械模具的制造达到预期效果[5]。在整个电解过程中,不产生任何切削作用,因此可以将其应用到各种复杂形状的汽车机械模具制造中。采用电解技术制造汽车机械模具时,应严格控制生产原材料的性能质量,以保证汽车机械模具的加工制造质量,提升加工制造精度。
4.2超声波技术的应用
在汽车机械模具制造中,为了科学合理地应用数控加工技术,需要加强对超声波技术的应用,以超声波形成的超声频振动力磨料,借助磨料的打击作用使模具材料呈现预期的形状。一般情况下,超声波技术的应用以半导体材料、不导电材料或导电材料的应用为主,在脆性材料模具的加工制造中,可以获得较理想的应用效果。
4.3高压水切割技术的应用
高压水切割技术是以水为载体,借助水的动能和压力进行模具加工制造的技术。在应用高压水切割技术时,通常需要利用射流手段切割模具材料;通过科学加压的方式保证水流的连续输出,并将高压水转换为超音速水,向模具材料射流,以达到优化模具制造效果的目的[6]。
4.4数控机床的主轴旋转的控制
设计出汽车机械模具后,进入模具制造环节。在这一过程中,其生产质量受数控机床的影响较大。例如,将汽车机械模具放至在数控机床上,数控机床主轴的旋转会影响模具的位置。如果数控机床的主轴旋转出现问题,汽车机械模具的制造精度会降低。鉴于此,必须严格控制数控机床的主轴旋转。4.5数控机床的加工力度与加工温度的控制在汽车机械模具的制造过程中,数控机床的加工力度与温度直接影响最终模具的加工精度,如果无法拨正模具的加工精度,模具的质量会出现问题。严格控制数控机床的加工力度与温度,避免出现模具变形、扭曲、断裂等安全问题,提高模具的加工精度。例如,当数控机床上的刀具处于高温环境中时,刀具摩擦生热,引起刀具变形或汽车机械模具变形问题,使得汽车机械模具的加工精度受到影响。因此,在汽车机械模具加工过程中,需要根据实际情况选择合适的刀具,优化切削尺寸和深度,同时还需要利用冷却润滑剂进行降温处理。
4.6汽车机械模具的反复检验
对于汽车机械模具,任何细小的差距均会影响最终的生产质量。因此,在汽车机械模具的制造过程中,应加强对最终产品精确度的控制,减少人为失误,避免因生产人员的不恰当操作造成资源与能源的浪费[7]。生产人员应反复、多次地检验汽车机械模具,并根据检验结果调整生产细节,确保工具质量达标、角度合理。生产人员应以“多检测、多试验”为原则,全方位地掌握汽车机械模具的加工制造要求、数控机床类型等信息,通过多次试验减小加工误差,提升模具制造的精确度。
5结语
综上所述,数控加工技术的应用是对传统汽车机械模具加工制造技术的突破,可以通过对传统加工制造技术的创新和改进来提高汽车机械模具的生产质量和效率。汽车制造企业及其工作人员应充分意识到数控加工技术的应用优势,并通过科学合理的方法将其应用到汽车机械模具的制造过程中,促进制造企业的稳定可持续发展。
作者:徐敏 单位:常州市高级职业技术学校
机械制造分析3
在机械制造及自动化专业学习的过程中,在线学习虽然可以让学生不受时空的限制,能够多方面掌握相应的知识结构,但是弥补不了机械制造及自动化专业对于实践化学习的需求。单纯依靠在线教学难以满足学生学习的需求。实体课堂学习则是传统的教学方式,虽然可以让学生进行机械制造及自动化专业实践化的训练,但是容易受到外部环境的影响,对学习的要求条件比较高。基于此,必须通过新的教学模式将在线教学和实体课堂教学进行有机的融合,满足学生对于不同阶段学习的需求,促使学生能够得到全面的发展。
1机械制造及自动化在线教学与实体课堂融合教学模式特征
1.1教学资源多样化
教学资源多样化是机械制造及自动化在线教学与实体课堂融合教学模式的显著特征。在融合模式下,教学资源不在局限于以往封闭的教学空间,学生可以通过互联网进行相应机械制造即自动化专业学科知识的学习和探究。在融合模式过程中,学生可以通过网络平台的方式进行相应学科资源的学习和利用。在融合过程中,老师一般会把机械制造及自动化学科学习的知识传输到相应的网络平台中去,让学生进行知识点的提前预习和学习。学科老师还会利用网络平台让学生进行相应的理论学习和探究,极大地扩展了其学习的范围,教学资源也更加多样化。1.2教学的个性化教学的个性化是对学生个人学习能力、知识结构、情感态度等客观内容的肯定和认同。在教学个性化下,学生能够得到全面的发展,达到有教无类、求同存异的状态。在融合式的教学过程中,能够更大程度地尊重学生的学习个性,便于学科老师在更大程度上对症下药。在传统的实体课堂教学中,一直采取的同质化教学难以对学生进行针对性的帮助。通过使用线上沟通工具,能够促使师生之间建立起稳固的联系,保证个性化教学成为可能。
1.3在线与实体的有机融合
线上学习打破了时空上的限制,教学资源得到了极大的丰富和扩展,学生能够进一步进行自主化的学习,但是线上教学模式难以保证教学的质量,老师难以对学生进行相应的实践层面的指导。实体课堂教学模式是传统的线下教学模式,能够有效地提高学生实践能力,便于学科老师对学生进行相应的指导和监督考核,但是实体化教学模式容易受到外部环境的影响,对时空有着较大的规定性要求,难以让学生进行开放式的学习。把在线教学同实体教学有机融合能够在很大程度上让二者之间进行优势互补,保证学生更好地进行学习。在这种有机融合之下,机械制造及自动化专业的学生不仅突破了学习上时空的限制,同样也能够进行相应的实践化的操作学习,保证理论指导实践。
2机械制造及自动化在线教学与实体课堂融合教学模式构建条件
机械制造及自动化专业在线教学与实体课堂融合只有达到一定的条件,才能够保证机械制造及自动化专业在线教学与实体课堂融合,而不是以往的混合式的教学。具体来看,融合的条件主要体现在以下方面:
①融合教学模式思想上的统一。融合教学思想上的统一能够有效地规定融合的方向和路径。在融合思想过程中,必须把学生对机械制造及自动化专业知识的学习作为思想上的目标,融合模式的展开必须紧紧围绕着机械制造及自动化专业知识。
②融合教学模式必须妥善处理好在线教学和实体课堂教学二者之间的关系。在机械制造及自动化专业教学中,在线教学和实体课堂教学是互为前提的共生关系,你中有我,我中有你。在机械制造及自动化专业学习中,在线学习主要进行相应的知识理论的预习和自主学习资料的搜寻和初步的学习。实体课堂学习则是进行机械制造及自动化专业知识理论的重难点学习、专业思维的训练、专业实践能力的操作。在具体的时间过程中,二者必须有机地融合起来,以学生掌握和学习机械制造及自动化专业的知识理论、实践化操作、专业思维模式的训练作为最终的目标。机械制造及自动化专业在线教学与实体课堂融合构建只有建立在思想意识方向路径的统一确定以及处理好在线教学和实体课堂教学二者之间的关系才能实现。
3机械制造及自动化在线教学与实体课堂融合教学模式构建过程
3.1充分发挥在线教学的优势
在线教学主要是运用互联网技术,借助网络平台,教师与学生之间展开知识信息的传递、接收等互动学习交流的方式。在融合过程中,必须借助在线教学跨时空的特性进行相应的教学。在课程的教学过程中,老师可以通过网络教学平台将学习的内容和知识点进行相应的传输,促使学生能够及时进行相应的预习。此外,教师还可以通过网上视频交流的方式与学生进行实时互动,促使老师能够及时掌握学习的情况,针对性地同学生进行交流。在线教学的目的并不在于学生能够掌握全部的知识点,而在于学生能够形成自主学习、思考、探究的良好习惯,促使学生能够独立自主地发现问题、解决问题。
3.2利用实体课堂进行实践化的训练
机械制造及自动化专业性较强,学生难以进行有效的理解和把握。学生预习机械制造及自动化专业知识后,必然存在一定的困惑。在实体化课堂中学科老师必须对其进行相应的理论知识的学习和灌输,确保学生已有的知识结构更加完整。此外,在机械制造及自动化专业的学习过程中,学生的理论知识必须运用到实际的操作实践中去。在实体课堂中,学科老师必须引导学生进行相应的实践化的操作,保证理论性的知识能够用于实践过程,最终确保学生能够掌握相应的知识体系。
作者:王子俊 蒋玉峰 葛飞飞 付丽宇 李颜龙单位:黑龙江农垦职业学院
机械制造分析4
在市场经济飞速发展进程中,现代社会对产品制造工艺提出了更加严格的要求,产品制造方不仅需要确保产品质量达标,而且需要赋予产品外在美观性。机械制造工艺与精密加工技术是现代产品制造需求催生的产物,在多年的发展应用过程中取得了喜人的成果,也获得了电子制造行业、冶金行业的青睐。因此,分析现代机械制造工艺与精密加工技术具有非常突出的现实意义。
1机械制造工艺与精密加工技术概述
1.1机械制造工艺机械制造工艺是由现代焊接工艺、微机械工艺组成的工艺体系。其中,现代焊接工艺是一种以加压方式接合金属,或以加热方式接合热塑性塑料的工艺,包括电阻焊、气体保护焊、搅拌摩擦焊、螺柱焊等几种类型;微机械工艺是借助传感器装置收集温度、压力、速度指标,根据指标进行机械制造的工艺。微机械工艺包括复合微细加工技术、微机械蚀刻技术、硅表面微机械制造技术、X光蚀刻精密电铸模造成形技术几种技术等。1.2精密加工技术精密加工技术特指加工粗糙度在Ra0.1μm以下的加工工艺,包括精密切削技术、超精密研磨技术、模具成型技术、纳米技术等。其中精密切削技术在基于传统精密加工技术的创新,可以减少工具、机床等客观因素约束,优选小变形、高强度车床,并在生产制造阶段吸收多余振动能量实现微驱动。超精密研磨技术是利用超硬磨料砂轮、细粒度微粉对黑色硬脆材料进行加工获得高加工精度、低表面粗糙度值产品的技术。模具成型技术是基于电解加工制造高精准度模具的技术,主要是在零件基本成型后借助计算机信息技术进行少许加工的近净成形,可满足精锻零件加工需求。纳米技术是纳米级0~100nm的材料加工控制技术,涵盖了微型机电系统、纳米级微传感器控制技术、纳米级精度制造技术等。
2机械制造工艺与精密加工技术的特点
2.1全过程关联
现代机械制造工艺与精密加工技术的应用贯穿了整个制造过程,包括机械产品研发、设计、加工、制造、销售等多个环节。整个制造过程的每一个环节之间具有内在关联性,相应技术之间也具有较大联系,任意一环节出现故障均会影响下一个环节甚至整个技术流程[1]。2.2应用范畴广阔在世界经济全球化发展的背景下,机械制造加工行业面临的竞争压力进一步增加,也驱动着机械制造工艺与精密加工技术应用范畴的进一步扩展。现代机械制造工艺与精密加工技术不单单在本国机械行业应用,而且可以在其他国家和地区、其他行业应用。
2.3技术种类多样
现代机械制造工艺与精密加工技术具有种类多样的特点,不仅涉及了气体保护焊接、埋弧焊、电阻焊等现代机械制造工艺,而且涉及了精密切削、精密研磨、纳米技术等精密加工技术。在学科交叉发展过程中,现代机械制造工艺与精密加工类型有望进一步增加。3机械制造工艺与精密加工技术的应用
3.1机械制造工艺的应用
3.1.1现代焊接工艺
(1)气体保护焊接。气体保护焊接是借助焊枪喷嘴喷出保护气体,促使焊接部位、熔池与大气隔离的全部焊接手段,是熔化极焊接技术体系的一种。在气体保护焊接全程,可以观察电弧、熔池加热熔化现象,确保焊接过程熔渣及时处理。从应用类别来看,气体保护焊接主要包括熔化极气体保护焊、钨极气体保护焊两种。在熔化极气体保护焊中,主要用氩气-氦气惰性气体或二氧化碳活性气体;在钨极气体保护焊中,多用氩气与氦气惰性气体或氩气-氢气混合气体,钨极为粉末冶金法铸造的圆柱形棒,焊丝为冷拉制造,并且与被焊接母材相同、近似的材料。
(2)埋弧焊。埋弧焊是将电弧作为热源的焊接技术。在埋弧焊技术应用过程中,需要将可熔化焊接附着在电弧上,避免燃烧电弧外露。而在电弧燃烧热向焊丝端部、电弧周边母材传递过程中,母材可熔化形成熔池,焊剂则以熔渣的形式呈现。在熔渣、焊剂整体的保护下,熔池与外界空气隔离。埋弧焊本质上是一种将强烈焊接弧光埋藏的一种焊接方法,可控工艺参数较多,焊接电流、焊丝直径、焊接速度、电弧电压、焊丝倾角、伸出长度、装配间隙、坡口大小、焊剂粒度、焊剂层厚度等均对焊接效果具有较大影响,需要操作者综合考虑各项焊接参数,进行合理调控。如在热影响区过小产生熔合不足、夹渣缺陷时,应增加焊接电流与电弧电压。埋弧焊回路涉及了焊接电源、连接电缆、导电嘴、焊丝、电弧、熔池、工件等几个部分,在电弧热作用下,焊丝端部会持续熔化,为后续焊丝送进提供空间,确保焊接过程焊丝送进速度、焊丝熔化速度维持动态平衡。其中焊丝送进主要借助电动机驱动的送丝滚轮,焊接速度在50~80cm/min之间。
(3)电阻焊。电阻焊主要是借助电极压力,经电阻热加热熔化金属,进而断开电路促使金属在压力下结晶的方法。在机械制造过程中,电阻焊可用于多类别钢板制件加工,焊接方式为点焊。除点焊外,电阻焊还包括缝焊、凸焊、对焊等。其中对焊又包括电阻对焊、闪光对焊两种。从本质上来说,电阻焊是在两个电极之间压入被焊材料,借助流经被焊材料接触面、邻近区域的电阻热加热材料致使其熔化成接头的焊接方法。在电阻焊应用过程中,接触电阻、被焊材料与电极间电阻、电极材料及端面形状、电极压力、焊件表面状况、温度分布等均会影响电阻焊加工效果。因此,在应用电阻焊技术时,需要严格控制电阻,并根据需求合理设定预压、通电、维持、休止环节的参数,确保焊接压力处于稳定水平[2]。
3.1.2微机械工艺
(1)复合微细加工技术。工业产品的微型化是现代机械制造工艺应用的主要方向之一,复合微细加工技术是工业产品微型化实现的重要技术支撑,包括微细铣削加工、微细电火花加工技术两种。相较于常规机械制造工艺来说,微细铣削加工零件尺寸处于较小水平,所用切削力也处于较小的水平。微细铣削加工主轴最大转速为150000rpm,轴承形式为空气涡轮,微径铣刀为平头。根据工件材料加工直径要求差别,可以选择不同的微细铣削加工工具。如对于加工直径φ2.5μm的孔,可以选择微钻头;而对于加工直径φ25μm的轴,则可以选择钻石刀具。微细电火花加工技术是一种应用于复杂形状、硬质合金加工的技术,可以满足微细轴、微三维结构加工需求。具体操作时,需要准备绝缘的工作液,经工具电极、工件间脉冲火花放电获得的瞬时局部高温,完成金属的汽蚀、熔化处理。在技术应用过程中,工具电极、工件之间无接触,两者作用力处于较低的水平。此时,仅需精细控制某个脉冲放电能量,配合精密微量进给,就可以达到微细轴、微细窄缝、微细空间曲面、微细平面的加工要求。
(2)X光蚀刻精密电铸模造成型技术。X光蚀刻精密电铸模造成型技术是一种借助X光射线进行三维微结构加工的技术,包括X光深度同步辐射光蚀刻、电铸成型、注塑成型几个环节,可以满足薄膜亚微米光刻深度加工要求[3]。在X光蚀刻精密电铸模造成型技术应用时,首先,需要利用溅射方式,在硅衬底位置覆盖一层钨化钦薄膜,隔离光刻过程对材料的干扰。进而对钨化钦薄膜进行清洗处理,处理后再次镀金,获得预镀层。其次,借助旋涂手段,多次操作,获得正性抗蚀层。进而将掩模与抗蚀层叠合,在高压汞灯下曝光处理,获得不平整的轮廓。同时准备碱性显影液,开展显影水洗操作,显影水洗后进行小盒烘干,达到微结构深度与宽度之比大于7的要求。最后,利用电镀手法,对光刻后微结构进行处理,获得三维金属微结构。进而借助反应性离子蚀刻法(或湿式蚀刻法),去除预镀层金、钨化钦。
3.2精密加工技术的应用
3.2.1精密切削精密切削技术是适应现代高科技需要发展的现代化技术,初期用于计算机磁盘、大功率激光核聚变装置用大直径非圆曲面镜、宇航用陀螺、红外光用立体镜等复杂形状件加工,随后逐渐在高科技尖端产品开发中广泛应用[4]。从加工工具来看,精密切削加工包括精密或超精密车削、精密或超精密铣削、精密或超精密镗测、微孔加工几种类型。除微孔加工工具为硬质合金钻头、高速钢钻头外,其他高速切削加工技术切削工具均为立方氮化硼刀具、天然单晶金刚石刀具、硬质合金刀具、人造聚晶金刚石刀具等。以单点金刚石车床非球面模仁超精密加工技术为例,在技术应用过程中,具有良好振摆回转精度的空气轴承主轴可以为工件(或刀具)运动提供支持。在轴承中支承回转轴压力膜的均化作用下,空气轴承主轴精度可以超出轴承零件原本精度。同时在工件(或刀具)运动过程中,需要由V-V型滑动直线导轨(或液体静压导轨、滚动导轨)引导,确保加工直线度。需要注意的是,由于精密切削加工的加工精度、表面粗糙度要求较高,空气中湿度、温度、尘埃粒子均会干扰加工效果。因此,精密切削技术需要在温度恒定、湿度恒定、空气洁净且防振动的环境下应用。即在调整精密切削技术应用环境温度、湿度的同时,采取各种防振动措施,并对0.1μm的尘埃进行净化过滤[5]。
3.2.2精密研磨技术
精密研磨技术是当前黑色金属、半导体等脆硬材料精密加工主要用技术,主要通过均匀进给金刚石修整砂轮,控制修整工具进给速度在10~15mm/min。之间,实现对砂轮的精密修整。常用的精密研磨技术主要是基于非线性电解的超精密镜面研磨修整技术,可以促使金属结合剂超硬磨料砂轮表面氧化层连续修整作用、钝化膜抑制电解作用达到动态平衡,确保砂轮磨粒出刃高度恒定,容屑空间优良。在基于非线性电解的超精密镜面研磨修整技术应用过程中,金属结合剂超硬磨料砂轮的转轴、电刷为阳极,铜电极为阴极,分别与电源正极、电源负极相连接,正极与负极之间的距离可以调节[6]。在正极、负极之间距离调整完毕后,可以经喷嘴喷出电解研磨液。在电解研磨液充满正极、负极之间时,通入高电压、高脉冲频率电源,借助研磨液电解作用溶解砂轮表面金属基体,并促使砂轮表面产生绝缘钝化膜,阻碍金属基体过度电解。整个加工过程中,工件连续转动,砂轮不间断切入,研磨切入量与实际工件尺寸减少量为同一数值。且金属基体电解、钝化膜产生可以形成动态平衡,砂轮表面结合金属基体持续被电解,新的磨料基体不断出露,为磨粒恒定突出提供支持。
3.2.3模具成型技术
精密模具成型技术是一种间接成型技术,需要先制作母模,再根据母模制造生产模具的技术,包括陶瓷型铸造、金属粉末激光烧结成型制模、熔模铸造、砂型铸造几种。陶瓷型铸造是一种先利用传统模具成型方法制造母模并完成表面处理,再进行涂抹陶瓷浆液、固化模壳、高温烧结、预热模壳、烧铸、抛光修整操作的技术。在陶瓷型铸造技术应用过程中,需要严格控制收缩率与预热温度,规避模具外壳开裂、变形等问题出现。金属粉末激光烧结成型制模技术是先在模具表面覆盖金属粉末烧结,获得低强度母模后对母模进行处理的模具。整个技术包括三维CAD模型构建、覆膜金属粉末、激光烧结成型、加热脱脂、高温烧结、渗入低熔点金属、后处理、成品几个环节。在覆膜金属粉末与激光烧结成型环节,金属颗粒可以熔化成具有黏结作用的液体,将金属粉末稳固黏结。因初步黏结的母模强度较低,后续需要将其表面浮粉去除后,在氢气保护气的作用下脱脂,脱脂温度在450℃~600℃左右,可以去除全部黏结剂。在脱脂后,立即提高温度烧结孔隙,并渗入铜等低熔点金属,获得高强度模具[7]。熔模铸造是一种先将耐火材料均匀涂抹在蜡模表面,再进行高温溶解干燥蜡模壳、焙烧型壳、浇注操作的技术。在熔模铸造技术应用过程中,可以直接利用原型制作消失模或硅橡胶模、金属树脂复合模,再制作树脂消失模并精细铸造的技术。砂型铸造是一种SIS成型技术(选择性激光烧结快速成型技术)支撑的技术,可以直接浇注成型砂基。在选择性激光烧结快速成型技术应用前,需要构建CAD模型,并利用分层软件将其切割成若干层。获得各加工层信息后,经计算机调整激光束,促使粉末持续烧结固化,最终获得三维实体。需要注意的是,在烧结成型扫描前,应调低成型缸厚度,调高粉缸高度,由铺粉辊左侧向成型缸移动。同时经激光扫描首层横截面、轮廓,促使激光扫描粉末在高温下熔化黏结。随后铺粉进行次层激光扫描。全部烧结完成后,用气枪清除零件表面残余白色粉末,进行热激光固化、渗蜡等处理,获得高精度零件。
3.2.4纳米技术
纳米精密加工技术无法脱离精密测量技术。当前精密测量技术主要包括在线、离线、在位三种方式,精密测量精度需超出加工精度一个数量级。常用的精密加工测量法为非接触干涉法、高灵敏度电动测微技术等,分别借助激光干涉仪、重复反射干涉仪、隧道扫描显微镜、光波干涉显微镜操作[8-9]。其中隧道扫描显微镜是以待加工件表面、原子线度的极细探针为电极,将两个电极距离缩短到1nm以内,通过外加电场,可以促使电子在两电极之间流动。进而根据扫描隧道显微镜下可移动原则,可以获得加工件表面微小变化信息,根据信息可以勾勒待加工件三维表面形貌图,促使精密加工等级达到原子级。除了隧道扫描显微镜等纳米级精密测量技术外,基于化学合成的纳米加工技术、聚焦离子束技术也较为常见。即根据化学反应过程自基层向顶层组装微观体系物质单元,获得纳米器件;聚焦离子束技术则是借助电场、磁场作用下的偏转系统、加速系统,将离子束聚焦到亚微米、纳米量级,满足纳米结构的无掩模加工、微细图形检测需求。
4结语
综上所述,现代机械制造工艺与精密加工技术不仅仅大面积应用于机械制造领域,而且在电子、冶金领域具有广泛的应用,总体呈现出全过程关联、技术种类多样、应用范畴广阔的特点。因此,从业人员应根据现代市场多变要求,合理利用气体保护焊接、埋弧焊、电阻焊等现代机械制造工艺与精密切削、精密研磨、纳米技术等精密加工技术,充分发挥现代机械制造工艺与精密加工技术优势,为我国机械制造技术水平达到世界先进水平提供支持。
作者:陆洲 单位:常州铁道高等职业技术学校