摘要：在我國社會經濟及科學技術的快速發展背景下，現代機械制造中對機械設計的要求越來越高，但實際情況卻是機械設計加工由于存在加工精度較低、質量無法得到保障等問題，嚴重危害相關行業的發展。當下在智能技術、自動化技術等現代新型技術的發展下，現代機械設計也在不斷提升其設計水平，使得加工技術的精密度更高、切割速度更快，從而滿足當下的實際需求。本文對現代機械設計和機械制造相關技術進行探討，希望能為機械制造行業的可持續發展提供一些參考意見。

　　關鍵詞：現代機械設計;機械制造;加工質量;技術

　　引言：

　　當下我國加深了對機械設計及機械制造技術的研究，且在研究中取得一定的成功，在實際應用中發揮著重要作用。尤其是在我國社會經濟的轉型時期，技術創新成為機械制造行業關注的熱點，因此就要對現代機械設計和機械制造相關技術進行深入的研究，不斷為機械制造行業的可持續發展提供保障。本文首先對相關概念及機械設計加工中存在的問題進行介紹，然后對現代機械設計和機械制造相關技術進行分析，最后提出提升機械設計加工質量的策略。

　　1、現代機械設計和機械制造概述

　　智能化、自動化是信息時代最大的特征，機械制造及相關技術也不斷朝該方向發展，所以新時期機械產品的最新特征主要體現在智能化、個性化與系統化等特征上。現代信息技術、科學技術是機械產品設計與制造過程中使用十分廣泛的技術，且在不斷的實踐過程中，技術與產品也趨于成熟。雖然我國現階段的研究與發展取得很大進步，但是相比于發到國家，依然出現投入與產出不成正比的現狀，也就是在大量的人力、物力的投入下，技術進步與創新依然不是很理想，且存在較多問題。現代機械設計和機械制造整體質量的提升，是時代發展的必然要求，也是我國社會經濟快速發展中必須面的的問題，如何實現技術創新，滿足時代發展需求，也成為人們關注的焦點。

　　2、機械設計加工中存在的問題

　　2.1加工精度較低

　　加工精度是對機械加工技術的基本體現之一，但是我國現階段在機械加工過程中，加工精度較低，且存在近似加工與機器幾何誤差等問題，對加工精度的影響較大。如果加工精度不夠，會導致產品的質量受到影響，也會縮短產品的使用壽命。同時產品的質量不合格，不僅造成資金與資源的浪費，也會對機械加工行業的可持續發展造成極大阻礙。

　　2.2質量無法得到保障

　　在機械加工過程中，不同的零部件需要不同的技術進行切割或者打磨作業，如果機械加工技術或者加工過程中存在不合理的情況，會造成產品質量不達標的問題。金屬是機械加工中的主要材料，如果機械加工技術不符合標準，很容易在切割過程中出現斷裂與破損等情況。塑料也在機械加工中十分常見，當為塑料加工時會在切割過程中出現變形等問題[1]。

　　2.3產品的性價比較低

　　性價比是判斷一個機械產品的重要指標，尤其是在機械加設計過程中，具有加強的專業性，對機械加工設計工藝的要求較高，如果使用傳統的加工工藝，會對零部件的質量造成極大影響的，且生產的產品在市場競爭中處于下風，對企業的經濟效益造成極大影響。

　　3、現代機械設計和機械制造相關技術

　　3.1精密與超精密加工技術

　　社會經濟的快速發展對現代機械制造的要求越來越高，新工藝在不斷出現，精密加工及超精密加工技術得以出現。第一，精密加工技術。現代機械加工過程中，精密切削技術的應用，精準度較高，且可以直接使用切削的方式進行操作[2]。在具體操作過程中，如果需要精準度更高，或者對表面粗糙度的要求更高，一定要排除外界的干擾，比如刀具與機床的干擾。所以機床的選擇要以剛度高、熱變形小等綜合性能良好的產品。精密切削加工的切削過程一定要科學合理：

　　第二，超精密加工技術。在現代科學技術的快速發展下，超精密加工技術得以快速進步，尤其是美國2004年發射了引力探測器，核心部件石英轉子的真球度達到了7.6nm，這也是超精密加工技術的極限。超精密加工技術對零部件的要求極為苛刻，加工零件的尺寸精度、表面粗糙度Ra、所用機床定位精度的分辨率和重復性要分別控制在0.1μm以上、0.025μm以下、0.01μm以上。微細加工、光整加工等都是超精密加工技術。超精密磨削過程中，要求尺寸精度、表面粗糙度Ra分別控制在0.1~0.3μm與0.2~0.05μm。珩磨過程中，加工后的表面粗糙度可以達到0.025μm[3]。

　　慧士通(上海)機械電子有限公司開發了一款豪華的以鋁件為主的殘疾人椅子，這個產品有100多個子件，涵蓋了壓鑄、注塑、沖壓、精密鑄造、車加工、CNC加工等多種加工工藝，此項目開發了大概參與1.5年，這其中通過反復的工藝試驗，最終還是克服困難得到客人的認可，順利量產，每年大概1.5萬臺。在其中加工工藝中就通過精密及超精密加工的應用，使得產品質量較高，且得到客戶的認可

　　[4]。

　　3.2現代數控加工技術

　　現代數控加工技術具有加工性能良好、效率高及效能良好等特點，在實際應用中具有良好的性價比。現代數控加工技術可以對大型船用螺旋槳葉片、風電齒輪箱等進行加工處理，通過重載大扭矩加工機床的應用，加工效率得到明顯提升。在航天等相關設備的零件加工中，該技術也能發揮其良好的效果。應用過程中，可以達到主軸轉速、切削速度、金屬去除率與主軸功率分別為40000轉/min、2000～5000m/min、30～40kg/h、30～80kW，從而提升加工效率[5]。

　　例如，在慧士通(上海)機械電子有限公司的芬蘭鎖具研發項目中，根據客戶給出的成品裝配圖，進行分解子零件，并且分析每個子零件應該采用的加工工藝。該鎖具來自芬蘭的客戶，對質量要求極高，而且外觀不允許出現任何問題。本項目子零件的生產工藝包含了精密鑄造、數控機床加工以及拉絲和激光刻印工藝。本項目中難點在于，我們第一次涉足到精密鑄造工藝，我們團隊成員通過不斷的學習和研究，最終掌握了不同鑄造工藝所能達到的精度，最終選擇了蠟模精密鑄造，不僅此工藝相對成熟，而且可以準確制作出我們所需要的復雜形狀。

　　3.3高速切割技術

　　在歐美等發達國家高速切削技術的應用十分普遍，并且在切削技術中是使用最為普遍的一種。高速切割技術在實際應用中具有加工精度高、不易變形、加工速率高等特點[6]。高速切削加工中，主軸的轉速一般較高，且都在10000轉/min以上。例如在表殼模具的加工過程中，轉速較高，且達到了40000轉/min。在復雜曲面模具的加工中，在高速銑削加工的應用下，可以高效完成加工，在模具加工中，需要應用到的主軸轉速、進給速度分別為9000轉/min與5000mm/min，加工后表面質量為0.01，人工操作的時間可以有效減少40%[7]。

　　在高速切割技術中，激光切割技術也是當下使用較為廣泛，且應用效果較好的技術。光纖激光切割機在加工過程中，采用CO2激光器為焊接設備，可以對20mm以內的碳鋼進行穩定切割，也可以對10mm以內的不銹鋼及8mm以內的鋁合金進行穩定的切割。在光纖傳輸的應用下，激光切割技術的柔性化程度較強，且可以對1mm左右的薄板進行加工。光纖激光配合同樣柔性化的機器人系統，在實際應用中成本較低，且發生故障的概率較低，在后期的維護過程中十分方便。

　　3.4CAD/CAM機械制造技術

　　CAD是計算機輔助設計，CAM是計算機輔助制造，可以看出計算機是CAD/CAM機械制造技術的核心要素。在CAD技術的應用下，可以設計出符合CAM加工的零部件模型，通過對象參數的精確與優化，構建起三維立體模型，對CAM加工需要的精細化要求進行滿足。在機械制造過程中，CAM機械制造技術可以通過計算機進行游俠的控制。CAM的應用，可以為機械加工提供交互式編程，產生加工軌跡。具體應用中可以對刀具進行設定，對加工的工藝參數進行設定等。

　　CAM軟件在實際應用中具有良好的效果，主要是由于第一，刀具的路徑可以是二維的也可以是三維的，這樣就能滿足不同的需求;第二，可以對刀具路徑進行修改，提升刀具使用的靈活性;第三，系統可以對轉速進行自動調整;第四，可以對加工過程及時間進行估算，并模擬加工過程。

　　例如，在給客戶設計及制作氣體燃燒噴嘴裝置的項目開發過程中，材料全部采用不銹鋼，共完成8種設計，整個項目的設計、材料采購、工藝編制、零部件的跟蹤制作、表面處理、裝配及設計包裝等工作都有較高的要求，尤其是在工藝編制、部件的跟蹤制作、表面處理過程中，需要借助CAD/CAM機械制造技術，合理設置設計及加工過程中的相關參數，確保加工的順利進行。

　　3.5微細納米整合技術

　　在制造業的快速發展過程中，對加工精度的要求在不斷提升，所以就要積極研究并使用微細納米整合技術。該技術是建立在先進切割技術上的，人可以在實際應用中，且在計算機的幫助下，可以對細小的零部件進行切割，尤其是在微型芯片的應用中，該技術具有良好的應用效果。由于微型芯片的進度要求較高，且直徑一般在0.01mm~0.02mm之間，所以要合理使用微細納米整合技術，才能滿足微型芯片的加工要求。未來要加強對該技術的研究與應用，不斷滿足機械加工的實際需求。

　　4、提升機械設計加工質量的策略

　　4.1合理選擇原材料

　　在現代機械加工中，加工的零部件一般都為金屬，金屬的硬度較高，切割難度大，所以在切割設備及零件的材料選擇上一定要合理。在材料的選擇上，可以針對具體加工的零部件，或者行業需求，選擇合適的材料，為加工設備或者加工零部件的交工提供保障。

　　4.2標準化、規范化設計加工

　　由于在機械加工過程中會存在一些誤差，這些誤差主要是由于工作人員的操作不合理、參數的設置不合理、未能按照相關的規范要求進行操作等造成的，所以在設計加工過程中，在控制誤差過程中，要規范化、標準化設計加工。首先要制定相關的標準，對設計加工的參數進行合理設置，確保參數的優化設置;其次要對操作人員的行為進行規劃，保證操作人員可以按照相關的要求展開設計與加工工作;要在加工前對設備、技術等進行校驗，確保符合加工要求。現代機械設計及機械加工，對細節與質量的要求較高，為保證產品質量，降低加工成本，提升加工效率，就要標準化、規范化設計加工，體現設計加工的“工匠精神”，滿足產品的設計及加工要求。同時也能讓我機械設計加工可以不斷與國際接軌，提升我國的綜合競爭力。

　　4.3選擇合適的工具與潤滑劑

　　針對具體的零部件要求，選擇合適的加工工具，保證加工的質量。同時也要注重對切削液的選擇，在加工過程中，切削液會自動加入到工件與車刀之間，其主要目的是將加工過程中產生的高溫熱量進行帶走，并且還可以沖走切屑。在切削液的選擇上要遵循低污染或者無污染、低成本的原則。同時在潤滑劑的選擇上也要科學合理，首先要查找機器上的潤滑油推薦銘牌，其次要按照說明書選擇推薦的或者合適的潤滑油。

　　結束語

　　當下我國社會經濟取得快速發展，機械設計及機械加工取得快速發展，在促進相關行業發展，提升人們生活質量方面發揮著重要作用。但是我國機械設計及機械加工依然存在一些不足，使得機械加工行業的發展并不理想。所以要積極使用先進技術，比如精密與超精密加工技術、現代數控加工技術等，然后在機械設計及機械加工過程中要合理提升產品質量，確保新技術的效能得以發揮。最后，也希望在未來我國要不斷探索機械設計及機械加工技術，為機械加工行業的可持續發展提供技術支撐。

　　參考文獻：

　　[1]王亮.CAD在機械設計中的應用及機械制造技術的新發展探討[J].2017(26):222-222.

　　[2]張民杰,蔣瑜,李婷.現代企業中機械設計制造及自動化發展方向分析[J].知識經濟,2016(16):71-71.

　　[3]于雪蓮,史堯臣.機械設計與制造技術現狀及相關先進技術分析[J].內燃機與配件,2019(15):185-186.

　　[4]余德林,陳建華.加工中心進給系統動態特性分析及工作臺尺寸優化設計[J].內燃機與配件,2017(16):66-67.

　　[5]杜燕.機械設計與機械制造技術的探討[J].科技致富向導,2015(9):159-159.

　　[6]許建,劉明陽,張明良.西門子840DsL數控系統在φ260普通大型鏜床技術改造中的應用[J].制造技術與機床,2016(7):134-139.

　　作者：孫志興

　　相關機械論文投稿刊物：制造技術與機床(月刊)創刊于1951年，由中國機械工程學會和北京機床研究所主辦，是機床及機械制造領域專業技術期刊。