论机械制造新技术新工艺发展.docx

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论机械制造新技术新工艺发展

论机械制造新工艺新技术发展

宋洁

摘要：

制造技术、工艺是发展制造业的关键,是创造财富和为科学技术发展提供先进手段的基础。

机械制造技术、工艺不仅是衡量一个国家科技发展水平的重要标志，也是国际间科技竞争的重点。

本文对机械制造技术、工艺的现状及技术特点进行分析，并阐述了机械制造发展的趋势和方向。

关键词:

机械制造制造技术趋势技术特点发展方向

一、引言

机械制造技术是古老而又不断刷新的生产技术。

从18世纪起，在欧美就形成了近代机械制造业；第一次工业革命，到了19世纪又实现了制造机械化；这时，已经形成了一整套传统加工技术，即机械加工技术。

随着机械寿命和材料强度的提高，使难切削材料愈来愈多，产品集成化使零件愈来愈复杂，产品小型化又提出了微细加工的需要，以及加工过程要求易于自动化等，使传统加工很难满足社会对机械制造业日益提高的要求。

从20世纪30年代到80年代，随着制造技术与电力技术和电子技术结合，爆发了第一次制造革命。

在这些年代，一个接一个的发明并在机械制造业应用了一系列与传统加工完全不同的新加工方法，这些方法统称为特种加工，其中包括物理和化学加工，简称理化加工；电物理和电化学加工，简称电加工及其复合加工。

但它们都以减材加工为主要加工手段。

随着精密变形加工和精密接合加工技术的进步，机械制造业以减材加工为主要精加工手段的局面被打破，代之以各种广义加工方法并用的局面。

从减材加工到增材加工在进入20世纪90年代以来，面价格和交货期已成为增加企业竞争力的三个决定性因素。

以减材加工为主要手段的制造业，难以满足如上的要求。

为此，随着制造技术与材料技术、能源技术、微电子技术和信息技术的结合，人们的生活水平不断提高，各个方面的个性化需求越来越强烈。

作为已经深入到各行各业并已成为基础工业的机械制造业面临着严峻的挑战。

先进制造技术这个概念的提出为机械制造业的发展指明了方向。

虽然这个名词没有确定的定义，但目前被公认的认识是：

先进制造技术是传统制造技术不断吸收机械、电子、信息、材料、能源和现代管理等方面的成果，并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产，并取得理想技术经济效果的制造技术的总称。

二、机械制造新技术发展趋势

　精密化

精密加工、特种加工、超精密加工技术、微型机械是现代化机械制造技术发展的方向之一。

精密和超精密加工技术包括精密和超精密切削加工、磨削加工、研磨加工以及特种加工和复合加工（如机械化学研磨、超声磨削和电解抛光等）三大领域。

超精密加工技术己向纳米（lnm=10-3μm）技术发展。

纳米技术己在纳米机械学、纳米电子学和纳米材料技术得到了应用。

因此，它促进了机械科学、光学科学、测量科学和电子科学的发展。

自动化

自动化技术自20世纪初出现以后，经历了由刚性自动化向柔性自动化的发展过程，自动化技术的成功应用，不但提高了效率，保证了产品质量，还可以代替人去完成危险场合的工作。

对于批量较大的生产自动化，可通过机床自动化改装、应用自动机床、专用组合机床、自动生产线来完成。

小批量生产自动化可通过NC、MC、CAM、FMS、CIM、IMS等来完成。

在未来的自动化技术实施过程中，将更加重视人在自动化系统中的作用。

信息化

信息、物质和能量是制造系统的三要素。

产品制造过程中的信息投入，己成为决定产品成本的主要因素。

制造过程的实质是对制造过程中各种信息资源的采集、输入、加工和处理过程，最终形成的产品可看作是信息的物质表现，因此可以把信息看作是一种产业，包括在制造之中。

为此一些企业开始利用网络技术、计算机联网、信息高速公路、卫星传递数据等实现异地生产。

使生产分散网络化，以适应高柔性生产的需要。

柔性化

随着科学技术的飞速发展和人民生活水平不断提高，促使产品更新换代的速度不断加快，这就要求现代企业必须具备一定的生产柔性来满足市场多变的需要。

所谓柔性，是指一个制造系统适应各种生产条件变化的能力，它与系统方案、人员和设备有关。

系统方案的柔性是指加工不同零件的自由度。

人员柔性是指操作人员能保证加工任务，完成数量和时间要求的适应能力。

设备柔性是指机床能在短期内适应新零件的加工能力。

集成化

集成的作用是将原来独立运行的多个单元系统集成一个能协调工作的和功能更强的新系统。

集成不是简单的连接，是经过统一规划设计，分析原单元系统的作用和相互关系并进行优化重组而实现的。

集成化的目的是实现制造企业的功能集成，功能集成要借助现代管理技术、计算机技术、自动化技术和信息技术实现技术集成，同时还要强调人的集成，由于系统中不可能没有人，系统运行的效果与企业经营思想、运行机制、管理模式都与人有关，因此在技术上集成的同时，还应强调管理与人的集成。

智能化

智能制造技术（IMT）是将人工智能融入制造过程的各个环节，在整个制造过程中贯彻智力活动，使系统柔性的方式集成起来，通过模拟人类专家的智能活动，取代或延伸制造系统中的部分脑力劳动，在制造过程中系统能自动监测其运行状态，在受到外界干扰或内部激励能自动调整其参数，以达到最佳状态和具备自组织能力。

在设计和制造过程中，采用模块化方法，使之具有较大的柔性；对于人，智能制造强调安全性和友好性；对于环境，要求作到无污染，省能源和资源充分回收；对于社会，提倡合理协作与竞争。

清洁化

清洁生产是指：

将综合预防的环境战略，持续应用于生产过程和产品中，以便减少对人类和环境的风险。

清洁生产的两个基本目标是资源的综合利用和环境保护。

对生产过程而言，清洁生产要求渗透到从原材料投入到产出成品的全过程，包括节约原材料和能源，替代有毒的原材料和短缺资源，二次能源和再生资源的利用，改进工艺及设备，并将一切排放物的数量与毒性削减在离开生产过程之前。

对于产品而言，清洁生产覆盖构成产品整个生命周期的各个阶段，即从原材料的提取到产品的最终处理，包括产品的设计、生产、包装、运输、流通、销售及报废等，合理利用资源，并最大限度地减少对人类和环境的不利影响。

三、机械制造新工艺的发展

机械制造加工企业的生产过程是把原材料和半成品变成成品的一系列过程的总称。

要生产一种新产品,必须进行一系列的工作,其中包括产品的图纸设计、生产的组织准备和技术准备、原材料及外购件及标准件的供应、毛坯的制造、零件的机械加工和热处理以及装配等。

在机械制造加工企业的生产过程是把原材料和半成品变成成品的一系列过程的总称。

要生产一种新产品,必须进行一系列的工作,其中包括产品的图纸设计、生产的组织准备和技术准备、原材料及外购件及标准件的供应、毛坯的制造、零件的机械加工和热处理以及装配等。

在工厂的生产过程中占重要地位的是工艺过程。

它一般包括锻压、铸造、冲压、焊接、机械加工、热处理、装配和试验等。

由于加工条件和加工方法的区别,任何零、部件的工艺过程是多种多样的。

机械制造工业中,根据生产规模的大小不同,一般可分三种生产类型:

即单件生产、成批生产和大量生产。

（1）单件生产。

单个制造不同结构类型和尺寸的产品,或者是数量较少,并且很少重复制造生产,此种工艺过程较为简单,一般只有工艺过程卡。

（2）成批生产。

成批量制造相同的零件的生产过程。

每批所制造的相同零件的数量称为批量。

成批量生产又分小批量生产、中批量生产和大批量生产三种。

小批量生产在工艺上接近于单件生产,大批量生产在工艺上接近于大量生产,中批量生产介于单件生产和大量生产之间,一般要有工艺过程卡,重点工序要有工序卡。

（3）大量生产。

每年生产制造相同的产品,产品的数量很多,大多数生产区域及工作地点经常是重复地进行某一种零件的某一道工序,这种生产过程称为大量生产。

此种生产过程的工艺文件比较详细,每道工序都有工序卡。

不同的生产类型,要求生产组织、生产管理、车间布置、毛坯、设备、工具和加工方法等方面也有所不同。

因而所有加工企业都非常重视工艺流程的设计。

因为这不仅代表一个企业的技术发展水平,而且对提高企业生产效率、降低生产成本起到至关重要的作用。

随着现代科学技术的发展和计算机技术的广泛推广应用,目前许多企业的工艺人员已研制开发出机械制造工艺的软件,以使制造工艺过程更加科学。

机械制造工艺设计是机械行业的一项经常性技术工作,设计过程中要求综合考虑加工质量、生产效率和经济性的影响。

在实际工作中,很多技术人员片面强调加工质量、生产效率,忽略了经济性,导致设计出的工艺方案,加工质量很好,生产效率很高,但经济效益很差的情况。

因此有必要强调一下经济性的观点,在进行工艺设计过程中做到必要的技术经济分析。

因此在制订零件加工的工艺方案时,在保证加工质量的前提下,我们可以提出多种工艺方案。

通过对方案的技术经济分析来帮助我们确定出技术上先进,经济上合理的方案来。

工艺技术与信息技术、管理技术紧密结合,使先进制造生产模式获得不断发展,反过来它也影响并促进机械制造工艺技术的不断革新。

成形及改性制造工艺向精密、清洁无污染方向发展就是一个特例。

成形及改性工艺包括各种热加工及表面处理工艺,近几年的发展方向和目标有以下三个方面:

1.外形尺寸的精密化——近无余量成形。

成形的毛坯件从接近零件的外形尺寸向直接制成工件即净成形或近无余量成形方向发展,做到有的零件成形后仅需磨削或不需磨削就可直接安装。

其方法有精铸、精锻、精冲、冷温挤压、精密焊接及线切割等。

2.内部组织及质量的精密化——近无缺陷成形及改性。

毛坯成形与改性质量高低的另一指标是缺陷的多少、大小和危害程度。

由于热加工过程十分复杂,因素多变,所以很难避免缺陷的产生。

近年来热加工界提出了“向近无缺陷方向发展”的目标,这个缺陷是指不致引起早期失效的临界缺陷概念,采取的主要措施有:

净化溶融金属、强制冷却、增大组织致密度,为得到健全的铸件、锻件奠定基础。

3.从“三废”治理到清洁生产环境走向“绿色制造”。

热加工和表面保护过程产生大量废水、废渣、废气、噪声、振动、热辐射等,使劳动条件繁重而危险,远不适应当代清洁生产的要求。

近年来,重在从源头抓起的生产成为成形与改性工艺的一个新的发展方向及目标。

其途径为:

一是采用清洁能源。

二是采用清洁的工艺材料开发新的工艺方法。

三是采用新结构,减少设备的噪声和振动。

四是最大限度的回收利用生产过程的废弃物,实现零排放。

四、结束语

机械制造业的发展方向是将传统的制造技术工艺与现代信息技术、管理技术、自动化技术、系统工程技术进行有机的结合，通过计算机技术是企业产品在全生命周期中有关的组织、经营、管理和技术有机集成和优化运行，在产品全生命周期中实现信息化、智能化、集成优化达到产品上市快、服务好、质量优、成本低的目的，进而提高企业的柔性、健壮性和敏捷性，使企业在激烈的市场竞争中立于不败之地。

参考文献

[1]张世昌.机械制造技术基础.天津大学出版社　

[2]李佳.计算机辅助设计与制造.天津大学出版社

[3]马晓春.我国现代机械制造技术的发展趋势[J].森林工程，2002

[4]武永利.机械制造技术新发展及其在我国的研究和应用[J].机械制造与自动化，2003