机械设计制造自动化工艺及精密加工技术分析

前言：当前用于机械设计制造与加工的自动化工艺技术，以自动化控制系统为依据，将电子技术、机械与计算机技术、自动化传感检测等先进的技术结合起来，可以对机械设计制造加工过程进行自动化管控。为保障机械产品的质量性能，以自动化技术规范机械设计制造与生产加工行为，对提高机械产品的精密度，促进机械制造行业领域发展具有积极的意义。

一、机械设计制造自动化工艺

（一）电阻焊工艺

在机械设计制造自动化工艺中，电阻焊工艺是最为基本的类型之一。其主要基于电阻加热的原理，支持机械产品的焊接施工。在应用该工艺时，应将被焊接的物体放置在电源正负极的下方，在被焊物体通电后，在物体内部产生电阻，进而依靠恒定的电流作用，促使被焊物体表面熔化。依据这一原理，可以通过对被焊物体的电阻生热效率与通电电流的调整，实现对电阻焊接速度的自动化管控，无需依靠手动操作，即可保障焊接作业的质量效果[1]。从整体上来看，这种自动化工艺已经在当前的机械设计制造领域得到应用，但由于电阻焊接设备的制造和购置费用成本较高，对这类焊接设备进行运行维护的难度也较大。且在电阻焊接设备长期运行的情况下，受到电阻加热过程中电流不稳定性的影响，容易因电阻发热而导致短路故障，对电阻焊接设备造成损害，因而在实际应用这类焊接工艺时，需要将传统的焊接工艺与自动焊接工艺结合起来，既可以保障焊接质量，也有助于提升焊接效率。

（二）气体保护焊工艺

气体保护焊工艺也在当前的机械设计制造中有着广泛的应用，常见的气体保护焊工艺，以氩弧焊接和二氧化碳保护焊接两种形式为主。在传统的焊接工艺中，考虑在焊缝温度较高的情况下，焊接接头位置容易氧化，规划以气体保护形式来保障焊接接头的质量效果 [2]。这类保护焊工艺也可以直接基于自动化的设备装置，为焊接工艺提供气体保护的环境条件。但基于保护焊工艺的特点，其更多被应用到室内焊接作业中，可以更为简便的焊接操作和低廉的成本，提高机械设计制造生产的效益。

（三）智能焊接工艺

智能化的焊接工艺以自动化工艺为基础，需要在机械生产制造现场合适位置安装传感器等监测装置，以监测装置与管理控制系统，对已经实现自动化的焊接装置运行情况进行管控，以此来提升焊接作业的精度和质量效果。当前机械设计制造中最具代表性的智能焊接工艺，为螺柱焊接技术。该技术可以依靠传感器等设备监控螺柱焊接的整个过程，明确焊缝温度、形状以及质量等参数是否符合焊接施工要求，以此保障焊接质量。

二、机械设计制造精密加工技术

在明确以上机械设计制造自动化工艺基本情况的前提下，以自动化工艺为基础，具体可以从以下几方面入手，明确机械设计制造精密加工技术的应用要点：

（一）纳米加工

纳米加工是当前具有代表性的机械设计制造精密加工技术类型之一。这种精密加工技术在实际应用中，需要以超精密机床为依据，以金刚石刀具、纳米级磨料、高能离子束等工具，去除机械加工原材料表面的原子或分子，以此形成更高精度的机械产品。对精密涂层、金属薄膜等类型的产品进行加工，纳米加工技术可以将原材料置于真空环境中，依靠物理气相沉积原理，以靶材原子蒸发的形式形成纳米级别的薄膜。而依靠气体化学反应生成的固态产物，也可以作为制备纳米线、纳米管等机械产品的有效依据。此外，纳米加工技术也可以与 3D 打印等技术结合起来，以逐层堆积纳米材料的方式，制造更为复杂的纳米结构，以此保障机械产品的精密度效果。

（二）研磨加工

研磨加工需要对机械产品表面进行抛光处理，以此来提升材料表面光滑度。这种精密加工技术，更多被应用到集成电路类产品的机械产品生产制造中，依靠混合磨料，对集成电路中的芯片表面进行处理。在实际应用这一加工技术时，为保障加工精度，可以将计算机测试技术与该加工技术结合起来，依靠计算机系统与监测装置的联动，实现对加工构件表面粗糙度的监测，并依据机械产品的实际生产加工需求，对工件进行分批打磨和抛磨处理。在应用该技术对金属制品进行加工时，应考虑金刚石刀具切削期间，容易因刀具与工件之间的摩擦增大，导致刀具圆角半径增大而出现的积屑瘤情况，在加工过程中确保实时清除积屑瘤。

（三）微机械加工

微机械加工的技术方法，更多用于对非金属材料、陶瓷材料的设计制造与生产加工中，将一些微细制品加工成微细零件，以此来提升机械制品的质量和精度效果。这类加工技术适用于 1-1000μm 之间的结构、芯片的设计制造与生产加工，具有代表性的微机械加工成品，以微机电系统、微型传感器、微型执行器为代表。当前较为常见的微机械加工技术，以光刻与刻蚀技术、薄膜沉积技术、键合技术为主。

以光刻与刻蚀技术为例，这种精密加工技术主要依靠紫外光的作用，将原本位于掩膜上的图案，转移至需要加工的材料基底表面。期间，需要事先在材料基底表面涂抹光刻胶。涂抹完成后，即可得到微米级的图形化掩膜。在完成以上操作后，还需要去除材料表面未被保护的基底材料，在得到处理后的材料构件后，规划以湿法刻蚀、干法刻蚀等方法，进行精密机械构件的生产加工。其中，湿法刻蚀强调以硅用氢氟酸、金属用硝酸等化学溶液对材料表面进行腐蚀处理，而干法刻蚀则需要应用等离子体或离子束，对材料进行轰击，以此得到符合生产加工精密需求的机械构件产品。

（四）自动化校准

自动化校准也是能够达到精密加工需求的一种加工技术，这类加工技术更多被应用到毛坯车外圆的自动标定环节。在自动化校准期间，需要以自动化技术为原理，搭配应用数控机床与高精度的车削、磨削等工艺，控制毛坯车外圆的尺寸与形状符合生产加工需求。实际生产加工作业中，需要在数控机床的合适位置安装传感器设备，用于测量校准毛坯车外圆的精度是否符合要求，是否需要对其进行校准。而在针对毛坯车外圆的标定作业中，则需要发挥激光技术的作用，在测量毛坯车外圆的尺寸与形状后，获取针对这一加工构件的几何参数，进而将其与标准下的参数进行对比，判断毛坯车外圆是否存在形位方面的误差，再对其开展标定工作，以此来保障外圆尺寸的精度效果。

结论：综上所述，机械设计制造自动化工艺与精密加工技术的应用，有助于保障机械产品的质量性能。结合当前机械制造行业的发展背景，明确在机械设计制造期间，应加强对自动化工艺技术的关注和重视，并依据机械产品精密加工的实际需求规划，采取更先进的精密加工技术方法，保障机械产品构件的精度效果，让其满足客户对机械产品的生产加工与应用需求。

参考文献：

[1] 程显云 . 智能制造时代机械设计制造及自动化深度应用研究 [J]. 中国设备工程 ,2025,(05):33-35.

[2] 夏逸凡 . 浅谈机械设计制造及其自动化的应用 [J]. 仪器仪表用户 ,2025,32(02):154-156.

向娜，女，（1982， 11- ），本科，苗族工程师，主要研究机械设计制造及其工艺分析。