现代机械制造工艺及精密加工技术应用研究

Engineering工程

hinaCPlant

现代机械制造工艺及精密加工技术应用研究

刘海川，张媛，张传勇

（中国石油集团济柴动力有限公司，山东 济南 250300）

摘要：随着机械自动化技术的广泛应用，对机械制造行业的推动作用日趋明显。因此，完善机械制造技术促进现代机械制造的发展是目前机械行业的主要目标。在机械制造行业中，最基础的便是机械制造工艺和精密加工技术的应用，只有合理运用加工技术，才能保障机械制造工艺精美完善。因此，本文结合机械制造工艺与精密加工技术的重点内容及应用进行探究，旨在推动机械制造工艺和精密加工技术的发展与进步。

关键词：现代机械；制造工艺；精密加工技术

中图分类号：TH16 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2020）01（下）-0083-03

当前我国市场经济发展迅速，科学技术应用广泛，极大地推动了机械制造业的繁荣发展，但同时也对机械制造业的制造工艺、产品质量提出了更高的要求。鉴于此，以往的制造工艺和相关加工技术都应当逐步提高以满足当前市场需求。因此，机械制造行业应当不断引进并创新机械制造工艺，发展技术含量更高的现代机械制造工艺，逐步提高我国机械制造产业的核心竞争力，强化我国机械制造工艺，为将来全面实现机械自动化打下坚实地基础。1 机械制造工艺和精密加工技术的重要性

在我国市场经济的大环境下，机械制造工艺和精密加工技术是机械制作企业的发展基础。机械产品的生产离不开制

表1

天数1

加盘情况加盘次数加盘成功次数加盘成功率%加盘次数

2

加盘成功次数加盘成功率%加盘次数

3

加盘成功次数加盘成功率%加盘次数

4

加盘成功次数加盘成功率%加盘次数

5

加盘成功次数加盘成功率%加盘次数

合计加盘成功次数

加盘成功率%

改造前改造后30.00 35.00 16.00 28.00 53.33 80.00 32.00 36.00 17.00 32.00 53.13 88. 28.00 39.00 15.00 38.00 53.57 97.44 27.00 41.00 14.00 39.00 51.85 95.12 29.00 42.00 12.00 40.00 41.38 95.24 146.00 193.00 74.00 177.00 50.68 91.71

41.02 53.86 43.27 43.86 35.76 26.67

改造前后成功率提升%

作工艺和精密加工技术，这是产品生产效率和生产质量的保障。因此，只有不断提高机械制造工艺和精密加工技术，才能帮助企业提高市场竞争力，并且随着科技的进步，机械对社会的依赖程度会越来越高，机械制造工艺和精密加工技术也会更好地推动我国市场经济长久稳定发展。2 现代机械制造工艺及精密加工技术的特点 2.1 系统性

与传统机械制造行业不同，现代机械制造运用的工艺及精密加工技术涉及许多现代科技，如现代传感技术、计算机信息技术、生产自动化技术等，合理系统地运用新型科学技术提高产品的设计、制造、销售等，系统的帮助提高机械制

表2

天数

加盘情况加盘次数

1

加盘时间平均加盘耗时（min）

加盘次数

2

加盘时间平均加盘耗时（min）

加盘次数

3

加盘时间平均加盘耗时（min）

加盘次数

4

加盘时间平均加盘耗时（min）

加盘次数

5

加盘时间平均加盘耗时（min）

加盘次数

合计

加盘时间平均加盘耗时（min）

改造前改造后30.00 35.00 93.60 29.75 3.12

0.85

2.

32.00 36.00 81.2734.72　3.29

0.75

2.23

28.00 39.00 82.60 28.08 2.95

0.72

2.87

27.00 41.00 99.63 33.62 3.69

0.82

2.71

29.00 42.00 102.08 34.02 3.52

0.81

2.32

146.00 193.00 459.90 160.19 3.15

0.83

2.27 改造前后平均节省加盘时间

的放置在料斗中，可以大大提高加盘成功率和加盘效率。

[2]机械设计师手册[M].机械工业出版社，19.1.

参考文献：

[1]机械传动机构[M].机械工业出版社，1999.8.

[3]卷烟工艺:第二版[M].北京出版社，2000.3.

[4]范铁桢.烟机设备修理技师培训教材（卷烟包装设备）.

中国设备工程 2020.01 （下）

83

Research and Exploration 研究与探索·工艺流程与应用

造企业的生产运营工作，促进机械制造产业的快速发展。2.2 关联性

现代机械制造工艺和精密加工技术不仅具备系统性，还具备关联性。机械制造生产的每个工序都是环环相扣、有条不紊的，正因如此，产品的研发、规划、生产、销售等各环节的机械制造工艺和精美加工技术也是紧密关联的。只有做好每个环节的工艺制作和加工，才不会互相影响、降低产品质量，才能给企业带来更高的经济效益。2.3 全球化

随着全球经济一体化的发展，我国市场要想快速占领经济主导地位，就必须结合国际先进的机械制作工艺和精密加工技术，吸取国际技术经验，不断发展提高我国的机械制造水平，促进我国机械制造行业快速发展。3 现代机械制造工艺及其应用特征

现代机械制造工艺是机械生产过程中的一系列技术统称，涵盖机械产品设计、开发、生产制造、精细加工、质量检测、生产管理、具体使用、后期服务以及故障回收等整个过程中应用到的技术。当前运用较为广泛的有气体保护焊接工艺、电阻焊接工艺、埋弧焊接工艺、数控车工艺、车铣复合加工中心和5轴加工中心等，其中，气体保护焊接工艺、电阻焊接工艺和埋弧焊接工艺等机械加工工艺是针对机械焊接变化的加工工艺，其本质均是更好地提高焊接技术、保障焊接效果，以下将重点介绍数控车工艺、车铣复合加工中心和5轴加工中心等现代高新机械加工工艺。3.1 数控车工艺

数控车工艺是当前较先进的一种自动化工艺技术，完美结合了电子计算机与机械的一体化，利用电脑程序控制机器进行加工操作。但这种加工工艺需要人工对机械加工过程进行编程，然后，再运用编好的程序来控制机床加工机械。数控车工艺因其能够对输入数据实现有效的存储、处理、运算及逻辑判断并完善加工的优点而在现代机械制造业得到了广泛应用。3.2 车铣复合加工中心

车铣复合加工中心也是目前应用较多的一种机械加工工艺，主要运用于航空航天、军工等领域，其特点是速度快、精度高、效率高以及复合化程度高，利用车铣复合加工中心可以一次装夹复杂的零部件，极大地提高了加工精度和生产效率，并且能够采用多种加工手段和复杂曲面加工，一定程度上给企业带来了较大的经济效益。3.3 5轴加工中心

除上述两项机械加工工艺外，还有一项精密度高、科技含量高的加工中心，便是5轴加工中心，也称为5轴联动加工中心，主要是加工复杂的曲面，其在我国的精密器械领域、航空航天领域、军事领域、高精医疗设备领域以及科研领域等发挥着重要作用。

4 精密加工技术的分类与应用

精密技术加工与普通制造工艺不同，是根据具体生产要求对机械设施进行精细化加工的技术，涵盖的技术范围广，包括精密切削加工、微细加工、超精密研磨加工及纳米加工等。为了适应当前社会的发展需求，已经逐步将中国精密加工技术引入现代机械制作中。4.1 精密切削加工技术

精密切削加工技术是通过固定的设备将材料切削，保证

84

中国设备工程 2020.01 (下)

机械产品的材料长宽厚等各项尺寸指标均达到精准要求。这种精密加工技术能够大幅度减少机械产品制造过程出现不必要的损耗，提高了产品的质量和精细度。机械制造对精密切削加工操作的机器运行精度要求较高，因此，对机床的各方面性能尤其是刚度和抗震性要求显著，同时也要求技术人员在加工中时刻关注机床主轴运转的速率。4.2 微细加工

随着信息通讯技术的不断进步，各种各样的电子机械产品应运而生，这些新型电子产品不仅体积小、使用便捷、制作费用少，而且精度高、运行速度毫不逊色与以往大型体积的电子产品，这主要依赖于微细加工。微细加工能在确保各方面性能的同时在体积较小如日本所产的半导体这样的材质上进行加工，是现代小型电子机械的福音。4.3 超精密研磨加工

超精密研磨加工是指通过一定技术操作将集成电路中的硅片元件进行研磨，达到原子级别抛光效果的加工技术。其原理化学反应，在加工的元件上添加适当的加工液互相反应起到化学研磨的作用。这种技术适用于硅片粗糙度需求不高于2NM时，解决了硅片精细加工难题，给机械制造提供新型加工技术，极大地推动了机械制造业的发展进步。4.4 数控机床加工

现阶段还有一项精密加工技术运用范围较广，并逐渐发展为高新技术的核心，最先实现了生产的智能化、自动化。数控机床工艺的自动化很大程度上了人工劳动力，数控机床智能操作加工，不仅缩短了加工时间，提高了工作效率，而且与传统机床相比，任务完成度更高、涉及的加工操作更复杂，且具备高精确度、高质量和高灵活性的特点，给企业带来的经济效益非常明显，因此是当前企业优先选择的精密加工技术之一。

5 现代机械制造工艺与精密加工技术的应用优化5.1 保障技术统一性

前文提及现代机械制造工艺及精密加工技术具备关联性，在整个机械制造的最初设计、开发、 生产制造、精细加工、质量检测、生产管理等多个环节，甚至还涵盖了后期投入使用、售后服务及故障回收等，因此，对机械制造工艺及精密加工技术整体运用的协调性要求也较高。每个环节运用的制造工艺和精密加工技术不同，合理利用整个各项技术的关联性，以保障每个加工环节的生产质量。企业可以根据制造的机械特性，制定生产设计方案，配备合理的加工技术，整体把握机械制造工艺和精密加工技术的运用，促进技术统一，合理达成生产目标及生产所需的技术水平。5.2 保障材料优质性

现代机械制造生产不仅要合理利用制造工艺及精密加工技术，还要结合环境与资源和谐发展的原则合理选择优质的加工材料。制造企业应当综合考量企业发展目标及生产成本，在合理选择机械制造工艺及精密加工技术时，要慎重选择原材料，将先进的技术与优质的材料相结合，才能更好地保障产品质量，提高企业竞争力。同时，企业应当选择对环境污染程度低、性价比高、能够回收利用的材料以及耗能低、排污小的设备，不仅可以减少企业的经济消耗，还能带动企业长久可持续发展。6 结语

自改革开放以来，全国经济与技术都得到了飞跃性的进

中国设备

Engineering工程

hinaCPlant

特种承压设备仪表AI识别算法研究

洪文健

（广州特种承压设备检测研究院，广东 广州 510630）

摘要：本研究的主要目的是分析人工智能（AI）对当前特种承压设备仪表的识别、数据采集、处理的具体算法。目前特种承压设备仪表通过人工读数、监控的方法容易产生误差，以及劳动力资源利用不充分的问题，且存在对作业人员自身的安全威胁。Hough直线检测算法是人工智能（AI）中的一种图像识别算法，依赖于卷积神经网络（CNN）和循环神经网络（RNN）能够在经过预处理的图像中，将仪表指针的位置坐标以及水平夹角计算出来，之后根据仪表自身的参数来计算当前仪表显示数值。采用人工智能（AI）算法对特种承压设备仪表进行机器识别，能实时监控仪表状态，且保证读数准确性，消除了作业人员自身的安全隐患，同时能自动进行数据统计、分析，使用户和管理机构能够及时把握设备当前运行情况，主动调整设备相关参数，保证承压设备的正常、高效运作。

关键词：承压类；特种设备；AI识别算法

中图分类号：TG115.28 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2020）01（下）-0085-02

1 卷积神经网络CNN概述

卷积神经网络（Convolutional Neural Network，CNN或ConvNet）是一类包含卷积计算、局部连接且具有深度结构的前馈神经网络，是深度学习的代表算法之一。卷积神经网络主要应用于计算机视觉、自然语言处理等领域。卷积神经网络仿造生物的视知觉机制构建，可以进行监督学习和非监督学习，其中卷积核参数共享和层间连接的稀疏性使得卷积神经网络能够以较小的计算量对格点化特征，如像素、音频进行学习、有稳定的效果且对数据没有额外的特征工程要求。

卷积神经网络主要使用在图像视频语音识别等各种人物上，如人脸识别、物体识别、图像分割等，其准确率一般也远远超出其他的神经网络模型。近年来，卷积神经网络的表征学习能力得到了关注，并随着数值计算设备的更新得到了发展。在图像识别方面，卷积神经网络能够对仪表的数字、温度计刻度、压力表指针旋转角度进行识别，对于工业锅炉中的读数方面起必要作用。

2 快速随机Hough变换多直线检测算法（FRHT）

快速随机Hough变换多直线检测算法（Fast multi-line detection algorithm using　randomized Hough transform，FRHT）是一种针对现有的随机Hough变换直线检测算法的无效采样量大、计算速度慢等缺点，而采用另一种采用策略，使得无效采样量大幅减小，计算速度提高。其主要方式是通过先在边缘点梯度方向的统计分布特征确定潜

在直线的主方向，再通过设定阈值消除K个分组边缘点集中对直线检测毫无贡献的点集，从而提高采样的有效率。

基于边缘梯度方向的RHT直线检测：每条直线的方向大概可以由边缘梯度方向确定，只要在边缘上的某些像素顶确定所在位置对应的边缘梯度方向，边缘便可看作是特定方向的边缘像素点构成。统计不同梯度方向的像素点个数便能表征图象边缘取向的分布特性，从而确定直线的主方向。

图像f(x,y)所在位置的梯度向量可以表示为

其中梯度的大小表示为

梯度方向可以表示为

由基于模板的边缘检测算子Sobel进行边缘检测，用区域小的模板近似计算每个像素点的梯度值，便可同时得到边缘梯度方向，并统计在

中，它的定义是

该函数反映了边缘取向的分布特征，即梯度方向相似的边缘像素点的分布状况。2018(2).

[2]王俊卿.现代机械制造工艺及精密加工技术的应用[J].中小企业管理与科技，2019(9).

[3]王星星.现代机械制造工艺及精密加工技术的应用[J].机械管理开发，2018(3).

[4]门宽柱.现代机械制造工艺及精密加工技术的应用探讨[J].科技创新导报，2017（3）.

[5]陈彩丽.现代机械制造工艺及精密加工技术的应用分析[J].中国机械，2015(17).

中国设备工程 2020.01 （下）

步，并且随着全球经济一体化的迈上了国际舞台。在此基础上，各行业的发展势态一片大好，机械制造业也得到了促进，作为行业发展核心的机械制造工艺及精密加工技术得到了充分的重视，只有不断学习先进科学的机械制造工艺及精密加工技术，才能提高我国机械制造水平，推动机械制造业的发展进步。

参考文献：

[1]赵连涛.现代机械制造工艺及精密加工技术的应用[J].南方农机，

85