農(nóng)機(jī)數(shù)字化設(shè)計與制造技術(shù)的研究與應(yīng)用核心思路分析

許東生

摘 要 隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步，農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備的先進(jìn)性不斷呈現(xiàn)出來，使得農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和質(zhì)量不斷提升。在此過程中，農(nóng)機(jī)數(shù)字化設(shè)計和制造技術(shù)的研究和使用，就顯得尤為必要。從這個角度入手，對于數(shù)字化設(shè)計制造技術(shù)的內(nèi)涵和優(yōu)勢進(jìn)行分析，并在此基礎(chǔ)上探討了農(nóng)機(jī)設(shè)計中使用的數(shù)字化技術(shù)，分析了運(yùn)用數(shù)字化制造技術(shù)開發(fā)高科技農(nóng)業(yè)機(jī)械的前景。

關(guān)鍵詞 農(nóng)機(jī)數(shù)字化;數(shù)字化設(shè)計;制造技術(shù)

中圖分類號：S220;S126 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2021.23.099

黨的十九大報告明確提出鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略，這就意味著在未來的發(fā)展過程中，國家將會在“三農(nóng)”問題解決方面進(jìn)行更大的投入。在此過程中無論是農(nóng)村產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展，還是農(nóng)村業(yè)態(tài)模式的優(yōu)化，都需要對應(yīng)的農(nóng)機(jī)設(shè)備，這就需要農(nóng)機(jī)設(shè)計和制造技術(shù)能夠跟上時代發(fā)展的訴求。因此，積極加強(qiáng)對于農(nóng)機(jī)數(shù)字化設(shè)計與制造技術(shù)的研究，是很有必要的。

1 數(shù)字化設(shè)計制造技術(shù)概述

1.1 內(nèi)涵

數(shù)字化設(shè)計制造技術(shù)，是指依靠計算機(jī)硬軟件，確保實現(xiàn)產(chǎn)品研發(fā)數(shù)據(jù)模型的構(gòu)建，然后進(jìn)入到實際的產(chǎn)品設(shè)計、產(chǎn)品組裝、產(chǎn)品制造的階段，以確保在此過程中的物料配置，設(shè)備布局，生產(chǎn)計劃可以朝著更加有序的方向進(jìn)展。

1.2 內(nèi)容

對于當(dāng)前數(shù)字化設(shè)計制造技術(shù)的使用實踐進(jìn)行歸結(jié)，其主要可以歸結(jié)到如下5個方面：1）三維建模方面，將計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD）或者產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）或者計算機(jī)輔助工程（CAE）或者計算機(jī)輔助工藝過程設(shè)計（CAPP）融入其中，這樣可以生成產(chǎn)品數(shù)據(jù)共享平臺，確保實際的三維建模效益得以發(fā)揮;2）異地協(xié)同設(shè)計方面，架構(gòu)對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境進(jìn)行產(chǎn)品建模、設(shè)計、分析，不同機(jī)構(gòu)的設(shè)計人員可以在這樣的平臺上進(jìn)行協(xié)同操作，以確保實際設(shè)計的資源更好地發(fā)揮自身的效能;3）基于知識的設(shè)計，作為產(chǎn)品創(chuàng)新開發(fā)的工具，產(chǎn)品開發(fā)所使用到的各種知識或者資源都可以融入進(jìn)去，由此確保實際的設(shè)計機(jī)制得以構(gòu)建;4）概念設(shè)計與工業(yè)設(shè)計，產(chǎn)品設(shè)計會經(jīng)歷產(chǎn)品需求分析、產(chǎn)品詳細(xì)設(shè)計等步驟，無論是概念設(shè)計，還是工業(yè)設(shè)計，都可以很好地發(fā)揮計算機(jī)的輔助效能，形成以知識為中心，完美實現(xiàn)形態(tài)和人性方面的優(yōu)化設(shè)計，這樣設(shè)計人員的創(chuàng)新能力、審美能力、計算機(jī)能力能夠不斷發(fā)展，繼而更好的在產(chǎn)品創(chuàng)新中發(fā)揮效能;5）綠色設(shè)計，就是以環(huán)保理念為引導(dǎo)，在資源優(yōu)化利用、資源回收等環(huán)節(jié)發(fā)揮效能，這樣可以使得污染行為得到管理和控制，繼而實現(xiàn)綠色產(chǎn)品的制造，由此引導(dǎo)社會朝著更加持續(xù)性的方向發(fā)展和進(jìn)步。

1.3 價值

對于農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備而言，如果可以將數(shù)字化設(shè)計制造技術(shù)融入進(jìn)去，就可以提升農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備和配件研發(fā)素質(zhì)，由此控制實際的生產(chǎn)成本，確保對應(yīng)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備和配件的使用效率不斷提升，達(dá)成理想的目標(biāo)。借助這樣的數(shù)字化設(shè)計制造技術(shù)，對應(yīng)技術(shù)人員可以在更短的時間內(nèi)實現(xiàn)設(shè)計資源的聚集，由此使得企業(yè)在競爭方面的實力得以不斷提升。相比較使用傳統(tǒng)設(shè)計制造技術(shù)，數(shù)字化設(shè)計制造技術(shù)可以更好地實現(xiàn)重復(fù)性浪費率的控制，確保資源利用率不斷提升，使得機(jī)械類型朝著多樣化的方向發(fā)展，單項成本也因此不斷下降，企業(yè)的整體效益也會不斷提升，研發(fā)時間成本也處于可控的狀態(tài)。

2 農(nóng)機(jī)設(shè)計中使用的數(shù)字化技術(shù)

從當(dāng)前來看，我國很多農(nóng)機(jī)設(shè)備在設(shè)計時，還是以傳統(tǒng)設(shè)計的方式進(jìn)行的，現(xiàn)代化的設(shè)計意識還不是很強(qiáng)，現(xiàn)代化的設(shè)計技術(shù)實踐也不是很充足。在這樣的背景下，傳統(tǒng)設(shè)計模式的弊端會不斷展現(xiàn)出來：信息利用率處于比較低的狀態(tài);機(jī)械型號比較龐雜、對應(yīng)質(zhì)量也處于不高的狀態(tài)，這樣就可能對于實際企業(yè)效益造成不良影響。依靠這樣的運(yùn)行機(jī)制，農(nóng)機(jī)設(shè)計的特點主要體現(xiàn)在：機(jī)械結(jié)構(gòu)不是很復(fù)雜，但是能夠確保各項功能可以有效地發(fā)揮出來;結(jié)構(gòu)類型多，實際農(nóng)機(jī)設(shè)備的型號也呈現(xiàn)出多樣化的特點;農(nóng)機(jī)試驗的階段，很容易受到自然因素的影響，并且往往一臺農(nóng)機(jī)試驗時間比較長，程序也比較復(fù)雜。傳統(tǒng)農(nóng)機(jī)設(shè)計中存在的諸多問題，都需要采取有效的方式來進(jìn)行改善和調(diào)整，此時數(shù)字化技術(shù)就可以切實的發(fā)揮效能[1]。以智能計算機(jī)輔助設(shè)計（ICAD）技術(shù)為例，其架構(gòu)的設(shè)計系統(tǒng)，依靠其自身科學(xué)的結(jié)構(gòu)，可以更好地進(jìn)行知識的使用，建立對應(yīng)的模型，確保更好的呈現(xiàn)知識或者模型。從微觀角度來看，使用這樣的技術(shù)，可以很好地解決對應(yīng)的問題：信息利用率會不斷提升，企業(yè)重復(fù)性設(shè)計的問題會得到規(guī)避，產(chǎn)品研發(fā)周期也會因此得到控制，繼而使得企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益得以提升，這樣新型農(nóng)機(jī)成本也會慢慢下降，農(nóng)民可以獲得更多的收益[2]。

3 數(shù)字化制造技術(shù)在高科技農(nóng)業(yè)機(jī)械開發(fā)設(shè)計中的運(yùn)用前景

數(shù)字化制造技術(shù)在高科技農(nóng)業(yè)機(jī)械開發(fā)設(shè)計中的運(yùn)用，是未來高科技農(nóng)業(yè)機(jī)械行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。因此需要以發(fā)展視角去審視其優(yōu)勢，然后迅速融入進(jìn)去，建立更好的技術(shù)應(yīng)用環(huán)境。下面以虛擬樣機(jī)的農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備設(shè)計為例，探討對應(yīng)技術(shù)的運(yùn)用前景。

3.1 虛擬樣機(jī)的農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備

依靠三維CAD技術(shù)實現(xiàn)虛擬樣機(jī)農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備的設(shè)計，這是技術(shù)發(fā)展的基本趨勢之一。在此過程中需要遵循如下的步驟。1）結(jié)合實際情況構(gòu)建對應(yīng)的CAD技術(shù)模型，此時使用到的是參數(shù)設(shè)計技術(shù)和變型設(shè)計技術(shù)，機(jī)械的所有部件都會依靠這樣的方式形成模型式化的狀態(tài)。2）依照工程圖繪制流程，實現(xiàn)二維工在分析原理和三維裝配件結(jié)合的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)PDM結(jié)構(gòu)體系的構(gòu)建，繼而遵循虛擬樣機(jī)的規(guī)律，進(jìn)入到三維設(shè)計狀態(tài)，生成對應(yīng)的三維CAD產(chǎn)品，使得開發(fā)體系朝著更加完善的方向發(fā)展。3）虛擬樣機(jī)的監(jiān)測，設(shè)定特定的環(huán)境，做好試驗[3]。

3.2 虛擬樣機(jī)農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備設(shè)計價值

在設(shè)計初期，依靠這樣的技術(shù)形成對應(yīng)設(shè)計平臺，可以更好的實現(xiàn)二維工程的轉(zhuǎn)化，全參數(shù)的融入，可以為PDM管理提供更加多的數(shù)據(jù)支撐，三維實體模型也會因此得到架構(gòu)，這樣就可以為后續(xù)碰撞檢查工作的開展和物理數(shù)據(jù)的處理奠定良好的基礎(chǔ);在設(shè)計中期，實現(xiàn)三維模型產(chǎn)品的分析，在此過程中會考量到機(jī)械運(yùn)動協(xié)調(diào)性的問題，力學(xué)性能的問題，并且進(jìn)入到虛擬模擬加工中去，依靠這樣的方式對于產(chǎn)品的可靠性進(jìn)行驗證，就可以找到其缺點，然后以計算機(jī)后續(xù)的開發(fā)設(shè)計朝著更加針對性的方向發(fā)展和進(jìn)步;在設(shè)計后期，依靠虛擬樣機(jī)確保各個制造過程得以呈現(xiàn)，甚至可以細(xì)化到產(chǎn)品性能或者內(nèi)部結(jié)構(gòu)，切實發(fā)揮計算機(jī)數(shù)字化的技術(shù)，生成三維模型，確保配置功能得以呈現(xiàn)，對于用戶而言，可以在此環(huán)節(jié)更好地驗證設(shè)計方案的合理性和科學(xué)性，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行決策[4]。

3.3 農(nóng)業(yè)機(jī)械數(shù)字化設(shè)計制造技術(shù)發(fā)展策略

農(nóng)業(yè)機(jī)械數(shù)字化設(shè)計制造技術(shù)在我國的發(fā)展才剛剛起步，因此在此方面還有很多的工作要做，這樣才能夠切實發(fā)揮其在農(nóng)業(yè)機(jī)械現(xiàn)代化發(fā)展中的積極效能。為實現(xiàn)這一目標(biāo)，就需要主動做好如下3方面的工作：1）設(shè)定農(nóng)業(yè)機(jī)械數(shù)字化設(shè)計制造技術(shù)研發(fā)項目，將其作為科學(xué)前沿技術(shù)來發(fā)展，創(chuàng)設(shè)更加好的研究團(tuán)隊，關(guān)注國際上此方面技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，了解對應(yīng)動態(tài)，設(shè)定對應(yīng)技術(shù)研發(fā)難題，然后不斷進(jìn)行技術(shù)攻克，確保此方面的技術(shù)研發(fā)經(jīng)驗得以不斷積累，構(gòu)建良好的研究氛圍[5];2）確保依照國際上相關(guān)方面的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，生成對應(yīng)的技術(shù)應(yīng)用和技術(shù)研究合規(guī)，確保實際的技術(shù)研究行為和技術(shù)應(yīng)用行為處于可控的狀態(tài)，這對于行業(yè)的持續(xù)發(fā)展也是很有價值的;3）注重此方面專業(yè)企業(yè)的發(fā)展，專業(yè)技術(shù)團(tuán)隊的構(gòu)建，確保有著更加多的組織或者人力參與到農(nóng)機(jī)機(jī)械數(shù)字化設(shè)計制作研究和實踐中去，以引導(dǎo)實際的技術(shù)更好地發(fā)揮自身的效能[6]。

4 結(jié)語

農(nóng)機(jī)數(shù)字化設(shè)計制作技術(shù)的發(fā)展，是農(nóng)業(yè)機(jī)械現(xiàn)代化發(fā)展的重要標(biāo)志，是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展中的重要環(huán)節(jié)，因此必須要正確看待此項技術(shù)的發(fā)展，積極建立持續(xù)的技術(shù)投入機(jī)制，生成良好的技術(shù)發(fā)展環(huán)境，確保此方面的技術(shù)可以更好地發(fā)揮效能，確保農(nóng)業(yè)機(jī)械的設(shè)計制造素質(zhì)朝著更加理想的方向進(jìn)展。

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（責(zé)任編輯：劉 昀）