現(xiàn)代加工技術在農(nóng)業(yè)機械制造中的應用探索

徐文靜

（洛陽鐵路信息工程學校，河南 洛陽 471000）

0 引言

現(xiàn)代加工技術起源于20世紀80年代的美國，當時美國政府為了刺激經(jīng)濟發(fā)展，重點開展以本國制造業(yè)為核心的現(xiàn)代加工技術優(yōu)化升級，其中包含了信息技術、機械制造技術等。伴隨現(xiàn)代制造業(yè)的不斷擴大，現(xiàn)代加工技術也在不斷發(fā)展，新技術不斷涌現(xiàn)，如激光加工技術、3D建模、自動化技術等，彌補了傳統(tǒng)加工的不足之處。毋庸置疑，農(nóng)業(yè)機械制造是伴隨著時代的科技進步而不斷發(fā)展的重要技術，我國是農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)機械的發(fā)展和我國命脈息息相關[1]?，F(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)機械制造技術比傳統(tǒng)制造方法更加先進，需要從業(yè)者以及相關行業(yè)技術人員緊跟時代腳步，學習使用先進的農(nóng)業(yè)機械。我國地跨寒帶至亞熱帶，農(nóng)業(yè)種植具有明顯的區(qū)域性，南橘北枳，農(nóng)業(yè)機械需要應對不同的場景應用。因此，在北方大面積種植的背景下，所使用的農(nóng)業(yè)機械大多為大型農(nóng)業(yè)機械，追求低成本、大面積作業(yè)[2]；而南方多為季節(jié)性降雨，陰雨連綿，需要小型精密性設備。所以，農(nóng)業(yè)機械設備需要因地制宜，針對不同的銷售市場而調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和特點[3]。

農(nóng)業(yè)機械制造本質(zhì)上是機械制造，使用現(xiàn)代加工技術可以進一步提升農(nóng)業(yè)機械制造的精度，降低生產(chǎn)成本。因此，科研人員需要在設計農(nóng)業(yè)機械時，了解農(nóng)業(yè)知識，讓農(nóng)業(yè)機械的作用更加貼合生產(chǎn)活動過程。農(nóng)業(yè)機械制造中往往會體現(xiàn)出以下幾個特點：一是關聯(lián)性，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械制造工藝除了在產(chǎn)品制造過程中應用外，還會在產(chǎn)品銷售、市場調(diào)研等環(huán)節(jié)被消費者所調(diào)查，這會對農(nóng)業(yè)機械制造技術的整體效益有所幫助，一旦企業(yè)不重視技術的革新，就會增加企業(yè)生產(chǎn)成本導致喪失市場競爭力[4]。二是系統(tǒng)性，農(nóng)業(yè)機械制造是隸屬于機械制造技術的，具有機械制造技術的特點，需要在生產(chǎn)過程中，廣泛運用統(tǒng)一化的生產(chǎn)標準，統(tǒng)一零部件規(guī)格，綜合利用現(xiàn)代先進科學技術[5]。伴隨現(xiàn)代先進技術的發(fā)展，自動化、智能化等不同領域的技術正在被不斷應用于農(nóng)業(yè)機械制造中，這會極大提高農(nóng)業(yè)機械的質(zhì)量，并降低生產(chǎn)成本，其中，系統(tǒng)性的制造流程，統(tǒng)一化的零部件標準是關鍵。三是特制化。伴隨機械制造技術的發(fā)展，農(nóng)業(yè)機械制造技術也在不斷提升，未來農(nóng)業(yè)機械制造設計將會越來越差異化、個性化、區(qū)域化，并且在不同省份不同氣候條件中特制化應用[6]。企業(yè)需要詳細調(diào)研當?shù)氐臍夂驐l件，狠抓農(nóng)機與農(nóng)藝融合發(fā)展才能夠設計出特色鮮明的農(nóng)業(yè)機械，助推農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展。

1 現(xiàn)代加工技術在農(nóng)業(yè)機械制造中的應用

實踐證明，沒有先進的農(nóng)業(yè)機械，現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)就不可能實現(xiàn)，通過提高農(nóng)業(yè)機械制造的發(fā)展水平，可以提高農(nóng)民收入，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增效。比如，農(nóng)業(yè)灌溉中，傳統(tǒng)的漫灌方式會消耗大量的人力、物力及時間，特別在人口資源成本較高、水資源匱乏地區(qū)，需要特制化澆灌的機械設備，并且精密計算所需的用水量，實現(xiàn)節(jié)水灌溉的目的[7]。高精密度的農(nóng)業(yè)機械設備，傳統(tǒng)的機床生產(chǎn)模式已經(jīng)難以滿足要求，通過使用現(xiàn)代加工技術不僅可以提高農(nóng)業(yè)機械的精密度，還可以統(tǒng)一標準，建立設計數(shù)據(jù)庫，推動農(nóng)業(yè)機械制造業(yè)的整體發(fā)展。

1.1 激光加工技術

激光加工技術是高度精密化、智能化的現(xiàn)代加工技術，起源于20世紀60年代，通過高密集度、高能量的激光加工材料，運用激光和材料之間的理化作用，讓加工材料理想塑形，目前在激光切割、激光焊接、激光成型上應用較為廣泛，在農(nóng)業(yè)機械制造中，可以提升零部件的精密度。比如，激光成型技術，可以無接觸加工，光束可控并且精密度較高、噪聲較低、效率更高，結(jié)合計算機技術，可以極大地提高零部件的成型效果。在連桿機構(gòu)加工中，傳統(tǒng)的制造流程是數(shù)控機床輔助人工打磨，效率和精密度均較低，容易產(chǎn)生報廢品，而使用激光快速成型技術，可以在計算機中設定激光的參數(shù)和運行軌跡，從而進行精準控制，制備出所需的連桿機構(gòu)[8]。

1.2 增材制造

通過CAD等軟件應用可以實現(xiàn)增材制造，這種技術具有加工速率快、生產(chǎn)適應性大的特點，在機械制造、航空航天及建筑領域都有廣泛應用。增材制造技術可分為產(chǎn)品設計、設計三維模型、離散化模型、零部件制造、累加成型這幾個步驟。該技術的顯著特點就是柔性離散的數(shù)字化場景，先進性明顯，可以集中應用于農(nóng)業(yè)機械零部件的制造中，目前在熔融沉積成型、光固化成型、金屬激光燒結(jié)上運用較多。CAD軟件是計算機輔助軟件，可以自動化計算農(nóng)業(yè)機械設備模型，分析農(nóng)業(yè)機械的參數(shù)，給設計人員反饋出更真實、更詳細的數(shù)據(jù)，并且具有可視化能力，農(nóng)業(yè)機械設計人員可以憑借CAD技術進行仿真，幫助設計人員改善設計方案，找到設計中的不足之處。CAD憑借計算機的能力可以處理復雜的數(shù)據(jù)信息，也就可以承擔起3D建模技術的運用，提高數(shù)據(jù)的分析速度和利用程度，推動農(nóng)業(yè)機械的快速發(fā)展[9]。

1.3 3D建模

在制造農(nóng)機之前，先在計算機等設備中建設產(chǎn)品模型是目前主流的制造方法，通過3D建模可以實現(xiàn)虛擬仿真的目的，在計算機中調(diào)整產(chǎn)品的參數(shù)，為了能夠達到預期標準，只有在仿真結(jié)果符合預期時，才會執(zhí)行制造。而隨著虛擬現(xiàn)實技術的進步，可以通過VR技術讓產(chǎn)品的建模進一步可視化，技術人員可以通過VR設備更加清晰地看到產(chǎn)品在現(xiàn)實中呈現(xiàn)的效果。

農(nóng)業(yè)機械可以憑借虛擬現(xiàn)實技術搭建現(xiàn)實平臺，增加宣傳效果，給產(chǎn)品購買者提供更加真實的展示效果。要實現(xiàn)這些技術，就需要依靠先進的計算機程序，目前廣泛應用的程序如CAD、CIMS技術等。在生產(chǎn)制造中，利用計算機集成制造系統(tǒng)，可以智能化管理機械制造的過程。我國現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)機械制造標準之一，就是使用這類系統(tǒng)對設備制造進行統(tǒng)一管理，農(nóng)業(yè)機械制造企業(yè)需要充分結(jié)合自身目前發(fā)展情況，來逐步加速建設農(nóng)業(yè)設備生產(chǎn)現(xiàn)代化，擺脫傳統(tǒng)制造模式的弊端，積極利用現(xiàn)代加工技術，轉(zhuǎn)變?yōu)閼矛F(xiàn)代制造技術的先進制造企業(yè)，提高核心競爭力，降低成本，增加經(jīng)濟效益。這種技術很大程度上提高了農(nóng)業(yè)機械制造的質(zhì)量和效率，拓展了加工范圍[10]。

1.4 精密加工技術

精密加工技術有精密切削技術、模具成型技術、超精密研磨技術、微細加工技術等，都是機械制造技術的前沿科技，也是現(xiàn)代加工技術的發(fā)展要點，利用精密切削技術在生產(chǎn)過程中精確選用刀具和切削參數(shù)，輔助機床生產(chǎn)提高產(chǎn)品加工精密度。

模具成型技術是大批量生產(chǎn)農(nóng)業(yè)機械的常用技術，大部分零部件都是通過模具加工技術來批量化生產(chǎn)，由此統(tǒng)一農(nóng)業(yè)機械零部件的標準，增加生產(chǎn)精密度。農(nóng)業(yè)機械特制化后要針對不同的農(nóng)業(yè)應用，比如在播種模塊精細加工，傳統(tǒng)的研磨方法可能難以滿足精密農(nóng)業(yè)播種機等農(nóng)業(yè)機械的要求，需要通過超聲波研磨、彈性發(fā)射加工等超精密研磨技術來提高產(chǎn)品的加工精度。

1.5 數(shù)控機床

目前，機械制造行業(yè)大力發(fā)展數(shù)控機床的應用，相比傳統(tǒng)的機床，通過自動控制技術、計算機技術、人工智能技術可以極大提高加工速度，提升制造精密度，幫助設計者制造出復雜結(jié)構(gòu)的零部件。借助計算機技術可以通過精確的變速、自動進退刀、精準供給冷卻液等方式縮短機械制造的時間、降低制造成本，成功制備結(jié)構(gòu)復雜的零部件。

在農(nóng)業(yè)機械制造中，通過連接數(shù)控機床和虛擬技術所建立的模型，可以幫助技術人員調(diào)整生產(chǎn)參數(shù)，利用計算機軟件程序在虛擬空間中模擬生產(chǎn)物品。并且由于數(shù)控機床具有極高的自動化水準，僅一個技術人員便可以操控所有連接中的數(shù)控機床，極大地降低了人工成本，并且可以做到統(tǒng)一生產(chǎn)標準。

1.6 零部件統(tǒng)一

在農(nóng)業(yè)機械制造中，也需要貼合“十四五”規(guī)劃，統(tǒng)一零部件生產(chǎn)標準，而目前所使用的現(xiàn)代加工技術就是零部件分類編碼技術，在企業(yè)的生產(chǎn)加工中有著極為重要的地位。通過零部件分類編碼技術，可以高效分類待生產(chǎn)的零件，應用編碼技術確保在生產(chǎn)零部件時，梳理加工分類流程，擺脫傳統(tǒng)加工中加工分類混亂的情況，提高機械制造加工的工作質(zhì)量和工作效率。不過這種技術同樣對技術人員提出了新的要求，不僅需要其具備編碼能力，還要掌握編碼方式，能夠利用編碼方式合理區(qū)分待生產(chǎn)的零部件，在農(nóng)業(yè)機械制造中，這就需要技術人員具有農(nóng)業(yè)機械的基礎知識，了解各個零部件的效用，能夠細化分類，將零部件的規(guī)格、生產(chǎn)標準、性能、加工精度以及所使用的機床等數(shù)據(jù)信息細化區(qū)分，便于加工生產(chǎn)。

2 農(nóng)業(yè)機械制造未來發(fā)展方向

2.1 綠色制造

隨著“十四五”規(guī)劃的實施，農(nóng)業(yè)機械未來發(fā)展將要大力推行綠色制造技術。傳統(tǒng)的農(nóng)機制造需要大量的財力、物力、人力來建設公共設計平臺，阻礙了農(nóng)機智能化發(fā)展。而借助計算機仿真技術以及虛擬技術的支持，建設統(tǒng)一化的農(nóng)機設計平臺、統(tǒng)一設計標準，是未來農(nóng)業(yè)機械制造的發(fā)展方向。此外，現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)機械綠色制造發(fā)展的基礎需要建設綠色制造評估標準以及評估體系，需要高質(zhì)量、低成本的農(nóng)業(yè)機械作為支撐，換言之，綠色制造必將成為農(nóng)業(yè)機械未來發(fā)展的主流。

2.2 建設農(nóng)機數(shù)據(jù)庫

建設全國統(tǒng)一大市場，按照“十四五”規(guī)劃發(fā)展農(nóng)業(yè)機械制造，必須建設現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)機械數(shù)據(jù)庫，讓全國統(tǒng)一設計標準，方便設計者調(diào)用數(shù)據(jù)庫中的參數(shù)，來設計農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)品，統(tǒng)一零件規(guī)格，完善產(chǎn)品制造流程，建設農(nóng)業(yè)機械制造材料數(shù)據(jù)庫和政務服務平臺等，以提高農(nóng)業(yè)機械設計及制造工作效率。

2.3 大力發(fā)展數(shù)控機床

目前農(nóng)業(yè)機械制造產(chǎn)品正在逐步趨近精密化、復雜化、先進化，數(shù)控信息技術為農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)品信息化發(fā)展提供了基礎支持。實踐證明，要實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械智能化、自動化，就離不開數(shù)控機床的應用。數(shù)控機床是利用數(shù)控技術來進行機械設備制造的，僅需少量的技術人員就可以承擔大量的生產(chǎn)建設活動。但由于數(shù)控機床所使用的是計算機數(shù)控技術，不僅需要機械制造的基礎知識，還需要具有編程能力，了解數(shù)控技術，能夠利用計算機技術代替?zhèn)鹘y(tǒng)的邏輯電路裝置。相比傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式，數(shù)控機床不僅可以通過程序來實現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)，還具有自動換刀等模塊，可以在數(shù)控機床上集成各類加工設備，利用數(shù)控技術中心進行統(tǒng)一控制管理，只要編程好生產(chǎn)過程代碼，就可以實現(xiàn)全自動生產(chǎn)，極大地提高了生產(chǎn)效率。

3 結(jié)論

綜上所述，農(nóng)業(yè)機械的發(fā)展離不開和其他領域先進技術的融合，現(xiàn)代加工技術可以極大地提高農(nóng)業(yè)機械制造精密度，有助于統(tǒng)一農(nóng)業(yè)機械生產(chǎn)標準，降低生產(chǎn)成本，提高核心競爭力，確保企業(yè)在激烈的市場競爭中占據(jù)有利位置，走可持續(xù)發(fā)展之路，實現(xiàn)綠色制造，助力農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化。