淺析機械產品數字化技術創新和發展

周龍 張天翼

摘要：機械產品采用數字化技術，極大地提高了產品的加工速度和加工質量。數字化設計也是今后機械產品的發展方向，隨著時間的推移，技術的進步，產品設計越來越數字化，越來越高精度，傳統的機械設計必將在絕大多數方面被數字化設計所取代。

關鍵詞：技術；發展；機械產品；數字化設計技術

引言：

數字化技術在制造領域的應用，極大的推進了產品生產的速度，提高了機械產品生產的精度，減少了設計人員的工作量，但是同時對設計人員也有的新的要求。在經濟全球化的時代背景下，生產企業的競爭壓力越來越大，產品生產的精度和質量都有了嚴格的把控。如何在最低成本的條件下做出最好的產品，是每一個生產商都在追求的目標，只有運用好數字化技術，跟上時代的潮流才能在前進的路上走在大家的前面。

1.機械產品數字化設計技術分析

隨著經濟全球化與科技的發展，產品的更新換代速度越來越快，產品的生命周期變得越來越短，設計、生產，銷售的整個周期變得越來越短，整個的環境成為了開放式環境，網絡的發展也讓人們有了更多的選擇，并且用戶越來越追求個性化，小眾產品的銷路越來越好，生產商的壓力越來越大。例如酷睿的芯片，現在更新換代的周期越來越短，高通的手機處理器也在加緊更新換代，越來越多的人更追求訂制，根據自己的喜好來訂制產品，所以前期的機械設計占據了越來越重要的地位?，F在世界上主流的可以提高產品的設計效率的方法就是數字化的設計。數字化的設計是生產商向網絡化制造發展的基礎，擁有數字化技術的產品生產商就擁有相對的競爭力，這是傳統的純粹制造型生產商所不具有的優勢。

2.產品數字化設計技術應用

2.1二維CAD技術

機械產品數字化技術最先運用的就是二維CAD技術了，這種二維CAD技術在絕大多數領域取代了傳統的手繪圖紙，極大的提高了產品的設計速度，縮短的產品的設計周期，為以后的數字化設計奠定了基礎。

2.2曲面造型技術

曲面造型（surface modeling）是計算機輔助幾何設計（computer aided geometric design，CAGD）和計算機圖形學（computer graphics）的一項重要內容，主要研究在計算機圖像系統的環境下對曲面的表示、設計、顯示和分析。它起源于汽車、飛機、船舶、葉輪等的外形放樣工藝。曲面造型技術采用三維+CAD的技術，為設計師提供了機械產品的3D模型，使設計師更好的了解產品。

2.3實體造型技術

實體造型技術（Solid Modeling）是計算機視覺、動畫、虛擬現實等領域中建立3D實體模型的關鍵技術，是指描述幾何模型的形狀和屬性的信息并存于計算機內，由計算機生成具有真實感的可視的三維圖形的技術。這是在三維線框模型和曲面造型技術的基礎上發展出來的，因為早期的二維交互式CAD系統中，計算機是沒有對產品零件的完整幾何描述的。這項技術極大的推進的數字化設計的進程。

2.4虛擬仿真技術

虛擬仿真又稱虛擬現實技術或模擬技術，就是用一個虛擬的系統模仿另一個真實系統的技術，能夠根據機械產品的設計原型，給出虛擬仿真的模型結構，還可以對仿真出來的機械產品模型進行性能和各項指標測試，極大的縮短了產品的設計周期，并且簡化的產品的測試步驟，極高了制造的效率。

2.5變量化技術

我們在設計的時候總是希望零部件能夠讓我們隨心所欲地構建，隨心所欲的拆卸，能夠讓我們在平面的顯示器上，構造出三維立體的設計作品，而且希望保留每一個中間結果，以備反復設計和優化設計時使用。變量化技術就是實現的這一思想。在變量化技術的提出和實施過后，對于產品的檢測和更改起到了至關重要的作用，由于保存了每一個中間結果，所以在更改查找問題的時候特別的方便，極大的縮短了產品的開發周期。

3.機械產品數字化技術的發展

3.1機械數字化技術的發展歷史

在18世紀60年代到19世紀60年代后期這100多年時間里，世界經歷了一次翻天覆地的變化，兩次世界性的工業革命將人類的科技推到了一個新高度，這也大大促進了后來機械產品數字化設計技術的發展。在第二次世界大戰結束之后，產品數字化設計技術得到了飛速發展，到后來MBD技術的出現，機械產品數字化設計又進入了一個新的領域層次。

3.2機械數字化技術的發展現狀

機械產品的種類繁多，小到日常生活用品，大到航天航空設備，市場的需求量也隨著時間推移逐步加大。今年來，數字化設計技術應用的領域逐漸增多，尤其在機械行業領域中，在其構型方面也利用了計算機輔助設計加速產品的開發，利用計算機技術進行仿真操作，預測以及優化產品等結構。

在其中，最不可缺少的就是數字化設計的設計標準，MBD技術的出現實現了產品數字化設計數據的整合，保證了產品數據的完整，在模型方面實現了共享，有力地提高了公司企業內部的高效與協調。MBD技術也實現了設計與制造一體化與標準化，為今后的產品的設計提供了可靠的規范化系列標準。

3.3機械數字化技術未來發展趨勢

理論設計，經驗設計，模型設計等都是機械產品數字化設計的基礎，在同一行業的不同企業中，數字化設計也有著一定的差別，這代表了企業各自的一個技術水平。雖然很多機械企業具備一般制造與運用CAD/CAM的能力，且達到了一定的水平，但在技術儲備，設備先進程度以及新型產品的研發等方面還與世界機械頂級企業存在一定的差距。在我國未來的發展中，產品數字化設計技術將會是一個重要并且蘊含潛力的發展領域，這個行業的蓬勃發展，也會大大提高我國的生產力，讓我國經濟水平進一個更高的層次。

4.結束語

如今，數字化設計技術已經在制造行業中占有一席之位，逐步成為了制造行業的核心力量，一個企業的數字化設計的水平也代表了企業在機械行業中的技術水平，機械產品數字化隨著時間的推移大大加快，在產品數量與質量提高的同時，也為國家的經濟發展做出了貢獻。在今后的發展中，逐漸優化設計的模式與方法，將數字化信息化融合，能極大促進機械行業的創造出新的歷史篇章，推動人類社會的進步。

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作者簡介：周龍（1998—），男，四川省宜賓市，本科，西華大學，機械工程學院，機械設計制造及其自動化專業。

張天翼（1997—），男，四川省自貢市，本科，西華大學，機械工程學院，機械設計制造及其自動化專業。

（作者單位：西華大學 機械工程學院）