農(nóng)機(jī)設(shè)計(jì)中虛擬制造技術(shù)的應(yīng)用分析

呂英英

作為農(nóng)業(yè)大國(guó)，提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)值對(duì)提升整體國(guó)民經(jīng)濟(jì)水平有著至關(guān)重要的作用。研究人員始終致力于提高農(nóng)機(jī)設(shè)計(jì)水平，制造效率高、性能好的生產(chǎn)機(jī)械，以此提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，虛擬制造技術(shù)被應(yīng)用到農(nóng)機(jī)設(shè)計(jì)中，促進(jìn)農(nóng)機(jī)設(shè)計(jì)現(xiàn)代化的發(fā)展。本文主要探究虛擬制造技術(shù)在農(nóng)機(jī)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

1 虛擬制造技術(shù)

1.1 內(nèi)涵

1.1.1 定義

虛擬制造技術(shù)就是設(shè)計(jì)人員利用計(jì)算機(jī)將技術(shù)結(jié)合應(yīng)用，在虛擬網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中完成現(xiàn)實(shí)制造系統(tǒng)每個(gè)環(huán)節(jié)的仿真模擬技術(shù)。

1.1.2 特點(diǎn)

虛擬制造技術(shù)的主要特點(diǎn)就是建模。通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及相關(guān)技術(shù)對(duì)產(chǎn)品、過程，活動(dòng)及資源進(jìn)行建模，從中分析整體模型的現(xiàn)實(shí)意義。另一主要特點(diǎn)就是高度防真，這樣可以使建模的結(jié)果更具有可信度。

1.1.3 利用價(jià)值

通過虛擬制造技術(shù)的定義及特點(diǎn)可看出，利用這項(xiàng)技術(shù)可以降低制造的成本，確保機(jī)械的性能及使用價(jià)值。通過虛擬技術(shù)，在實(shí)際生產(chǎn)制造前就完成機(jī)械的設(shè)置與調(diào)整工作，為實(shí)際制造與生產(chǎn)工作提供便利。

1.2 體系及分類

1.2.1 體系

這項(xiàng)技術(shù)有三大體系：虛擬開發(fā)、虛擬生產(chǎn)、虛擬企業(yè)。通過這三個(gè)平臺(tái)進(jìn)行機(jī)械的構(gòu)想，模擬其生產(chǎn)過程與應(yīng)用情境，完成機(jī)械的設(shè)計(jì)與調(diào)整工作，并評(píng)價(jià)其生產(chǎn)價(jià)值的高低。

1.2.2 分類

根據(jù)虛擬制造技術(shù)可分為三類：一是以設(shè)計(jì)為中心，目的在于通過計(jì)算機(jī)模擬制造各種“軟”樣機(jī)，評(píng)價(jià)農(nóng)機(jī)可制造性；二是以生產(chǎn)為中心，利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)制定各種制造方案，目的在于評(píng)價(jià)農(nóng)機(jī)的可生產(chǎn)性；三是以控制為中心，在控制板塊與實(shí)際處理中加入仿真技術(shù)，以優(yōu)化生產(chǎn)周期。

2 在農(nóng)業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

2.1 應(yīng)用

2.1.1 虛擬環(huán)境中加工農(nóng)機(jī)

在明確農(nóng)機(jī)應(yīng)具備的基本性能情況下，通過農(nóng)機(jī)虛擬制造系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)完成農(nóng)機(jī)的基本模型，主要是農(nóng)機(jī)的外型與功能。再通過初始分析與調(diào)整，建立農(nóng)機(jī)的具體模型。同時(shí)完成農(nóng)機(jī)生產(chǎn)環(huán)境的建模。

2.1.2 模擬實(shí)際工作過程

在虛擬的生產(chǎn)模型中，對(duì)產(chǎn)品模型進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)活動(dòng)模擬。預(yù)測(cè)其將來在制造及作業(yè)時(shí)可能出現(xiàn)的問題，進(jìn)行成品的升級(jí)設(shè)計(jì)或制定相應(yīng)的解決措施，從而提高農(nóng)機(jī)的現(xiàn)實(shí)制造價(jià)值與使用價(jià)值。

2.1.3 制定最終制造方案

在制定最終的生產(chǎn)制造方案時(shí)，除要考慮農(nóng)機(jī)的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用性，還要考慮其生產(chǎn)制造的成本及其存在的風(fēng)險(xiǎn)。通過反復(fù)的建模實(shí)驗(yàn)，不斷測(cè)試農(nóng)機(jī)的性能，了解并制定相應(yīng)的制造進(jìn)度表。這樣可以在實(shí)際制造過程中，合理有序的進(jìn)行工作，節(jié)約時(shí)間成本。同時(shí)最大限度的減少制造時(shí)可能出現(xiàn)的問題，造成資源的浪費(fèi)，從而節(jié)約生產(chǎn)成本。

2.1.4 應(yīng)用案例

農(nóng)機(jī)設(shè)計(jì)應(yīng)用虛擬制造技術(shù)的最好的案例就是玉米聯(lián)合收割機(jī)的脫粒機(jī)部分。農(nóng)機(jī)技術(shù)人員在了解該結(jié)構(gòu)的實(shí)際功能后對(duì)其簡(jiǎn)單構(gòu)思，利用計(jì)算機(jī)虛擬網(wǎng)絡(luò)繪制出三維模型，然后進(jìn)行運(yùn)動(dòng)、裝配等環(huán)節(jié)的建模。通過設(shè)計(jì)不同的脫粒機(jī)模型，并對(duì)其進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)，找到性能最好、效率最高的脫粒機(jī)模型，并不斷進(jìn)行改進(jìn)使其最大限度的符合要求，從而制定出具體的制造生產(chǎn)方案。

其次是利用虛擬制造技術(shù)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的虛擬化。技術(shù)人員利用計(jì)算機(jī)虛擬網(wǎng)絡(luò)的特定程序來控制農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)。這種應(yīng)用可在很的程度上將勞動(dòng)力從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中解放出來。

2.2 前景

在政府的相關(guān)政策推動(dòng)下，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)正朝著大規(guī)模的合作社模式方向發(fā)展，或是由單個(gè)家庭進(jìn)行大面積承包生產(chǎn)。無論是哪種形式都極大程度的推動(dòng)了我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)機(jī)械化的進(jìn)程，有利于大型農(nóng)機(jī)與科技型農(nóng)機(jī)行業(yè)的發(fā)展。這為將來虛擬制造技術(shù)在農(nóng)機(jī)設(shè)計(jì)中大范圍應(yīng)用提供了有利的市場(chǎng)條件與發(fā)展環(huán)境。而計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展為其提供了良好的技術(shù)保障。政府通過各種政策手段支持農(nóng)業(yè)發(fā)展，并積極促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化、機(jī)械化、科技化的發(fā)展進(jìn)程，為虛擬制造技術(shù)的應(yīng)用提供了政策支持。

2.3 存在的問題及解決建議

目前其存在的最大問題就是這項(xiàng)技術(shù)多應(yīng)用在價(jià)格較貴、操作復(fù)雜的農(nóng)機(jī)設(shè)計(jì)中，而消費(fèi)者對(duì)這些機(jī)械的購(gòu)買欲望不高。這會(huì)導(dǎo)致市場(chǎng)的需求量較小，影響農(nóng)機(jī)設(shè)計(jì)制造部門的資金回籠，無法完善該項(xiàng)技術(shù)。同時(shí)也會(huì)影響技術(shù)的推廣應(yīng)用。

解決這一問題的關(guān)鍵有以下幾方面：一是加大政府的扶持與宣傳力度，提高消費(fèi)者的購(gòu)買能力。如加大購(gòu)買者在銀行貸款的額度。二是設(shè)計(jì)制造人員應(yīng)通過各種方法有效地降低成本，從而降低產(chǎn)品價(jià)格，或通過租賃的方式提高消費(fèi)者的接受能力。

在科技快速發(fā)展的今天，社會(huì)各相關(guān)部門應(yīng)加大推動(dòng)虛擬制造系統(tǒng)在農(nóng)機(jī)設(shè)計(jì)上的應(yīng)用力度，從而提高農(nóng)機(jī)的性能與效率，提高農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)力。使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可以滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的生產(chǎn)生活需求，促進(jìn)社會(huì)整體經(jīng)濟(jì)水平的上升。