數(shù)字化設(shè)計(jì)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

李薇

摘要：數(shù)字化設(shè)計(jì)是促進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械信息化，提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平，推動(dòng)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向數(shù)字農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要手段。從數(shù)字化設(shè)計(jì)的特點(diǎn)和研究重點(diǎn)入手，分析了其在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用現(xiàn)狀，并提出了具體的發(fā)展策略。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化設(shè)計(jì);農(nóng)業(yè)機(jī)械;應(yīng)用

“中國(guó)制造2025”國(guó)家戰(zhàn)略推動(dòng)了工業(yè)化和信息化的深度融合，將高端農(nóng)機(jī)裝備的設(shè)計(jì)和制造列為十大重點(diǎn)領(lǐng)域之一。數(shù)字化設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械信息化發(fā)展的重要手段，能優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，縮短設(shè)計(jì)周期，降低設(shè)計(jì)成本，提高生產(chǎn)效率，滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求，推動(dòng)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向數(shù)字農(nóng)業(yè)發(fā)展[1]。

1數(shù)字化設(shè)計(jì)的概述

1.1內(nèi)涵

數(shù)字化設(shè)計(jì)是一種數(shù)字壓縮、編碼、調(diào)制的技術(shù)，利用數(shù)字化平臺(tái)作為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、繪圖儀為主要工具，以網(wǎng)絡(luò)、軟件、數(shù)學(xué)模型為主要手段，對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、裝配、調(diào)試、使用的全過(guò)程進(jìn)行模擬，不斷優(yōu)化產(chǎn)品生產(chǎn)方案，為實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程提供可靠保障[2]。

1.2特點(diǎn)

數(shù)字化設(shè)計(jì)具有產(chǎn)品模型標(biāo)準(zhǔn)化、設(shè)計(jì)高效化、模具數(shù)字化等優(yōu)點(diǎn)[3]。第一，數(shù)字化設(shè)計(jì)具有統(tǒng)一的產(chǎn)品定義模型，在結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)零件、型材截面圖形、強(qiáng)度分析等方面都有規(guī)范的數(shù)據(jù)庫(kù)，不同階段的設(shè)計(jì)模塊能進(jìn)行有效轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的生命周期設(shè)計(jì)。第二，數(shù)字化設(shè)計(jì)能夠有效分割產(chǎn)品的設(shè)計(jì)任務(wù)，將整體設(shè)計(jì)、零件設(shè)計(jì)、裝配設(shè)計(jì)等設(shè)計(jì)任務(wù)交給不同的小組，通過(guò)科學(xué)分工實(shí)現(xiàn)并行設(shè)計(jì)，再進(jìn)行整體調(diào)試，提高設(shè)計(jì)效率，保障產(chǎn)品質(zhì)量。第三，數(shù)字化設(shè)計(jì)利用建模和測(cè)量軟件將產(chǎn)品結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)化，以數(shù)字文件為模具，利用仿真模擬軟件對(duì)設(shè)計(jì)模型進(jìn)行測(cè)試，優(yōu)化產(chǎn)品性能，減少實(shí)物模型制造，節(jié)約成本。

2數(shù)字化機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)的研究重點(diǎn)

2.1計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)

利用CAD（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)）、CAE（計(jì)算機(jī)輔助工程）、CAM（計(jì)算機(jī)輔助制造）等計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，以計(jì)算機(jī)軟件為支持，進(jìn)行參數(shù)計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、圖形繪制，采用模塊化設(shè)計(jì)方法對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)行設(shè)計(jì)。結(jié)合曲面造型技術(shù)和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等智能CAD技術(shù)，提高信息利用率，減少重復(fù)設(shè)計(jì)，縮短研發(fā)周期。

2.2知識(shí)工程

知識(shí)工程將計(jì)算機(jī)技術(shù)和專家知識(shí)結(jié)合，進(jìn)行智能推理來(lái)提供智能化服務(wù)。利用物理模型試驗(yàn)、樣機(jī)試驗(yàn)、數(shù)字仿真、虛擬現(xiàn)實(shí)等方式進(jìn)行知識(shí)的獲取、表達(dá)和推理，通過(guò)智能軟件建立專家系統(tǒng)，并將其應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)。知識(shí)工程將依賴經(jīng)驗(yàn)的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)橐蕾噷?duì)新知識(shí)獲取的數(shù)字化設(shè)計(jì)，順應(yīng)了時(shí)代的發(fā)展要求。

2.3虛擬仿真

對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)計(jì)困難的大型農(nóng)業(yè)機(jī)械，采用虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行建模，在虛擬環(huán)境中實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、仿真和加工。利用測(cè)量軟件將農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)化，利用數(shù)字文件充當(dāng)制造模具，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行虛擬制造，仿真出機(jī)械產(chǎn)品的樣式，然后進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)的模擬和性能測(cè)試，檢驗(yàn)設(shè)計(jì)效果。虛擬仿真技術(shù)能優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程，縮短設(shè)計(jì)周期，提升產(chǎn)品質(zhì)量。

3數(shù)字化設(shè)計(jì)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)的應(yīng)用現(xiàn)狀

傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)發(fā)展資源消耗大，成本投入高，農(nóng)業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量較低，難以滿足社會(huì)發(fā)展需要。發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)需要加大科技投入，研發(fā)種類齊全、功能強(qiáng)大、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的高端農(nóng)機(jī)裝備，要根據(jù)其農(nóng)作類型、工作環(huán)境、質(zhì)量要求等方面進(jìn)行詳細(xì)的對(duì)比分析和綜合設(shè)計(jì)，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)多元化發(fā)展。當(dāng)前數(shù)字化機(jī)械設(shè)計(jì)主要應(yīng)用于汽車制造和航空航天等領(lǐng)域，在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)上應(yīng)用發(fā)展較慢，存在信息資源利用率低、重復(fù)設(shè)計(jì)多、核心技術(shù)缺失、規(guī)模化程度不高等問題。

4數(shù)字化設(shè)計(jì)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中的發(fā)展策略

為推動(dòng)數(shù)字化設(shè)計(jì)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的發(fā)展，需要政府加強(qiáng)統(tǒng)籌規(guī)劃，加快數(shù)字化設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，加強(qiáng)零件資源信息庫(kù)、知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)等平臺(tái)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)資源共享。制定稅收優(yōu)惠、財(cái)政補(bǔ)貼等激勵(lì)政策，鼓勵(lì)企業(yè)科技創(chuàng)新，進(jìn)行參數(shù)資源網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用系統(tǒng)等數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)的研究。結(jié)合工業(yè)機(jī)器人技術(shù)、柔性制造技術(shù)、3D打印技術(shù)等智能制造技術(shù)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造的協(xié)同發(fā)展。鼓勵(lì)企業(yè)與科研院所、高等院校進(jìn)行合作，研究與數(shù)字化設(shè)計(jì)相關(guān)的科研課題，開展現(xiàn)代學(xué)徒制，培養(yǎng)具備實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神的數(shù)字化設(shè)計(jì)人才。

5結(jié)論

推動(dòng)數(shù)字化設(shè)計(jì)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的發(fā)展，需要政府加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)和平臺(tái)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)資源共享;制定激勵(lì)政策，鼓勵(lì)科技創(chuàng)新，促進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造協(xié)同發(fā)展;開展校企合作，培養(yǎng)數(shù)字化設(shè)計(jì)人才。

參考文獻(xiàn)：

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