農機數字化設計與制造技術的研究與應用核心思路分析

許東生

摘 要 隨著現代農業的發展和進步，農業機械設備的先進性不斷呈現出來，使得農業生產效率和質量不斷提升。在此過程中，農機數字化設計和制造技術的研究和使用，就顯得尤為必要。從這個角度入手，對于數字化設計制造技術的內涵和優勢進行分析，并在此基礎上探討了農機設計中使用的數字化技術，分析了運用數字化制造技術開發高科技農業機械的前景。

關鍵詞 農機數字化;數字化設計;制造技術

中圖分類號：S220;S126 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2021.23.099

黨的十九大報告明確提出鄉村振興戰略，這就意味著在未來的發展過程中，國家將會在“三農”問題解決方面進行更大的投入。在此過程中無論是農村產業的持續發展，還是農村業態模式的優化，都需要對應的農機設備，這就需要農機設計和制造技術能夠跟上時代發展的訴求。因此，積極加強對于農機數字化設計與制造技術的研究，是很有必要的。

1 數字化設計制造技術概述

1.1 內涵

數字化設計制造技術，是指依靠計算機硬軟件，確保實現產品研發數據模型的構建，然后進入到實際的產品設計、產品組裝、產品制造的階段，以確保在此過程中的物料配置，設備布局，生產計劃可以朝著更加有序的方向進展。

1.2 內容

對于當前數字化設計制造技術的使用實踐進行歸結，其主要可以歸結到如下5個方面：1）三維建模方面，將計算機輔助設計（CAD）或者產品數據管理（PDM）或者計算機輔助工程（CAE）或者計算機輔助工藝過程設計（CAPP）融入其中，這樣可以生成產品數據共享平臺，確保實際的三維建模效益得以發揮;2）異地協同設計方面，架構對應的網絡環境進行產品建模、設計、分析，不同機構的設計人員可以在這樣的平臺上進行協同操作，以確保實際設計的資源更好地發揮自身的效能;3）基于知識的設計，作為產品創新開發的工具，產品開發所使用到的各種知識或者資源都可以融入進去，由此確保實際的設計機制得以構建;4）概念設計與工業設計，產品設計會經歷產品需求分析、產品詳細設計等步驟，無論是概念設計，還是工業設計，都可以很好地發揮計算機的輔助效能，形成以知識為中心，完美實現形態和人性方面的優化設計，這樣設計人員的創新能力、審美能力、計算機能力能夠不斷發展，繼而更好的在產品創新中發揮效能;5）綠色設計，就是以環保理念為引導，在資源優化利用、資源回收等環節發揮效能，這樣可以使得污染行為得到管理和控制，繼而實現綠色產品的制造，由此引導社會朝著更加持續性的方向發展和進步。

1.3 價值

對于農業機械設備而言，如果可以將數字化設計制造技術融入進去，就可以提升農業機械設備和配件研發素質，由此控制實際的生產成本，確保對應農業機械設備和配件的使用效率不斷提升，達成理想的目標。借助這樣的數字化設計制造技術，對應技術人員可以在更短的時間內實現設計資源的聚集，由此使得企業在競爭方面的實力得以不斷提升。相比較使用傳統設計制造技術，數字化設計制造技術可以更好地實現重復性浪費率的控制，確保資源利用率不斷提升，使得機械類型朝著多樣化的方向發展，單項成本也因此不斷下降，企業的整體效益也會不斷提升，研發時間成本也處于可控的狀態。

2 農機設計中使用的數字化技術

從當前來看，我國很多農機設備在設計時，還是以傳統設計的方式進行的，現代化的設計意識還不是很強，現代化的設計技術實踐也不是很充足。在這樣的背景下，傳統設計模式的弊端會不斷展現出來：信息利用率處于比較低的狀態;機械型號比較龐雜、對應質量也處于不高的狀態，這樣就可能對于實際企業效益造成不良影響。依靠這樣的運行機制，農機設計的特點主要體現在：機械結構不是很復雜，但是能夠確保各項功能可以有效地發揮出來;結構類型多，實際農機設備的型號也呈現出多樣化的特點;農機試驗的階段，很容易受到自然因素的影響，并且往往一臺農機試驗時間比較長，程序也比較復雜。傳統農機設計中存在的諸多問題，都需要采取有效的方式來進行改善和調整，此時數字化技術就可以切實的發揮效能[1]。以智能計算機輔助設計（ICAD）技術為例，其架構的設計系統，依靠其自身科學的結構，可以更好地進行知識的使用，建立對應的模型，確保更好的呈現知識或者模型。從微觀角度來看，使用這樣的技術，可以很好地解決對應的問題：信息利用率會不斷提升，企業重復性設計的問題會得到規避，產品研發周期也會因此得到控制，繼而使得企業經濟效益得以提升，這樣新型農機成本也會慢慢下降，農民可以獲得更多的收益[2]。

3 數字化制造技術在高科技農業機械開發設計中的運用前景

數字化制造技術在高科技農業機械開發設計中的運用，是未來高科技農業機械行業發展的必然趨勢。因此需要以發展視角去審視其優勢，然后迅速融入進去，建立更好的技術應用環境。下面以虛擬樣機的農業機械設備設計為例，探討對應技術的運用前景。

3.1 虛擬樣機的農業機械裝備

依靠三維CAD技術實現虛擬樣機農業機械裝備的設計，這是技術發展的基本趨勢之一。在此過程中需要遵循如下的步驟。1）結合實際情況構建對應的CAD技術模型，此時使用到的是參數設計技術和變型設計技術，機械的所有部件都會依靠這樣的方式形成模型式化的狀態。2）依照工程圖繪制流程，實現二維工在分析原理和三維裝配件結合的基礎上，實現PDM結構體系的構建，繼而遵循虛擬樣機的規律，進入到三維設計狀態，生成對應的三維CAD產品，使得開發體系朝著更加完善的方向發展。3）虛擬樣機的監測，設定特定的環境，做好試驗[3]。

3.2 虛擬樣機農業機械裝備設計價值

在設計初期，依靠這樣的技術形成對應設計平臺，可以更好的實現二維工程的轉化，全參數的融入，可以為PDM管理提供更加多的數據支撐，三維實體模型也會因此得到架構，這樣就可以為后續碰撞檢查工作的開展和物理數據的處理奠定良好的基礎;在設計中期，實現三維模型產品的分析，在此過程中會考量到機械運動協調性的問題，力學性能的問題，并且進入到虛擬模擬加工中去，依靠這樣的方式對于產品的可靠性進行驗證，就可以找到其缺點，然后以計算機后續的開發設計朝著更加針對性的方向發展和進步;在設計后期，依靠虛擬樣機確保各個制造過程得以呈現，甚至可以細化到產品性能或者內部結構，切實發揮計算機數字化的技術，生成三維模型，確保配置功能得以呈現，對于用戶而言，可以在此環節更好地驗證設計方案的合理性和科學性，并在此基礎上進行決策[4]。

3.3 農業機械數字化設計制造技術發展策略

農業機械數字化設計制造技術在我國的發展才剛剛起步，因此在此方面還有很多的工作要做，這樣才能夠切實發揮其在農業機械現代化發展中的積極效能。為實現這一目標，就需要主動做好如下3方面的工作：1）設定農業機械數字化設計制造技術研發項目，將其作為科學前沿技術來發展，創設更加好的研究團隊，關注國際上此方面技術的發展現狀，了解對應動態，設定對應技術研發難題，然后不斷進行技術攻克，確保此方面的技術研發經驗得以不斷積累，構建良好的研究氛圍[5];2）確保依照國際上相關方面的技術標準和規范，生成對應的技術應用和技術研究合規，確保實際的技術研究行為和技術應用行為處于可控的狀態，這對于行業的持續發展也是很有價值的;3）注重此方面專業企業的發展，專業技術團隊的構建，確保有著更加多的組織或者人力參與到農機機械數字化設計制作研究和實踐中去，以引導實際的技術更好地發揮自身的效能[6]。

4 結語

農機數字化設計制作技術的發展，是農業機械現代化發展的重要標志，是農業現代化發展中的重要環節，因此必須要正確看待此項技術的發展，積極建立持續的技術投入機制，生成良好的技術發展環境，確保此方面的技術可以更好地發揮效能，確保農業機械的設計制造素質朝著更加理想的方向進展。

參考文獻：

[1] 劉成農.關于農機數字化設計與制造探析[J].農家參謀，2018（19）：76.

[2] 白永碩.基于數字化技術的模具設計與制造研究[J].湖北農機化，2019（10）：57-58.

[3] 張心雨，張爍.農業機械數字化設計與制造技術分析[J].南方農機，2019，50（10）：70.

[4] 吳發輝.農機數字化設計與制造技術的研究與應用[J].南方農機，2016，47（7）：71.

[5] 李宏，張建榮.農業機械數字化設計與制造技術的應用[J].農業裝備技術，2007（6）：34-37.

[6] 李炳輝.農業機械設計與制造的質量控制措施探討[J].農機使用與維修，2021（2）：39-40.

（責任編輯：劉 昀）