數(shù)字化設(shè)計技術(shù)及其在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用

田秀明

(鹿邑縣辛集鎮(zhèn)政府，河南 鹿邑 477200)

0 引言

我國是農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)的發(fā)展關(guān)系著國計民生。目前，我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)已經(jīng)進(jìn)入到現(xiàn)代化、集約化、智能化發(fā)展階段，為了實現(xiàn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，形成良好的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)體系，基礎(chǔ)前提即實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展。而對于農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計而言，數(shù)字化設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用，顛覆了傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計模式，打破了傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計的局限性，可以顯著提升農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計效率與設(shè)計水平，促進(jìn)農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展。鑒于此，本文對數(shù)字化設(shè)計技術(shù)及其在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用展開研究，具有重要的現(xiàn)實意義。

1 數(shù)字化設(shè)計技術(shù)簡介

1.1 概念

數(shù)字化設(shè)計技術(shù)指的是以計算機(jī)為核心，基于客戶基本需求，對信息進(jìn)行多元化處理，最終實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的設(shè)計與推廣的一種技術(shù)，從本質(zhì)上看，數(shù)字化設(shè)計技術(shù)即計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)[1]。在設(shè)計領(lǐng)域，CAD技術(shù)是應(yīng)用最為廣泛的一種數(shù)字化設(shè)計技術(shù)。隨著計算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，極大地豐富了數(shù)字化設(shè)計技術(shù)的內(nèi)涵。現(xiàn)階段，數(shù)字化設(shè)計技術(shù)可以在產(chǎn)品開發(fā)與設(shè)計的各個環(huán)節(jié)中得到有效應(yīng)用。

1.2 特點(diǎn)

數(shù)字化設(shè)計技術(shù)的特點(diǎn)可以歸納為以下幾方面：第一，具有統(tǒng)一產(chǎn)品定義模型。在傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計中，同一種產(chǎn)品的定義模型無法做到毫無差異，這使得定義模型的轉(zhuǎn)化比較復(fù)雜，轉(zhuǎn)化過程中極容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失等問題，降低產(chǎn)品設(shè)計的科學(xué)性。而數(shù)字化設(shè)計技術(shù)是一種數(shù)字化產(chǎn)品定義模型，具有統(tǒng)一性、單一性等特征，有利于模型之間的轉(zhuǎn)化，也有利于實現(xiàn)產(chǎn)品生命周期管理。第二，對實物模型依賴性較小[2]。應(yīng)用數(shù)字化設(shè)計技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計的過程中，主要是依托計算機(jī)程序，利用仿真模擬分析以及虛擬測試等功能，設(shè)計虛擬模型，節(jié)約了制造實物模型的成本與時間。第三，可滿足并行設(shè)計需求。在產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域，分工協(xié)作、團(tuán)隊合作設(shè)計等設(shè)計方式普遍存在，通過這種分頭設(shè)計、共同裝配的工作方式，不僅可以顯著提升設(shè)計效率，而且還可以保證設(shè)計的完整性與協(xié)同性，提高設(shè)計質(zhì)量，這是傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計無法滿足的。

1.3 應(yīng)用優(yōu)勢

數(shù)字化設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢主要體現(xiàn)在兩方面，第一，通過數(shù)字化設(shè)計技術(shù)，可以有效降低實物模型的應(yīng)用成本，節(jié)約資金成本。第二，相對于傳統(tǒng)設(shè)計，數(shù)字化設(shè)計技術(shù)更加靈活，信息內(nèi)容來源比較廣泛。在確保設(shè)計工作完整性的前提下，應(yīng)用數(shù)字化設(shè)計技術(shù)，可以使不同團(tuán)隊在不同地點(diǎn)、不同時間展開模塊設(shè)計，顯著提升了設(shè)計工作效率，同時也節(jié)約了設(shè)計時間[3]。數(shù)字化設(shè)計技術(shù)可以讓不同環(huán)節(jié)的設(shè)計工作，不受時間、空間的影響同步進(jìn)行，極大地縮短了設(shè)計時間。此外，在數(shù)據(jù)管理方面，相比于傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計，數(shù)字化設(shè)計技術(shù)在數(shù)據(jù)管理方面的時效性、完整性更高。

2 數(shù)字化設(shè)計技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用現(xiàn)狀

傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計，是圍繞設(shè)計對象的具體要求而展開的，與之最大的不同在于，數(shù)字化設(shè)計技術(shù)是在產(chǎn)品設(shè)計的過程中，利用CAD、CAE等技術(shù)，基于對產(chǎn)品生命周期特征的把握，對設(shè)計的相關(guān)影響因素進(jìn)行合理調(diào)整，以提高設(shè)計效率與設(shè)計質(zhì)量，并為產(chǎn)品設(shè)計的經(jīng)濟(jì)性提供保障，而且也可以為產(chǎn)品的后期維護(hù)創(chuàng)造便利條件[4]。由此來看，數(shù)字化設(shè)計技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用，實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計的整體優(yōu)化。相比于其他產(chǎn)品設(shè)計，農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計是比較特殊的，不僅類型廣泛且產(chǎn)品種類豐富多樣，作為農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)機(jī)械的市場需求也非常大。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，以及對實現(xiàn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的要求，目前農(nóng)業(yè)機(jī)械已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中必不可少的設(shè)備，數(shù)字化設(shè)計技術(shù)也開始逐漸應(yīng)用到農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計中，目前為止數(shù)字化設(shè)計技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用已經(jīng)日漸成熟，除了最常見的CAD技術(shù)之外，CAE技術(shù)、虛擬仿真技術(shù)等，也得到了廣泛應(yīng)用，極大地提升了農(nóng)業(yè)機(jī)械的設(shè)計水平，也擴(kuò)大了數(shù)字化設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用范圍，進(jìn)一步發(fā)揮出了數(shù)字化設(shè)計技術(shù)的價值。

3 數(shù)字化設(shè)計技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用前景

就目前我國農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計中，數(shù)字化設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀來看，數(shù)字化設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用價值顯然未能發(fā)揮到最大程度，數(shù)字化設(shè)計技術(shù)也有進(jìn)一步發(fā)展空間，在強(qiáng)調(diào)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化的時代背景下，可以預(yù)見數(shù)字化設(shè)計技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計中具有廣闊的應(yīng)用前景。

3.1 虛擬技術(shù)的應(yīng)用

虛擬技術(shù)即依托計算機(jī)，利用計算機(jī)圖形系統(tǒng)與接口設(shè)備等，生成三維圖像的一種技術(shù)。通過虛擬技術(shù)生成的三維圖像，具有明顯的交互性特征，而且還可以將設(shè)計畫面生動、立體地展示出來，以提高設(shè)計效果。虛擬技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用，可以將很多傳統(tǒng)設(shè)計難以解決的問題，利用三維成像技術(shù)、聲音定位技術(shù)等進(jìn)行妥善處理。例如，復(fù)雜結(jié)構(gòu)的設(shè)計問題，在虛擬技術(shù)的支持下，通過三維圖像，將復(fù)雜結(jié)構(gòu)清晰展示出來，極大地降低了設(shè)計難度，進(jìn)而提升設(shè)計成效。虛擬技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用，實際上就是仿真模擬機(jī)械運(yùn)動的過程，并在運(yùn)動過程中進(jìn)行力學(xué)分析，在順利完成機(jī)械設(shè)計的同時，為設(shè)計的可靠性與科學(xué)性提供保障。

3.2 注重創(chuàng)新型設(shè)計

創(chuàng)新是各行業(yè)不斷進(jìn)取的重要動力。所以，數(shù)字化設(shè)計技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用，也要注重創(chuàng)新型設(shè)計。創(chuàng)新的過程中，前提基礎(chǔ)是要確保農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計的可行性與科學(xué)性，以此為基礎(chǔ)，從創(chuàng)新的角度出發(fā)，利用數(shù)字化設(shè)計技術(shù)展開創(chuàng)新型設(shè)計，通過優(yōu)化設(shè)計流程、簡化設(shè)計方案等方式，促進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計技術(shù)的創(chuàng)新，從而推動農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化、智能化發(fā)展。

3.3 參數(shù)化設(shè)計的應(yīng)用

參數(shù)化設(shè)計指的是對參數(shù)進(jìn)行模擬與變量設(shè)計的設(shè)計方法，屬于數(shù)字化設(shè)計制造技術(shù)的一種。在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計中，應(yīng)用參數(shù)化設(shè)計可顯著增強(qiáng)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計水平與設(shè)計工作效率，具有較好的發(fā)展前景。參數(shù)化設(shè)計法，是通過對農(nóng)業(yè)機(jī)械運(yùn)行參數(shù)的框架設(shè)計，創(chuàng)新CAD技術(shù)問題的解決思路，以確保設(shè)計的合理性，以及設(shè)計產(chǎn)品的實踐應(yīng)用價值。在具體的參數(shù)化設(shè)計過程中，可以通過實例推理模塊化參數(shù)設(shè)計進(jìn)行設(shè)計合理性的測試，找出機(jī)械設(shè)計中存在的問題并及時妥善處理，以此來為機(jī)械設(shè)計的實踐應(yīng)用價值提供重要保障。而且，參數(shù)化設(shè)計過程中，還會對裝配模型進(jìn)行分析，即通過圖紙建立幾何模型，來闡述機(jī)械產(chǎn)品的原理與性能，有利于產(chǎn)品快速投入生產(chǎn)制造。

4 結(jié)論

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)也朝著自動化、智能化、產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展，而實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要前提，即農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用。高效率、智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械的應(yīng)用，不僅能夠提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，而且還有利于提升農(nóng)業(yè)發(fā)展水平。在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計與制造中，數(shù)字化設(shè)計技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，且擁有廣闊的發(fā)展前景。通過本文研究，旨在最大程度上發(fā)揮出數(shù)字化設(shè)計技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用價值，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供新的發(fā)展模式，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。