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摘要：近年來，隨著社會科學經濟的不斷發展，我國機械制造已經步入了現代化數字化的制造時代，三維數字化CAD的廣泛應用為農業機械設計制造行業帶來了新的挑戰與機遇。農業機械設計制造作為工業設計制造的一部分，傳承了傳統的制造技術工藝，但依然存在部分工藝創新方面的問題與障礙，因此，將農業機械設計制造融合數字化技術開創了工業制造行業新的技術方向。本文探討了現代化數字設計制造技術在農業機械設計制造方面的應用，希望能夠助推高效農業機械制造大踏步前進。
關鍵詞：數字化設計；制造技術；農業機械設計
隨著現代科學技術的高速發展，在工業機械制造方面，技術的創新迎來了一個新的高潮，朝著現代化、精確化的方向發展。在農業機械設計制造方面，現代數字化的農業發展將逐步實現農業生產的高效化，能夠充分體現創新性，并降低故障的發生概率。在對農業機械產品進行數字化的設計制造時，將會融合更多的數據開采技術，實現農業生產的精確化、自動化、遠程化與虛擬化[1]，將改變傳統的農業生產模式，開創信息化現代化的農業生產模式，從質的方面改變農業生產。
1數字化設計制造技術
數字化設計制造技術是在數字化技術與制造技術相互融合的背景下，同時在虛擬現實、計算機網絡、快速原型、數據庫等技術支撐下，根據用戶的需求與工作特點，對信息進行快速收集與分析處理、規劃充足，對產品進行仿真以及原型制造，進而生產出符合用戶需求的產品技術。數字化主要在于將信息轉變為易于處理的數據，再將數據建立為數字化模型引入計算機內部進行統一處理。
1.1計算機設計。在數字化設計制造技術中，計算機設計主要包括了CAD（計算機輔助設計）、CAE（計算機輔助工程分析）、CAM（計算機輔助制造）、CAPP（計算機輔助工藝規劃）與PDM（產品數據管理）[1]。CAD主要為產品的構思、功能設計、結構分析與制造加工等等，用于協助創建、修改、分析和優化的設計技術。CAE是指有限元分析和機構的運動學與動力學分析，主要在于機械的運動模擬與參數的優化設計。CAM是對機械零件的加工設計，主要在于數控技術。PDM是在計算機輔助設計之前對各類文檔、圖紙、生產單、成本核算單等進行統一管理的技術，能夠對整個生產周期內的全部數據進行管理與分析，主要關注于產品的研發設計環節，能夠支持產品計算機設計系統。
1.2虛擬設計與制造。虛擬技術主要在于利用計算機創設虛擬環境，具有實時性、交互性、沉浸性與感知性等，就目前的數字化設計制造技術而言，虛擬設計與制造主要以建模、測試與裝配為主，設計人員通過計算機創設虛擬環境，完成產品感知與設計操作的調整，進行設計優化。在傳統的機械制造技術當中，機械的零件裝配主要由仿真軟件來實現，完成機械的模擬裝配與產品分析，而數字化虛擬技術可實現設計人員的人機交互，控制零件并觀察零件的裝配過程[2]，來預計產品的性能與機械的可加工性，實現產品的設計與制造，對設計制造過程中各種可能存在的問題進行檢驗，實現過程的管理與控制，提升機械制造效率。
1.3異地協同設計。異地協同設計是當下數字化設計行業的一大發展方向，是當前技術發展的必然趨勢。當需要多人、異地進行機械設計制造時，異地協同設計能夠從流程、協作與管理三方面提供幫助[1]，流程類主要是根據機械設計人員的設計習慣進行常規的設計與校審工作，協作類則是負責在設計制造過程當中的信息交流、共享與合作等問題，管理類則是幫助相關的設計工作人員及時了解與掌握設計過程中的情況[2]。異地協同設計是計算機協同工作與數字化制造技術對設計過程的支持設計，可融合不同的設計任務，對信息數據進行綜合協調，滿足各個階段對產品數據模型的不同需求，保證在產品的開發過程當中滿足客戶的應用需求。
1.4概念與工業設計。概念設計是在進行機械設計之前對用戶需求進行分析到生成概念產品的過程，主要是利用設計概念并以其為主線貫穿全部設計過程的設計方法，是對設計者的設計思維的歸納與精煉，需要將設計方案做出周密的調查與策劃，分析出客戶的具體要求與方案意圖，然后提煉出最為準確的設計概念[3]。在工業設計方面，概念設計是對機械的布局設計、形狀設計與人機工程設計，在數字化計算機技術的輔助下，概念設計與工業設計能夠實現對產品的外觀到性能等方面的全方位設計，使產品與用戶具有良好的親和性與匹配度，將提出的問題與解決方案可視化，建立更好的設計體驗，是實現產品創新的重要方式。
2農業機械設計制造
2.1智能CAD制造技術。在CAD技術發展初期，其主要應用于二維圖形的繪制。如今，隨著CAD技術的飛速發展，主要應用于機械設計方面的幾何建模、工程分析、設計審查與評價、計算機輔助繪圖、工程數據庫的建立等等，發展成真正意義上的計算機輔助機械設計[3]。智能CAD制造技術是在人工智能系統的發展下進一步進行技術創新，CAD技術主要以計算機技術與電子技術為建模基礎，包含了專家系統與人工神經網絡兩大系統，專家系統主要在于運用專業知識對在機械設計制造過程中的問題進行計算機程序的調試，人工神經網絡系統則包含了大量人工神經元，主要在于為機械制造提供靈活的變量調節方式，能夠用于機械生產的調試與機械的裝配等等[4]。同時，智能CAD制造技術能夠對制造過程和管理過程的龐大信息量進行處理，其制造系統表現出更加靈活、敏捷、智能的特點?，F如今在農業機械設計制造方面引入智能CAD制造技術，能夠有效解決在機械生產管理過程中信息資源利用率較低的問題，節約機械開發成本。
2.2農業機械設計制造特點。農業機械主要為在種植業和畜牧業的生產中對農畜產品的初加工與處理過程中所使用的機械設備，主要包括了農業動力機械、加工機械、畜牧機械、監控機械等等。農業機械的設計制造需要根據農業生產的實際需要、自然條件等等，利用機械動力學、控制論的理論對農業機械的結構設計、試驗等問題進行研究設計，在傳統的設計制造技術當中，農業機械型號類型單一，對信息的利用率較低，嚴重影響了企業的經濟效益，在引入現代數字化設計制造技術之后，農業機械設計制造領域呈現出以下特點[5]：2.2.1結構類型多樣化利用現代數字化設計制造技術后能夠依托計算機技術對數據信息進行處理，增加對信息的利用率，對農業機械設計制造做出一定程度的創新。例如，部分農業機械根據其所用動力分為蓄力牽引式、動力自走式、機電動力驅動式等等，當農業機械與拖拉機進行配套時可以分為牽引式、懸掛式、半懸掛式等等。2.2.2機械結構更為穩定運用數字化技術進行農業機械的設計制造，在計算機輔助技術的幫助之下，能夠運用虛擬技術為農業機械創設虛擬環境對產品進行一定程度上的試驗，檢測出農業機械在不同環境之下的運行穩定性，并可對機械零件進行檢查，使生產出的農業機械結構更為穩定。
3數字化設計制造技術與農業機械設計
3.1應用虛擬現實技術。近年來，隨著虛擬VR技術的高速發展，在農業機械的設計制造中也充分應用了虛擬現實技術。虛擬現實技術是指綜合應用計算機圖形學、人機接口技術、傳感器技術與人工智能等技術制造出人工模擬環境，并有效模擬人在自然環境中的人機交互技術[2]。應用在農業機械設計制造中時，主要在于運用幾何建模、運動建模、物理建模、行為建模和聲音建模等模擬農業機械的應用環境，對影響參數進行調整，提升機械設計的主動性，對機械設計進行動態仿真，使產品能夠更加符合實際應用。
3.2實現農業機械的設計與制造協同。在數字化設計制造技術中，信息的協同技術能夠幫助農業機械設計實現設計與制造的協同發展，主要在于其協同性能夠聯系產品設計與產品制造[3]。農業機械產品的制造是在產品的設計基礎之上，協同技術能夠使產品在進行設計時達到信息的共享，讓產品的全部工作者參與到設計中，幫助設計者開拓思路，并且能夠使產品更加適應實際應用，可根據不同的設計任務與設計問題對信息進行處理分析，讓設計工作更為高效，提升農業機械的設計制造水平，為企業節約設計制造成本。
3.3基于參數化設計的農業機械設計制造。參數化設計是數字化設計制造技術當中對參數進行模擬與變量設計的綜合設計方法，在農業機械設計制造當中，該技術能夠極大提升農業機械設計的設計效率與設計水平。參數化設計方法在于對農業技術的運行參數進行框架設計，為解決ICAD技術問題提供新思路[3]。在農業機械的應用中，對農業機械的運行參數進行測試，能夠有效保證設計的合理性與應用性能，在實際設計過程中可運用實例推理模塊化參數設計及變量設計進行合理測試，對農業機械中所存在的問題提出規避策略，保障機械實際應用的有效性。同時，在參數化設計中包括了裝配模型的應用分析，主要根據設計圖紙構建相應的幾何模型對機械的性能及產品原理進行闡述，有助于盡快對產品進行生產制造。
4結語
綜上所述，現代數字化設計制造技術中主要包括了計算機技術、虛擬設計制造技術、協同技術等等，應用在農業機械設計制造方面能夠有效縮短設計制造時間，并最大化地使設計能夠滿足應用需求，提升產品質量，使企業獲得更大的經濟效益。隨著科學技術的發展，數字化設計制造技術在農業機械設計制造中的應用會越來越廣泛，為農業生產提供新的發展模式。
參考文獻：
[1]張建榮，馬廣.現代數字化設計制造技術在農業機械設計制造上的應用[J].安徽農學通報，2007(5)：85-87.
[2]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.
[3]馬超.現代數字化設計制造技術在農業機械設計制造上的應用分析[J].內燃機與配件，2020(2)：232-233.
[4]金軍.智能CAD技術在機械制造中的應用[J].中國新技術新產品，2019(9)：14-15.
[5]任松.農業機械的設計[J].現代農業科技，2012(6)：258+266.
作者:劉磊 單位:駐馬店職業技術學院機電工程系
