现代数字化设计制造技术在农业机械设计制造上的应用

李海军¹ 王海艳²

（1.山东省临朐县城关街道办事处，山东 潍坊 262600；2.山东省临朐县冶源街道办事处，山东 潍坊 262605）

伴随着科学技术水平的迅速发展，我们迎来了信息化时代，同时也带动了数字化设计技术的发展。针对于农业领域而言，数字化设计技术的应用起到了不可小觑的作用，因此，在实际的农业机械设计中，需要通过分析当前各种数字化技术在实际设计中的具体应用，不断创新传统设计理念，有效的融入数字化技术。以此保证能够真正满足农业机械设计实现积极发展的需求，设计出具备良好功能、创新理念、全新技术的新时代农业机械设备。

1.现代数字化设计制造技术的基本概述

所谓“数字化”指的是电子信息领域的数字技术向人类生活诸多领域推进的过程。数字化设计制造技术则是借助电子硬件和互联网，实现产品研发过程的一种手段，也就是在互联网与电子辅助下借助产品模型，仿真产品的设计、装配和制造过程等。其不但贯穿于农业生产的始终，同时也设计到设备布置、物流物料、生产规划以及成本分析等各项内容。数字化设计制造技术的运用能够有效提升农业机械产品研发水平、减少产品开发周期、削减设计和制造成本，最终实现理想的设计目标与协同作业。我们对其进行具体的研究：

1.1 异地、协同设计

在互联网/企业内部网络的背景下，做出产品定义和建模、产品剖析、产品信息控制和信息交换等操作，异地、协同设计系统在互联网背景之下给大部分人、异地进行产品协同研发提供有力的工具支持。

1.2 虚拟设计与虚拟制造

即全面借助建模、研究、模拟和虚化现实等各项工具、技术，并且在互联网环境中，选用群组协同作业的形式，通过模型来仿真并估测产品的各项性能、可装配性、可加工性等可能出现的问题，从而达到产品设计制造的根本需求，具体包括产品的设计、工艺规划、加工制造、性能检测、质量检验、并行管控等等。

1.3 概念设计、工业设计

首先，概念设计即为设计过程的早期阶段，它的目标为获取产品的基本形态。广义的概念设计主要涉及从产品的需求剖析到详细设计前的阶段，比如像功能设计、形状设计、初步结构设计等。从工业设计的角度出发，其指的主要是产品原理及功能一定的情况下，产品外观造型的设计流程，具体包括布局设计、形状设计以及人机工程设计等。电子辅助概念设计与工业设计是以知识为中心的，根本上为达到色彩、人性化等方面的设计，把电子和设计者的创造性思维、综合分析能力和审美认知有机结合，是现阶段实现产品创新的关键手段。

1.4 并行设计

用并行工程模式代替原有的串行产品研发方式，令在产品研发的早期阶段便可以从容地考虑后续活动环节的需求，从而增强产品开发的有效性。

2.智能CAD技术和农机产品设计

2.1 农业机械设计制造领域的特征

考虑到现今农机企业通常采取较为常规的设计制造方法，在运用现代化设计理念与技术方面远远滞后于航天、汽车等领域，并且农机企业间普遍存在重复设计的情况，数据资源利用率不高，进而导致农机产品型号杂乱、标准化程度不高、产品质量较低，最终大大限制企业整体效益的提升。具体而言，其主要特征如下：

第一，结构类型多、型号较多。比如说在播种机的设计制造过程中，按照农作物类型和农艺特征划分，可分为有条播机、精密播机等等；依据作业原理则可分成机械式播机与气力式播机等；按照配套动力可以分成单体播种机、多行播种机等等。

第二，功能结构较为稳定、结构简单。播种机通常包含机架、地轮、排种单体以及施肥器和覆土器等，各种型号的播种机选取的零部件种类与结构参数不同，然而产品的基本功能大体一致。此结构具有很强的稳定性，有助于借助模块化设计技术与参数设计技术。

第三，农业机械试验在很大程度上受到季节和研发周期等因素的影响，选取CAD技术更有利于削减产品的研发周期，降低设计制造成本。

2.2 智能CAD技术

我国传统的CAD技术主要是以计算为基准，其处理推理的工作难度比较高。符号推理是农业机械设计中较为重要的一项内容，需要将人工智能方式放置到其中，同时还需要借助专业系统技术，推动我国智能CAD技术的发展进程，较好地满足创造性设计的要求标准。ICAD涵盖着平面设计、工业造型设计等，其自身带有极强的智能性，且集合了大量的CAD功能模块，自身有机集成模块和相关产品设计模块。在实际农业机械中，ICAD技术的应用可以较好地处理现阶段我国机械企业设计中所存在的信息资源整体使用率的问题，避免出现重复性的设计使用等问题，同时还可以较好地减小总体产品设计的实际周期时间，自身的应用前景十分广泛，具有较高的经济收益，可以实时的开展变型设计以及概念设计等各项工作，构建ICAD体系。

2.3 参数设计以及装配模型设计下的智能设计框架

受到农机自身企业的影响，实例推理下的模块换参数和变量设计技术可以较好地提高产品设计的水准和总体的工作效率，同时其还可以在一定程度上强化农机企业自身的竞争实力。应当将参数化设计和装配模型有机结合在一起，并以其为基准，设置变型设计方式，以CBR为基准，及时完成装配建模的工作。

3.数字化制造技术与农业装备制造

国内很多发达国家企业在实际生产的过程中，可以不需要直接看图纸，利用CAD/CAM软件就可以较好开展设计工作。采取快速成型的方式，借助机器人去控制好机床，开展一系列的生产工作。我国想要农业行业得到更深度的发展，其就必须懂得吸取国外的一些先进管理以及技术经验，合理的使用现代数字化设计制造技术。

数字化制造技术在我国的发展较晚，但近些年来也初具规模，出现了数控技术、CAD/CAM/CAPP/NET等现代化技术，这些技术在农机企业中的应用较少，有的农机生产企业在尝试使用CAD/CAM技术进行设计，一定程度上提高了我国农机产品制造业的自动化水平。

4.农业机械设计制造中对现代数字化技术应用分析

4.1 绿色制造关键技术在农业机械制造中的应用

在机械制造中，绿色制造技术的应用主要体现在以下几个方面：一是基于网络的协调设计技术受传统因素限制，我国农机需要大量人力、物力、财力资源，运用计算机仿真技术和虚拟技术作为支持，并将其应用到现代农业机械设计中。二是开发现代农业机械开发虚拟样机建模与仿真平台。农机械工存在复杂性，增加农机发展难度，按照传统设计理念，设计是第一位的，按原型设计并试验，绘图后发现问题，改进直到满意为止。三是现代农业机械绿色制造评估方法和系统开发技术，这是实现农业机械绿色制造发展的基础，是实现现代农机绿色线路的评估前提。

4.2 数字化设计制造技术在农业机械制造中的应用

数字化的设计、制造技术在企业生产的整个过程都会有全方位的引用，通过其应用能够大大提升农业机械产品本身的研发能力，最终起到降低研发的成本、缩短研发的整体周期、提升机械研发的整体能力以及实现企业最终的设计目标和企业之间的相互协作，从而使企业能够在最短的时间之内进行产品开发。

4.3 农业设备产品的创新

科学技术的高速进步，也相应推动了工业产业的发展与进步。因此，为了实现农业领域的现代化，有关人员就需首先对一些落后的机械设备进行优化，进行针对性的改进与创新。其中，农业的生产中，过去农户所使用的一些拖拉机无论是在生产效率还是在机械功能上，都比较落后，因此就需要对其进行针对性的设计与改造，以此全面提升拖拉机的功能。例如，在近些年的发展中，就已经推出了数字化同步器，以及研发出动力换挡的设计理念，可以配合经液压传动，实现新型拖拉机的设计。在这样的结构下的拖拉机，可以提升自身生产效率，同时也将生产过程中的数据信息显示出来，极大的满足当下设计的实际需求。另外，在进行操作的过程中，这样的结构设计模式也便于农户的操作。在其中设计出了独立的控制面板，同时利用灵活性较强的控制机构，有利于实现高灵活度的操作。因此，从总体的设计方向来看，进行农机设备创新，需要基于技术扫描、技术分析以及材料优选等诸多角度出发，进一步保障在当下的操作质量，促使工程设计能够发挥出应有的效果，全面提升农户生产的现代化水平。

4.4 农业VR技术的应用

当前，VR技术已经广泛地应用到各个领域当中。而对于当下的农业设计过程中，使用VR技术也能够发挥出该技术的优势性。例如，有关人员可以在设计中，将3D图像、影音资源以及多媒体技术，进行全面的融合，以此保障在实际的设计中，能够为设计人员呈现出更加直观具体的信息内容。在设计中，也能够塑造出一个良好的情景环境，便于工作人员进行针对性地分析与调整。VR技术当前已经较为普遍的应用到了大型设备的设计中，同时，有关领域也更多地对其内在技术进行了了解与分析，充分把控了当下的结构水平。但是为了进一步提升设计合理性，就需要发挥CAD为核心的技术功能，为研究对象构建一个完整的模型，以此保障之后的设计中，始终可以发挥出良好的设计效果。在这样的设计理念，可最大限度上满足当下设计的实际需求。例如，在完成了初步设计之后，就可以积极参与到虚拟环境当中，同时开展针对性的设计与优化，同时还能够让设计人员亲自来到设计环境当中，实现针对性的分析以及处理。但是，我国现阶段在进行设计的过程中，始终没有应用到该技术，因此就会使得在实际的使用中，始终存在技术性的缺陷，需要进一步的研究与分析。

另外，在农业教学的过程中，也经常使用到VR技术，这样的技术在实际的应用中，可以很好地发挥出针对性的效果。例如，在出现任何一个环节的故障问题，都可以将其单独的开展分析与故障检测。这种高效率的VR技术，可以很好地让操作者对故障位置，进行细致分析。

4.5 机械协同化设计

在市场竞争日益激烈的今天，市场环境更加复杂，与此同时，对农业机械设计产品的需求也越来越高。全球化经济的发展，使部门协同合作以至于跨企业跨国家共同合作生产产品成为一种必然现象。数据显示，大概七八成的农业机械产品都是很多企业公司部门协同合作制做出来的。那么在海量的资源中，如何在数据库中筛选找到合适的数据就成为竞争的关键，这也是企业能否竞争成功面对的极大挑战。

在农业机械产品的使用过程中，往往需要基于协同优化的方式，有效的保障农业与商业相结合，以此形成协同性的设计平台。在这样的平台当中，还需要进行针对性的分析与处理。但是，不同的平台当中由于自身的领域不同，就会出现设计的差异性。但是，在当下数字化设计技术的应用后，能够全面的提升自身设计理念，同时也进一步的保障在其设计的过程中，形成不同设计领域的全面优化与调整，及时的发现一些设计的缺陷，这样做到针对的解决之后，全面地满足了当下设计的实际需求与设计目标实现，帮助农业生产使用到更加先进的机械设备。

4.6 计算机辅助作用

对于农业机械设计产品来说，是不能没有计算机设计的辅助的，二者相辅相成，缺一不可。在之前设计产品，还是需要图纸来绘制的，现在是可以借助计算机来进行辅助，将一些复杂的参数输入计算机，启动运行计算机的某些功能，将计算机设计应用在产品中，可以便捷快速的绘制好复杂的机械图形，不仅将节省时间，还可以节省人力物力。利用计算机辅助，可以将难度较大、人工难以绘制的图纸呈现得更加完整完善，在竞争激烈的市场经济中，可以为设计人员提供更多便利，节省更多资源和时间。可以在计算机内输入翻新多种多样的绘图制作软件，在绘制图纸时会更加便捷高效。

5.结语

通过上文的详细分析和论述，可知，将现代数字化设计制造技术应用到我国的农业机械设计制造工序中，进行全过程的机械产品设计制造以及监管，是我国农业机械化设计制造历史上的重大突破，同时也是我国农业机械制造行业的重要升级形式。我国必须正确地认知现代数字化设计制造技术使用的重要意义，真正做到数字化设计生产。对产品设计以及加工等各项工序进行协同化的管理，不断丰富农业机械的产品类型，不断提升相关农业机械设计制造技术水平，缩小其和发达国家之间的差距。