浅析机械产品数字化技术创新和发展

周龙 张天翼

摘要：机械产品采用数字化技术，极大地提高了产品的加工速度和加工质量。数字化设计也是今后机械产品的发展方向，随着时间的推移，技术的进步，产品设计越来越数字化，越来越高精度，传统的机械设计必将在绝大多数方面被数字化设计所取代。

关键词：技术；发展；机械产品；数字化设计技术

引言：

数字化技术在制造领域的应用，极大的推进了产品生产的速度，提高了机械产品生产的精度，减少了设计人员的工作量，但是同时对设计人员也有的新的要求。在经济全球化的时代背景下，生产企业的竞争压力越来越大，产品生产的精度和质量都有了严格的把控。如何在最低成本的条件下做出最好的产品，是每一个生产商都在追求的目标，只有运用好数字化技术，跟上时代的潮流才能在前进的路上走在大家的前面。

1.机械产品数字化设计技术分析

随着经济全球化与科技的发展，产品的更新换代速度越来越快，产品的生命周期变得越来越短，设计、生产，销售的整个周期变得越来越短，整个的环境成为了开放式环境，网络的发展也让人们有了更多的选择，并且用户越来越追求个性化，小众产品的销路越来越好，生产商的压力越来越大。例如酷睿的芯片，现在更新换代的周期越来越短，高通的手机处理器也在加紧更新换代，越来越多的人更追求订制，根据自己的喜好来订制产品，所以前期的机械设计占据了越来越重要的地位。现在世界上主流的可以提高产品的设计效率的方法就是数字化的设计。数字化的设计是生产商向网络化制造发展的基础，拥有数字化技术的产品生产商就拥有相对的竞争力，这是传统的纯粹制造型生产商所不具有的优势。

2.产品数字化设计技术应用

2.1二维CAD技术

机械产品数字化技术最先运用的就是二维CAD技术了，这种二维CAD技术在绝大多数领域取代了传统的手绘图纸，极大的提高了产品的设计速度，缩短的产品的设计周期，为以后的数字化设计奠定了基础。

2.2曲面造型技术

曲面造型（surface modeling）是计算机辅助几何设计（computer aided geometric design，CAGD）和计算机图形学（computer graphics）的一项重要内容，主要研究在计算机图像系统的环境下对曲面的表示、设计、显示和分析。它起源于汽车、飞机、船舶、叶轮等的外形放样工艺。曲面造型技术采用三维+CAD的技术，为设计师提供了机械产品的3D模型，使设计师更好的了解产品。

2.3实体造型技术

实体造型技术（Solid Modeling）是计算机视觉、动画、虚拟现实等领域中建立3D实体模型的关键技术，是指描述几何模型的形状和属性的信息并存于计算机内，由计算机生成具有真实感的可视的三维图形的技术。这是在三维线框模型和曲面造型技术的基础上发展出来的，因为早期的二维交互式CAD系统中，计算机是没有对产品零件的完整几何描述的。这项技术极大的推进的数字化设计的进程。

2.4虚拟仿真技术

虚拟仿真又称虚拟现实技术或模拟技术，就是用一个虚拟的系统模仿另一个真实系统的技术，能够根据机械产品的设计原型，给出虚拟仿真的模型结构，还可以对仿真出来的机械产品模型进行性能和各项指标测试，极大的缩短了产品的设计周期，并且简化的产品的测试步骤，极高了制造的效率。

2.5变量化技术

我们在设计的时候总是希望零部件能够让我们随心所欲地构建，随心所欲的拆卸，能够让我们在平面的显示器上，构造出三维立体的设计作品，而且希望保留每一个中间结果，以备反复设计和优化设计时使用。变量化技术就是实现的这一思想。在变量化技术的提出和实施过后，对于产品的检测和更改起到了至关重要的作用，由于保存了每一个中间结果，所以在更改查找问题的时候特别的方便，极大的缩短了产品的开发周期。

3.机械产品数字化技术的发展

3.1机械数字化技术的发展历史

在18世纪60年代到19世纪60年代后期这100多年时间里，世界经历了一次翻天覆地的变化，两次世界性的工业革命将人类的科技推到了一个新高度，这也大大促进了后来机械产品数字化设计技术的发展。在第二次世界大战结束之后，产品数字化设计技术得到了飞速发展，到后来MBD技术的出现，机械产品数字化设计又进入了一个新的领域层次。

3.2机械数字化技术的发展现状

机械产品的种类繁多，小到日常生活用品，大到航天航空设备，市场的需求量也随着时间推移逐步加大。今年来，数字化设计技术应用的领域逐渐增多，尤其在机械行业领域中，在其构型方面也利用了计算机辅助设计加速产品的开发，利用计算机技术进行仿真操作，预测以及优化产品等结构。

在其中，最不可缺少的就是数字化设计的设计标准，MBD技术的出现实现了产品数字化设计数据的整合，保证了产品数据的完整，在模型方面实现了共享，有力地提高了公司企业内部的高效与协调。MBD技术也实现了设计与制造一体化与标准化，为今后的产品的设计提供了可靠的规范化系列标准。

3.3机械数字化技术未来发展趋势

理论设计，经验设计，模型设计等都是机械产品数字化设计的基础，在同一行业的不同企业中，数字化设计也有着一定的差别，这代表了企业各自的一个技术水平。虽然很多机械企业具备一般制造与运用CAD/CAM的能力，且达到了一定的水平，但在技术储备，设备先进程度以及新型产品的研发等方面还与世界机械顶级企业存在一定的差距。在我国未来的发展中，产品数字化设计技术将会是一个重要并且蕴含潜力的发展领域，这个行业的蓬勃发展，也会大大提高我国的生产力，让我国经济水平进一个更高的层次。

4.结束语

如今，数字化设计技术已经在制造行业中占有一席之位，逐步成为了制造行业的核心力量，一个企业的数字化设计的水平也代表了企业在机械行业中的技术水平，机械产品数字化随着时间的推移大大加快，在产品数量与质量提高的同时，也为国家的經济发展做出了贡献。在今后的发展中，逐渐优化设计的模式与方法，将数字化信息化融合，能极大促进机械行业的创造出新的历史篇章，推动人类社会的进步。

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作者简介：周龙（1998—），男，四川省宜宾市，本科，西华大学，机械工程学院，机械设计制造及其自动化专业。

张天翼（1997—），男，四川省自贡市，本科，西华大学，机械工程学院，机械设计制造及其自动化专业。

（作者单位：西华大学 机械工程学院）