业机械设计与机械制造技术思考

2021-10-25曾耀东

南方农业·中旬 2021年5期

曾耀东

中图分类号：S220.2文献标志码：B DOI： 10.19415/j.cnkl.1673-890x.2021.05.089

农业是我国的基础产业，能够切实提升我国的经济发展实力，推动社会经济健康发展。而农业机械制造与设计为我国农业的现代化、信息化发展奠定了坚实的基础，使现代科技与农业发展有机结合起来，形成相辅相成的整体。当前，我国应结合专业背景，通过科学的方法，合理制造和设计农业机械，使农业朝着机械化方向发展。

1 我国农业机械设计与机械制造技术现状

1.1 机械设计

当前，我国在农业机械设计上还存在诸多不足，自主设计与创新能力相对薄弱。虽然在经济全球化的背景下，我国可以列进德国、日本、美国及英国等西方国家的机械设计技术，提升我国农业机械设计能力，但是并不能推进我国机械产业的全面发展。当前，我国农业机械设计的周期较长，机械制造与机械设计缺乏协调性与针对性，难以保障机械商品的品质和质量。在社会市场经济快速发展的过程中，我国虽然提高了对农业机械设计问题的重视程度，并制定了相应的扶持政策，但如何有效地提升机械设计技术的核心竞争力，增强我国机械设计技术的技术实力，依旧是影响我国农业机械产业快速发展的重要影响因素。

1.2 机械制造

机械制造是机械设计的最终成果，是提升我国农业经济发展效率的基本抓手，同时也是我国农业产业的经济命脉。虽然我国在机械制造领域上拥有较为突I斗l的成就，能够有效结合农业生产实际，制造I叶j能够满足农业生产需求的机械商品，但在技术层面上，依旧需要结合西方国家的机械制造技术。此外，我国在农业机械制造领域缺乏充足的资金支持，机械制造业的发展速度较为缓慢，难以契合实际的农业生产需求。在宏观层面上，我国农业机械商品覆盖范围广，但在高精尖商品上，却依旧处于摸索阶段[1-2]

2 现代农业机械设计与机械制造技术内容

2.1 数字化机械设计技术

相较于我国传统的农业杌械设计技术，数字化农业机械设计技术能够有效解决我国机械设计周期长、机械设计与机械制造缺乏协调性的问题，可以更好地提升我国农业机械产业的国际竞争力。在理论研究上，数字化主要指计算机网络领域的二进制技术向社会各领域的推进过程。而数字化设计是通过计算机网络环境或软硬件设备，实现商品开发的一种技术。简而言之，数字化机械设计就是在计算机和网络的支持下，通过数据模型，模拟商品的制造、装配、分析及设计等过程，提升机械商品的设计与制造效率，能够贯穿整个机械制造过程，涵盖成本分析、生产计划、物流物料、设备布置等内容，可使农业机械设计更加智能化、信息化及自动化。数字化机械设计技术涵盖了多项机械制造技术，主要包括网络通信、多媒体、虚拟设计、信息管理、系统集成、优化设计、装配分析及装配等技术，因此数字化技术又是较为多元的综合技术。在设计内容上，数字化机械设计主要包括知识设计、虚拟设计、辅助设计等内容。其中，辅助设计主要指计算机辅助制造、辅助工艺、辅助设计，是数字化设计的应用核心，是提升农业机械设计信息化水平的抓手。而知识设计主要指将机械商品研发所需要的工具、资源、知识融入到设计系统中，以此支持农业机械设计，萁中的设计知识主要包括设计规范、设计标准、设计守则、设计示范、设计经验及设计原理等。虚拟设计主要指利用仿真、分析、建模及VR等工具和技术，通过模型建构的方式预测或模拟商品的加工性、装配性、功能及性能，能够切实实现机械设计的工艺规划、产品设计、质量检验及性能分析。

2.2 农业机械制造技术

我国较为先进的农业机械制造技术主要有数控加工技术、自动化技术、智能化技术及绿色环保技术等。1）数控加工技术。机械制造产业要想切实提升机械商品的品质，提高经济收益，就需要提高机械制造技术的通用性和灵活性，将数控技术融入到机械制造的全过程中，以此解决传统机械制造精度和效率低等问题。数控技术有工序集中、自动化、柔性高、能力强等优势，可以广泛应用在新产品研发、急需件制造与加工过程中。2）自动化技术。自动化技术是与电子学、计算机技术、系统工程、信息论、控制论存在紧密联系的综合性技术，对农业机械制造业的发展有举足轻重的作用。自动化技术主要有神经网络、控制系统、交互界面、信息采集、逻辑控制等工具，能够与数字化设计技术相融合，切实提升机械设计质量。3）智能化技术，智能化是对自动化的延伸与发展，是以人工智能为抓手，提升机械制造质量与效率的关鍵技术，其中应用较为广泛的计算机技术主要有GPS技术与定位传感技术，可以切实地提升铣刨机的可靠性，解决设备的控制问题。在现代化发展过程中，农业机械的智能化技术正朝着计算可视化、补偿多元化、技术集成化的方向发展。4）绿色环保技术。农业机械制造技术中，绿色环保技术响应了生态文明建设的发展需求，降低了机械制造企业的篦耗，提升了资源利用效率，在控制成本的过程中，推动了我国机械制造行业的健康发展。在农业机械制造领域，绿色环保技术主要包括节能技术、节料技术、节水技术等[3-4]。

3 推动我国农业机械制造产业发展的策略

结合我国农业机械设计与机械制造技术的发展现状可知，我国在技术研发领域依旧存在着诸多问题和不足。因此，需要从微观与宏观两个角度出发，探索能够推动我国机械制造产业健康发展的策略。

3.1 加强农业机械设计与制造技术之间的联系

1）提升农业机械设计与机械制造的集成性。机械商品的制造离不开机械设计技术的支持，只有明确制造与设计之间的内在联系，才能更好地提升机械设计速度，缩短设计周期，提升机械制造的质量。即在机械设计的过程中，应兼顾机械制造的流程及要求，把握好两者之间的内在联系。譬如在虚拟设计环节中，设计人员需要利用仿真、分析、建模或VR技术来预估或模拟产品的加工性、装配性、性能、功能及其可能存在的问题，将问题反馈给机械制造部门，使机械制造部门根据设计环节所反馈的问题或建议开展农业机械制造活动。亦或者设计人员在利用虚拟技术明确机械加工所存在的加工性或装配性问题的前提下，将相关参数反馈给数控人员，数控人员可通道编写程序码、制定工艺设计等方式，解决农业机械设计中存在的加工性或装配性问题。2）创新数字化设计的技术类型。数字化机械设计技术与数控技木、自动化技术、智能化技术都是以计算机应用技术为基础的。在数字化设计技术应用过程中，可通过创新应用理念的形式，重构机械设计与机械制造之间的关系，将机械制造技术有机融入到数字化设计领域，使数字化设计拥有全新的设计内涵及发展机理。譬如将智能化技木中的神经网络技术融入到虚拟设计中，可以通过“智能化设计”的方式，帮助设计者探索出全新的设计方案，即将设计原理、目标及内容录入到神经网络中，使其生成诸多备选方案，随后通过“可加工性、可装配性”检验环节，筛选出可行的设计方案，进而在人工调试与重新设计的基础上，提升农业机械设计的实效性。当前，这种创新方式还处于理论探索阶段，需要经过大量的实践探索。

3.2 构建机械设计与制造技术的发展格局

1）加强技术交流与理论研究。伴随我国机械制造产业的快速发展，传统的机械设计与机械制造模式已经难以适应新时代的发展要求。因此，机械制造业应具备与时俱进的时代意识，加强与国际交流合作，并结合国内农业机械设计及制造现状，汲取先进的技术研发与应用经验.提升我国机械设计与制造技术的整体水平。在现代化发展的过程中，我国科研人员及学者应立足农业经济的发展需求，从需求端确定农业机械设计的方向，使机械设计呈现信息化、网络化、现代化的特征，使机械制造呈现出自动化、智能化、环保化、高效化的发展特点，在加强多学科的“技木与理论”交融性上，解决传统农业机械设计存在的不确定性与盲目性问题。2）切合智能制造的发展需求，提升农业机械设计的质量。通常来讲，智能机械制造是我国农业机械制造重要的发展方向，能够有效节约能源和资源，提高机械制造的精准性。有效利用智能化技术与自动化技木，能优化我国农业机械制造的过程，提升机械生产的质量与效率。在某种程度上，智能制造又指现代自动化技术、智能化技术、数控技术、绿色环保技术的综合应用，因此在农业机械设计领域，应结合智能制造的总体要求，优化和完善机械设计体系，使数字化设计与智能制造充分融合，提升农业机械制造的效率。