农机数字化设计与制造技术的研究与应用核心思路分析

许东生

摘 要 随着现代农业的发展和进步，农业机械设备的先进性不断呈现出来，使得农业生产效率和质量不断提升。在此过程中，农机数字化设计和制造技术的研究和使用，就显得尤为必要。从这个角度入手，对于数字化设计制造技术的内涵和优势进行分析，并在此基础上探讨了农机设计中使用的数字化技术，分析了运用数字化制造技术开发高科技农业机械的前景。

关键词 农机数字化;数字化设计;制造技术

中图分类号：S220;S126 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2021.23.099

党的十九大报告明确提出乡村振兴战略，这就意味着在未来的发展过程中，国家将会在“三农”问题解决方面进行更大的投入。在此过程中无论是农村产业的持续发展，还是农村业态模式的优化，都需要对应的农机设备，这就需要农机设计和制造技术能够跟上时代发展的诉求。因此，积极加强对于农机数字化设计与制造技术的研究，是很有必要的。

1 数字化设计制造技術概述

1.1 内涵

数字化设计制造技术，是指依靠计算机硬软件，确保实现产品研发数据模型的构建，然后进入到实际的产品设计、产品组装、产品制造的阶段，以确保在此过程中的物料配置，设备布局，生产计划可以朝着更加有序的方向进展。

1.2 内容

对于当前数字化设计制造技术的使用实践进行归结，其主要可以归结到如下5个方面：1）三维建模方面，将计算机辅助设计（CAD）或者产品数据管理（PDM）或者计算机辅助工程（CAE）或者计算机辅助工艺过程设计（CAPP）融入其中，这样可以生成产品数据共享平台，确保实际的三维建模效益得以发挥;2）异地协同设计方面，架构对应的网络环境进行产品建模、设计、分析，不同机构的设计人员可以在这样的平台上进行协同操作，以确保实际设计的资源更好地发挥自身的效能;3）基于知识的设计，作为产品创新开发的工具，产品开发所使用到的各种知识或者资源都可以融入进去，由此确保实际的设计机制得以构建;4）概念设计与工业设计，产品设计会经历产品需求分析、产品详细设计等步骤，无论是概念设计，还是工业设计，都可以很好地发挥计算机的辅助效能，形成以知识为中心，完美实现形态和人性方面的优化设计，这样设计人员的创新能力、审美能力、计算机能力能够不断发展，继而更好的在产品创新中发挥效能;5）绿色设计，就是以环保理念为引导，在资源优化利用、资源回收等环节发挥效能，这样可以使得污染行为得到管理和控制，继而实现绿色产品的制造，由此引导社会朝着更加持续性的方向发展和进步。

1.3 价值

对于农业机械设备而言，如果可以将数字化设计制造技术融入进去，就可以提升农业机械设备和配件研发素质，由此控制实际的生产成本，确保对应农业机械设备和配件的使用效率不断提升，达成理想的目标。借助这样的数字化设计制造技术，对应技术人员可以在更短的时间内实现设计资源的聚集，由此使得企业在竞争方面的实力得以不断提升。相比较使用传统设计制造技术，数字化设计制造技术可以更好地实现重复性浪费率的控制，确保资源利用率不断提升，使得机械类型朝着多样化的方向发展，单项成本也因此不断下降，企业的整体效益也会不断提升，研发时间成本也处于可控的状态。

2 农机设计中使用的数字化技术

从当前来看，我国很多农机设备在设计时，还是以传统设计的方式进行的，现代化的设计意识还不是很强，现代化的设计技术实践也不是很充足。在这样的背景下，传统设计模式的弊端会不断展现出来：信息利用率处于比较低的状态;机械型号比较庞杂、对应质量也处于不高的状态，这样就可能对于实际企业效益造成不良影响。依靠这样的运行机制，农机设计的特点主要体现在：机械结构不是很复杂，但是能够确保各项功能可以有效地发挥出来;结构类型多，实际农机设备的型号也呈现出多样化的特点;农机试验的阶段，很容易受到自然因素的影响，并且往往一台农机试验时间比较长，程序也比较复杂。传统农机设计中存在的诸多问题，都需要采取有效的方式来进行改善和调整，此时数字化技术就可以切实的发挥效能[1]。以智能计算机辅助设计（ICAD）技术为例，其架构的设计系统，依靠其自身科学的结构，可以更好地进行知识的使用，建立对应的模型，确保更好的呈现知识或者模型。从微观角度来看，使用这样的技术，可以很好地解决对应的问题：信息利用率会不断提升，企业重复性设计的问题会得到规避，产品研发周期也会因此得到控制，继而使得企业经济效益得以提升，这样新型农机成本也会慢慢下降，农民可以获得更多的收益[2]。

3 数字化制造技术在高科技农业机械开发设计中的运用前景

数字化制造技术在高科技农业机械开发设计中的运用，是未来高科技农业机械行业发展的必然趋势。因此需要以发展视角去审视其优势，然后迅速融入进去，建立更好的技术应用环境。下面以虚拟样机的农业机械设备设计为例，探讨对应技术的运用前景。

3.1 虚拟样机的农业机械装备

依靠三维CAD技术实现虚拟样机农业机械装备的设计，这是技术发展的基本趋势之一。在此过程中需要遵循如下的步骤。1）结合实际情况构建对应的CAD技术模型，此时使用到的是参数设计技术和变型设计技术，机械的所有部件都会依靠这样的方式形成模型式化的状态。2）依照工程图绘制流程，实现二维工在分析原理和三维装配件结合的基础上，实现PDM结构体系的构建，继而遵循虚拟样机的规律，进入到三维设计状态，生成对应的三维CAD产品，使得开发体系朝着更加完善的方向发展。3）虚拟样机的监测，设定特定的环境，做好试验[3]。

3.2 虚拟样机农业机械装备设计价值

在设计初期，依靠这样的技术形成对应设计平台，可以更好的实现二维工程的转化，全参数的融入，可以为PDM管理提供更加多的数据支撑，三维实体模型也会因此得到架构，这样就可以为后续碰撞检查工作的开展和物理数据的处理奠定良好的基础;在设计中期，实现三维模型产品的分析，在此过程中会考量到机械运动协调性的问题，力学性能的问题，并且进入到虚拟模拟加工中去，依靠这样的方式对于产品的可靠性进行验证，就可以找到其缺点，然后以计算机后续的开发设计朝着更加针对性的方向发展和进步;在设计后期，依靠虚拟样机确保各个制造过程得以呈现，甚至可以细化到产品性能或者内部结构，切实发挥计算机数字化的技术，生成三维模型，确保配置功能得以呈现，对于用户而言，可以在此环节更好地验证设计方案的合理性和科学性，并在此基础上进行决策[4]。

3.3 农业机械数字化设计制造技术发展策略

农业机械数字化设计制造技术在我国的发展才刚刚起步，因此在此方面还有很多的工作要做，这样才能够切实发挥其在农业机械现代化发展中的积极效能。为实现这一目标，就需要主动做好如下3方面的工作：1）设定农业机械数字化设计制造技术研发项目，将其作为科学前沿技术来发展，创设更加好的研究团队，关注国际上此方面技术的发展现状，了解对应动态，设定对应技术研发难题，然后不断进行技术攻克，确保此方面的技术研发经验得以不断积累，构建良好的研究氛围[5];2）确保依照国际上相关方面的技术标准和规范，生成对应的技术应用和技术研究合规，确保实际的技术研究行为和技术应用行为处于可控的状态，这对于行业的持续发展也是很有价值的;3）注重此方面专业企业的发展，专业技术团队的构建，确保有着更加多的组织或者人力参与到农机机械数字化设计制作研究和实践中去，以引导实际的技术更好地发挥自身的效能[6]。

4 结语

农机数字化设计制作技术的发展，是农业机械现代化发展的重要标志，是农业现代化发展中的重要环节，因此必须要正确看待此项技术的发展，积极建立持续的技术投入机制，生成良好的技术发展环境，确保此方面的技术可以更好地发挥效能，确保农业机械的设计制造素质朝着更加理想的方向进展。

参考文献：

[1] 刘成农.关于农机数字化设计与制造探析[J].农家参谋，2018（19）：76.

[2] 白永硕.基于数字化技术的模具设计与制造研究[J].湖北农机化，2019（10）：57-58.

[3] 张心雨，张烁.农业机械数字化设计与制造技术分析[J].南方农机，2019，50（10）：70.

[4] 吴发辉.农机数字化设计与制造技术的研究与应用[J].南方农机，2016，47（7）：71.

[5] 李宏，张建荣.农业机械数字化设计与制造技术的应用[J].农业装备技术，2007（6）：34-37.

[6] 李炳辉.农业机械设计与制造的质量控制措施探讨[J].农机使用与维修，2021（2）：39-40.

（责任编辑：刘 昀）