（駐馬店職業(yè)技術學院機電工程系，河南 駐馬店 463000）

隨著現(xiàn)代科學技術的高速發(fā)展，在工業(yè)機械制造方面，技術的創(chuàng)新迎來了一個新的高潮，朝著現(xiàn)代化、精確化的方向發(fā)展。在農(nóng)業(yè)機械設計制造方面，現(xiàn)代數(shù)字化的農(nóng)業(yè)發(fā)展將逐步實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的高效化，能夠充分體現(xiàn)創(chuàng)新性，并降低故障的發(fā)生概率。在對農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)品進行數(shù)字化的設計制造時，將會融合更多的數(shù)據(jù)開采技術，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的精確化、自動化、遠程化與虛擬化[1]，將改變傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，開創(chuàng)信息化現(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，從質(zhì)的方面改變農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

1 數(shù)字化設計制造技術

數(shù)字化設計制造技術是在數(shù)字化技術與制造技術相互融合的背景下，同時在虛擬現(xiàn)實、計算機網(wǎng)絡、快速原型、數(shù)據(jù)庫等技術支撐下，根據(jù)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(guī)劃充足，對產(chǎn)品進行仿真以及原型制造，進而生產(chǎn)出符合用戶需求的產(chǎn)品技術。數(shù)字化主要在于將信息轉變?yōu)橐子谔幚淼臄?shù)據(jù)，再將數(shù)據(jù)建立為數(shù)字化模型引入計算機內(nèi)部進行統(tǒng)一處理。

1.1 計算機設計

在數(shù)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(guī)劃）與PDM（產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理）[1]。CAD 主要為產(chǎn)品的構思、功能設計、結構分析與制造加工等等，用于協(xié)助創(chuàng)建、修改、分析和優(yōu)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(shù)的優(yōu)化設計。CAM 是對機械零件的加工設計，主要在于數(shù)控技術。PDM 是在計算機輔助設計之前對各類文檔、圖紙、生產(chǎn)單、成本核算單等進行統(tǒng)一管理的技術，能夠對整個生產(chǎn)周期內(nèi)的全部數(shù)據(jù)進行管理與分析，主要關注于產(chǎn)品的研發(fā)設計環(huán)節(jié)，能夠支持產(chǎn)品計算機設計系統(tǒng)。

1.2 虛擬設計與制造

虛擬技術主要在于利用計算機創(chuàng)設虛擬環(huán)境，具有實時性、交互性、沉浸性與感知性等，就目前的數(shù)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(chuàng)設虛擬環(huán)境，完成產(chǎn)品感知與設計操作的調(diào)整，進行設計優(yōu)化。在傳統(tǒng)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(xiàn)，完成機械的模擬裝配與產(chǎn)品分析，而數(shù)字化虛擬技術可實現(xiàn)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(chǎn)品的性能與機械的可加工性，實現(xiàn)產(chǎn)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(xiàn)過程的管理與控制，提升機械制造效率。

1.3 異地協(xié)同設計

異地協(xié)同設計是當下數(shù)字化設計行業(yè)的一大發(fā)展方向，是當前技術發(fā)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(xié)同設計能夠從流程、協(xié)作與管理三方面提供幫助[1]，流程類主要是根據(jù)機械設計人員的設計習慣進行常規(guī)的設計與校審工作，協(xié)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(xié)同設計是計算機協(xié)同工作與數(shù)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(shù)據(jù)進行綜合協(xié)調(diào)，滿足各個階段對產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型的不同需求，保證在產(chǎn)品的開發(fā)過程當中滿足客戶的應用需求。

1.4 概念與工業(yè)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(chǎn)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(diào)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(yè)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(shù)字化計算機技術的輔助下，概念設計與工業(yè)設計能夠實現(xiàn)對產(chǎn)品的外觀到性能等方面的全方位設計，使產(chǎn)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(xiàn)產(chǎn)品創(chuàng)新的重要方式。

2 農(nóng)業(yè)機械設計制造

2.1 智能CAD 制造技術

在CAD 技術發(fā)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(fā)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(shù)據(jù)庫的建立等等，發(fā)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(tǒng)的發(fā)展下進一步進行技術創(chuàng)新，CAD 技術主要以計算機技術與電子技術為建?；A，包含了專家系統(tǒng)與人工神經(jīng)網(wǎng)絡兩大系統(tǒng)，專家系統(tǒng)主要在于運用專業(yè)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(diào)試，人工神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)則包含了大量人工神經(jīng)元，主要在于為機械制造提供靈活的變量調(diào)節(jié)方式，能夠用于機械生產(chǎn)的調(diào)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(tǒng)表現(xiàn)出更加靈活、敏捷、智能的特點?，F(xiàn)如今在農(nóng)業(yè)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(chǎn)管理過程中信息資源利用率較低的問題，節(jié)約機械開發(fā)成本。

2.2 農(nóng)業(yè)機械設計制造特點

農(nóng)業(yè)機械主要為在種植業(yè)和畜牧業(yè)的生產(chǎn)中對農(nóng)畜產(chǎn)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(nóng)業(yè)動力機械、加工機械、畜牧機械、監(jiān)控機械等等。農(nóng)業(yè)機械的設計制造需要根據(jù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)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(nóng)業(yè)機械的結構設計、試驗等問題進行研究設計，在傳統(tǒng)的設計制造技術當中，農(nóng)業(yè)機械型號類型單一，對信息的利用率較低，嚴重影響了企業(yè)的經(jīng)濟效益，在引入現(xiàn)代數(shù)字化設計制造技術之后，農(nóng)業(yè)機械設計制造領域呈現(xiàn)出以下特點[5]：

2.2.1 結構類型多樣化

利用現(xiàn)代數(shù)字化設計制造技術后能夠依托計算機技術對數(shù)據(jù)信息進行處理，增加對信息的利用率，對農(nóng)業(yè)機械設計制造做出一定程度的創(chuàng)新。例如，部分農(nóng)業(yè)機械根據(jù)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(nóng)業(yè)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(wěn)定

運用數(shù)字化技術進行農(nóng)業(yè)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(nóng)業(yè)機械創(chuàng)設虛擬環(huán)境對產(chǎn)品進行一定程度上的試驗，檢測出農(nóng)業(yè)機械在不同環(huán)境之下的運行穩(wěn)定性，并可對機械零件進行檢查，使生產(chǎn)出的農(nóng)業(yè)機械結構更為穩(wěn)定。

3 數(shù)字化設計制造技術與農(nóng)業(yè)機械設計

3.1 應用虛擬現(xiàn)實技術

近年來，隨著虛擬VR 技術的高速發(fā)展，在農(nóng)業(yè)機械的設計制造中也充分應用了虛擬現(xiàn)實技術。虛擬現(xiàn)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(huán)境，并有效模擬人在自然環(huán)境中的人機交互技術[2]。應用在農(nóng)業(yè)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(nóng)業(yè)機械的應用環(huán)境，對影響參數(shù)進行調(diào)整，提升機械設計的主動性，對機械設計進行動態(tài)仿真，使產(chǎn)品能夠更加符合實際應用。

3.2 實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械的設計與制造協(xié)同

在數(shù)字化設計制造技術中，信息的協(xié)同技術能夠幫助農(nóng)業(yè)機械設計實現(xiàn)設計與制造的協(xié)同發(fā)展，主要在于其協(xié)同性能夠聯(lián)系產(chǎn)品設計與產(chǎn)品制造[3]。農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)品的制造是在產(chǎn)品的設計基礎之上，協(xié)同技術能夠使產(chǎn)品在進行設計時達到信息的共享，讓產(chǎn)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(chǎn)品更加適應實際應用，可根據(jù)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(nóng)業(yè)機械的設計制造水平，為企業(yè)節(jié)約設計制造成本。

3.3 基于參數(shù)化設計的農(nóng)業(yè)機械設計制造

參數(shù)化設計是數(shù)字化設計制造技術當中對參數(shù)進行模擬與變量設計的綜合設計方法，在農(nóng)業(yè)機械設計制造當中，該技術能夠極大提升農(nóng)業(yè)機械設計的設計效率與設計水平。參數(shù)化設計方法在于對農(nóng)業(yè)技術的運行參數(shù)進行框架設計，為解決ICAD 技術問題提供新思路[3]。在農(nóng)業(yè)機械的應用中，對農(nóng)業(yè)機械的運行參數(shù)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(shù)設計及變量設計進行合理測試，對農(nóng)業(yè)機械中所存在的問題提出規(guī)避策略，保障機械實際應用的有效性。同時，在參數(shù)化設計中包括了裝配模型的應用分析，主要根據(jù)設計圖紙構建相應的幾何模型對機械的性能及產(chǎn)品原理進行闡述，有助于盡快對產(chǎn)品進行生產(chǎn)制造。

4 結語

綜上所述，現(xiàn)代數(shù)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(xié)同技術等等，應用在農(nóng)業(yè)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(chǎn)品質(zhì)量，使企業(yè)獲得更大的經(jīng)濟效益。隨著科學技術的發(fā)展，數(shù)字化設計制造技術在農(nóng)業(yè)機械設計制造中的應用會越來越廣泛，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供新的發(fā)展模式。