现代数字化设计制造技术在农业机械设计制造上的应用

杨晓晖

现代数字化设计制造技术在农业机械设计制造上的应用

杨晓晖

(甘肃省庄浪县职业教育中心，甘肃 平凉 744699)

随着我国市场经济的不断发展和农业现代化建设步伐的不断加快，农机生产企业之间的竞争也越来越激烈。大多数农机生产企业为长久立足于行业市场中，采取了诸多措施来加强数字化技术在农业机械设计工作中的运用，将数字化技术应用于农业机械设计中的意义重大。基于此，详细分析了现代数字化设计制造技术在农业机械设计制造领域的应用，以期为相关行业从业者提供参考。

现代数字化设计与制造技术；农业机械；设计制造；具体应用

近年来，中国计算机科技迅速发展，在计算机领域中出现了诸多辅助设计和制造技术，尤其是3D数字化CAD技术已成为各行各业运营的中心技术，也使得工业产业开发工作迎来了崭新的发展契机，也给中国工业行业带来了全新的发展机遇。农业机械作为机械工业的重要组成部分，在发展过程中受到设计制造方法的限制和约束，自身技术的创新功能比较弱，对农机产品的生产制造产生一定的负面影响。面对机遇和挑战，我国应不断推广数字化设计制造技术的应用，推动其发展进程，进而提升我国农机装备技术水平，保障中国农机装备品质。

1　数字化设计制造技术

1.1　农业VR技术实践设计强化

目前，VR(virtualreality)虚拟现实技术正在逐渐应用到社会的每个领域，还在学术探究与实践中起到了较大的效用。同时，虚拟现实技术在农业机械设计技术领域当中也有着广阔的实践空间，虚拟现实技术的开发给农业机械设计实践带来了较大的改变。VR技术融合了3D图形、音频、多元化等技术元素，带给设计师和用户先进的设计理念和丰富的实践体验。近年来，我国在大型农业机械的设计中，将虚拟现实技术实践于农业机械产品的某些性能仿真，可以实现产品结构和性能的调整和优化。同时，建立的信息反馈平台提高了生产企业与市场的沟通效率，丰富了实践手段，能够使更多的客户关注到产品的构造与功能优势。目前，国外对于使用VR工程设计农业机械设施的重点主要有两个实质技术。①要增强可视化技术，以CAD体系为核心，在设计高性能农机实践模具的同时，还可以通过该模具较好地模拟实际环境的使用效果，如在农机设施上专门组装了虚拟现实头盔显示器，为农机操作人员提供先进可靠的操作体验。②VR-CAD系统还参与了虚拟环境的设计，优化了大型农机设施的设计方案和性能运用，该技术系统在国外已经有了较为完善应用基础，但我国的研发应用还比较薄弱，许多应用程序才刚刚开发出来，虚拟实际工程技术较少实践于农业生产，这种情况在乡村地区尤为明显。

1.2　产品协同技术

现如今，市场竞争愈演愈烈，市场环境越来越复杂，市场对农业机械产品的要求也在逐渐提升。随着全球经济一体化的发展，部门协同合作甚至跨企业跨国家共同合作制造产品成为一种必然模式。据统计，70%以上的农业机械产品均是由多家企业或多个部门共同合作完成的，如何在数据库海量的资源中探寻到科学的数据已成为企业间竞争的重点，这也是企业能否取得成功的最大挑战。值得一提的是，国外大多数企业会将诸多的零部件备件信息存储在他们的服务器中，并及时进行更新，而不会一成不变。根据我国设计产品的发展情况可以看出，让零部件供应厂商自己提供产品信息，将备件信息公布在自己的服务器上，引导供应商去查询搜索产品零件的指标、参数以及特征、性能，对于未来的设计发展，这是一个非常好的方向。

2　基于大数据挖掘的智能数字化制造系统

在农机装备产品的数字化研发过程中，由于设计和制造时会产生海量的数据，所以需要运用智能化算法对这些数据进行分析和处理，通过数据挖掘的方式找到数据的关联性，并建立经验数据库。当经验数据库的规模足够大时，可以将这些经验数据直接用于自动化生产类似的新产品部件，达到智能化制造的目的。

基于云存储网络可以搭建智能制造系统，采用云存储技术可以对智能系统生产过程中产生的海量数据进行存储，大数据挖掘算法可以对数据进行分析和挖掘。不管从物料方面还是产品营销方法以及智能机床的监测上，智能云存储和大数据挖掘都可以发挥重要的作用。目前，神经网络和聚类算法是典型的数据挖掘算法，且发展比较早，理论比较成熟，因此可以将其应用到农机的智能化制造系统的设计中。

神经网算法的工作原理模拟了人的神经元细胞的作用流程，通过对输入数据进行分析、处理和挖掘，最终输出想要得到的理想结果。

在对农机产品制造过程的数据进行分析时，可以在神经网算法使用时合理的确定权值和置信度；在关联算法中，需要创建每个数据记录候选集的支持度，然后通过数据之间的关联性对数据进行分类。通过神经网络算法和聚类分析，在农机产品部件的智能化制造过程中，可以快速诊断出生产线是否存在故障，并确定故障的类型，其流程为：传感器数据采集→神经网络分析→聚类算法挖掘→确定故障类型→调整作业姿态→优化工艺和生产流程。

利用大数据存储技术可以将各种传感器采集得到的数据进行存储，并利用神经网络算法和聚类算法对数据进行挖掘。如果确定制造过程中有存储故障，智能决策系统则可以对加工系统的作业姿态进行调整;如果需要对整个工艺和加工流程进行调整，则可以临时关闭生产线，待工艺和流程优化后继续生产，从而保证产品的加工质量。

3　农机数字化生产过程研究

应用智能制造系统，农机产品的生产线可以实现自动化生产。在无人化车间，农机产品零件可以实现自动化装配。在农机智能化生产中，大数据可以应用到生产过程中的各个方面，因此对大数据的挖掘处理也是非常重要的一个环节。大数据的智能化处理可以为产品的加工制造过程节省更多的时间成本和材料成本，提高生产效率。除了农机部件的自动化组装外，部件的生产线可以更多的采用智能化制造系统。在进行拖拉机板类零件的加工时，有一些无法冲压完成的部件需要借助焊接技术来完成，采用人工焊接不仅效率低，且精度也无法得到保证，而利用智能制造系统使机器人焊接拖拉机部件则变得非常简单。

智能化自动加工过程可以大大提高加工效率，而在进行零件加工之前，为了保证加工质量和产品的最优化，还需要对产品的加工过程及产品加工后的性能进行优化，从而合理安排加工工艺和加工流程。如果采用实体机床进行加工，在优化过程中需要对产品进行反复的加工试制，其加工成本较高、试验周期较长; 如果采用仿真模拟的方式对加工过程和加工产品进行模拟试验，可以有效地提高效率，降低成本。虚拟制造系统可以采用虚拟化机床对零部件进行加工模拟，在加工过程中还可以观察机器的运行情况，查看工件和机器之间是否存在干涉等问题，为实体机床加工提供可靠的数据参考。

采用智能制造系统对拖拉机进行数字化设计和制造，其最大的优势是虚拟加工方法的应用。采用智能化虚拟加工系统可以快速地完成加工工艺的设计，是因为虚拟加工系统里存放了大量的经验数据，且虚拟加工过程的可寻迹功能为工艺的优化提供了强大的数据支持，从而有效缩短了加工工艺的设计周期，提高了设计效率，降低了设计制造成本。

4　结语

在我国农业机械设计制造中，融入现代数字化设计制造技术，监督和管理机械产品设计制造的整个过程，是我国农业机械设计制造历史上的不小成就，也是行业的重要转型模式。相关从业者必须要正确地认知现代数字化设计制造技术应用的主要优势，积极促使数字化设计生产得到切实落实。与此同时，对各项工序如产品设计和制造等实施协同化管理，不断丰富农业机械产品类型，不断提升农业机械设计制造技术水平，对缩小与发达国家之间的技术差距具有非常重要的意义。

[1] 焦坤,杨晓明.数字化技术在冲压模具设计与制造中的应用研究[J].建筑工程技术与设计,2020(1):2614.

[2] 潘露.数字化技术在冲压模具设计与制造中的应用研究[J].现代制造技术与装备,2019(8):108-109.

[3] 黄仁超.数字化设计技术及其在农业机械设计中的应用[J].南方农机,2020,51(4):20.

[4] 王计新.数字化设计技术及其在农业机械设计中的应用[J].农业开发与装备,2019(5):168.

[5] 陈彦锦.数字化设计技术及其在机械设计中的应用分析[J].现代制造技术与装备,2019(4):215,219.

Application of modern digital design and manufacturing technology in agricultural machinery design and manufacturing

YANG Xiaohui

(Vocational Education Center of Zhuanglang County, Pingliang, Gansu 744699, China)

With the continuous development of China's market economy and the pace of agricultural modernization, the competition between agricultural machinery enterprises is becoming more and more fierce. Most agricultural machinery enterprises have taken many measures to strengthen the application of digital technology in agricultural machinery design for a long time. Obviously, the application of digital technology in the design of agricultural machinery is of great significance. Based on this, the application of modern digital design and manufacturing technology in the field of agricultural machinery design and manufacturing is analyzed in detail, hoping to provide some reference for practitioners in related industries.

modern digital design and manufacturing technology; agricultural machinery; design and manufacture; specific application

S220

A

2096–8736(2021)06–0040–03

杨晓晖(1986—)，男，甘肃庄浪人，大学本科，讲师，主要研究方向为机械设计制造及自动化。

责任编辑：张亦弛

英文编辑：吴志立