數(shù)字化設(shè)計在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用

李薇

摘要：數(shù)字化設(shè)計是促進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械信息化，提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平，推動傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向數(shù)字農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要手段。從數(shù)字化設(shè)計的特點和研究重點入手，分析了其在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用現(xiàn)狀，并提出了具體的發(fā)展策略。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化設(shè)計;農(nóng)業(yè)機(jī)械;應(yīng)用

“中國制造2025”國家戰(zhàn)略推動了工業(yè)化和信息化的深度融合，將高端農(nóng)機(jī)裝備的設(shè)計和制造列為十大重點領(lǐng)域之一。數(shù)字化設(shè)計是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械信息化發(fā)展的重要手段，能優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，縮短設(shè)計周期，降低設(shè)計成本，提高生產(chǎn)效率，滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求，推動傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向數(shù)字農(nóng)業(yè)發(fā)展[1]。

1數(shù)字化設(shè)計的概述

1.1內(nèi)涵

數(shù)字化設(shè)計是一種數(shù)字壓縮、編碼、調(diào)制的技術(shù)，利用數(shù)字化平臺作為基礎(chǔ)，以計算機(jī)、打印機(jī)、繪圖儀為主要工具，以網(wǎng)絡(luò)、軟件、數(shù)學(xué)模型為主要手段，對產(chǎn)品的設(shè)計、裝配、調(diào)試、使用的全過程進(jìn)行模擬，不斷優(yōu)化產(chǎn)品生產(chǎn)方案，為實際生產(chǎn)過程提供可靠保障[2]。

1.2特點

數(shù)字化設(shè)計具有產(chǎn)品模型標(biāo)準(zhǔn)化、設(shè)計高效化、模具數(shù)字化等優(yōu)點[3]。第一，數(shù)字化設(shè)計具有統(tǒng)一的產(chǎn)品定義模型，在結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)零件、型材截面圖形、強(qiáng)度分析等方面都有規(guī)范的數(shù)據(jù)庫，不同階段的設(shè)計模塊能進(jìn)行有效轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)產(chǎn)品的生命周期設(shè)計。第二，數(shù)字化設(shè)計能夠有效分割產(chǎn)品的設(shè)計任務(wù)，將整體設(shè)計、零件設(shè)計、裝配設(shè)計等設(shè)計任務(wù)交給不同的小組，通過科學(xué)分工實現(xiàn)并行設(shè)計，再進(jìn)行整體調(diào)試，提高設(shè)計效率，保障產(chǎn)品質(zhì)量。第三，數(shù)字化設(shè)計利用建模和測量軟件將產(chǎn)品結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)化，以數(shù)字文件為模具，利用仿真模擬軟件對設(shè)計模型進(jìn)行測試，優(yōu)化產(chǎn)品性能，減少實物模型制造，節(jié)約成本。

2數(shù)字化機(jī)械設(shè)計技術(shù)的研究重點

2.1計算機(jī)輔助設(shè)計

利用CAD（計算機(jī)輔助設(shè)計）、CAE（計算機(jī)輔助工程）、CAM（計算機(jī)輔助制造）等計算機(jī)輔助技術(shù)，以計算機(jī)軟件為支持，進(jìn)行參數(shù)計算、結(jié)構(gòu)設(shè)計、圖形繪制，采用模塊化設(shè)計方法對農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)行設(shè)計。結(jié)合曲面造型技術(shù)和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等智能CAD技術(shù)，提高信息利用率，減少重復(fù)設(shè)計，縮短研發(fā)周期。

2.2知識工程

知識工程將計算機(jī)技術(shù)和專家知識結(jié)合，進(jìn)行智能推理來提供智能化服務(wù)。利用物理模型試驗、樣機(jī)試驗、數(shù)字仿真、虛擬現(xiàn)實等方式進(jìn)行知識的獲取、表達(dá)和推理，通過智能軟件建立專家系統(tǒng)，并將其應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計。知識工程將依賴經(jīng)驗的傳統(tǒng)設(shè)計轉(zhuǎn)變?yōu)橐蕾噷π轮R獲取的數(shù)字化設(shè)計，順應(yīng)了時代的發(fā)展要求。

2.3虛擬仿真

對結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)計困難的大型農(nóng)業(yè)機(jī)械，采用虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行建模，在虛擬環(huán)境中實現(xiàn)設(shè)計、仿真和加工。利用測量軟件將農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)化，利用數(shù)字文件充當(dāng)制造模具，對機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行虛擬制造，仿真出機(jī)械產(chǎn)品的樣式，然后進(jìn)行機(jī)械運動的模擬和性能測試，檢驗設(shè)計效果。虛擬仿真技術(shù)能優(yōu)化設(shè)計過程，縮短設(shè)計周期，提升產(chǎn)品質(zhì)量。

3數(shù)字化設(shè)計在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計的應(yīng)用現(xiàn)狀

傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)發(fā)展資源消耗大，成本投入高，農(nóng)業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量較低，難以滿足社會發(fā)展需要。發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)需要加大科技投入，研發(fā)種類齊全、功能強(qiáng)大、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的高端農(nóng)機(jī)裝備，要根據(jù)其農(nóng)作類型、工作環(huán)境、質(zhì)量要求等方面進(jìn)行詳細(xì)的對比分析和綜合設(shè)計，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)多元化發(fā)展。當(dāng)前數(shù)字化機(jī)械設(shè)計主要應(yīng)用于汽車制造和航空航天等領(lǐng)域，在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計上應(yīng)用發(fā)展較慢，存在信息資源利用率低、重復(fù)設(shè)計多、核心技術(shù)缺失、規(guī)模化程度不高等問題。

4數(shù)字化設(shè)計在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計中的發(fā)展策略

為推動數(shù)字化設(shè)計在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的發(fā)展，需要政府加強(qiáng)統(tǒng)籌規(guī)劃，加快數(shù)字化設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，加強(qiáng)零件資源信息庫、知識數(shù)據(jù)庫、服務(wù)器數(shù)據(jù)庫等平臺建設(shè)，實現(xiàn)資源共享。制定稅收優(yōu)惠、財政補(bǔ)貼等激勵政策，鼓勵企業(yè)科技創(chuàng)新，進(jìn)行參數(shù)資源網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用系統(tǒng)等數(shù)字化設(shè)計技術(shù)的研究。結(jié)合工業(yè)機(jī)器人技術(shù)、柔性制造技術(shù)、3D打印技術(shù)等智能制造技術(shù)，實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計與制造的協(xié)同發(fā)展。鼓勵企業(yè)與科研院所、高等院校進(jìn)行合作，研究與數(shù)字化設(shè)計相關(guān)的科研課題，開展現(xiàn)代學(xué)徒制，培養(yǎng)具備實踐能力和創(chuàng)新精神的數(shù)字化設(shè)計人才。

5結(jié)論

推動數(shù)字化設(shè)計在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的發(fā)展，需要政府加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)和平臺建設(shè)，實現(xiàn)資源共享;制定激勵政策，鼓勵科技創(chuàng)新，促進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計與制造協(xié)同發(fā)展;開展校企合作，培養(yǎng)數(shù)字化設(shè)計人才。

參考文獻(xiàn)：

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