農(nóng)業(yè)機械設計與機械制造技術思考

曾耀東

摘 要 隨著農(nóng)業(yè)機械設計與機械制造技術的全面應用與推廣，我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟得到了良好發(fā)展。我國是農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)機械設計及制造技術的先進程度直接影響到我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率與質(zhì)量，對提高我國的國民經(jīng)濟生產(chǎn)總值有著重要的意義和價值。對此，分析農(nóng)業(yè)機械設計與制造技術的現(xiàn)狀，探析當前的機械設計與制造的技術內(nèi)容，提出促進農(nóng)業(yè)機械制造行業(yè)發(fā)展的策略。

關鍵詞 農(nóng)業(yè);機械設計;機械制造技術

中圖分類號：S220.2 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2021.05.089

農(nóng)業(yè)是我國的基礎產(chǎn)業(yè)，能夠切實提升我國的經(jīng)濟發(fā)展實力，推動社會經(jīng)濟健康發(fā)展。而農(nóng)業(yè)機械制造與設計為我國農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化、信息化發(fā)展奠定了堅實的基礎，使現(xiàn)代科技與農(nóng)業(yè)發(fā)展有機結合起來，形成相輔相成的整體。當前，我國應結合專業(yè)背景，通過科學的方法，合理制造和設計農(nóng)業(yè)機械，使農(nóng)業(yè)朝著機械化方向發(fā)展。

1 我國農(nóng)業(yè)機械設計與機械制造技術現(xiàn)狀

1.1 機械設計

當前，我國在農(nóng)業(yè)機械設計上還存在諸多不足，自主設計與創(chuàng)新能力相對薄弱。雖然在經(jīng)濟全球化的背景下，我國可以引進德國、日本、美國及英國等西方國家的機械設計技術，提升我國農(nóng)業(yè)機械設計能力，但是并不能推進我國機械產(chǎn)業(yè)的全面發(fā)展。當前，我國農(nóng)業(yè)機械設計的周期較長，機械制造與機械設計缺乏協(xié)調(diào)性與針對性，難以保障機械商品的品質(zhì)和質(zhì)量。在社會市場經(jīng)濟快速發(fā)展的過程中，我國雖然提高了對農(nóng)業(yè)機械設計問題的重視程度，并制定了相應的扶持政策，但如何有效地提升機械設計技術的核心競爭力，增強我國機械設計技術的技術實力，依舊是影響我國農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的重要影響因素。

1.2 機械制造

機械制造是機械設計的最終成果，是提升我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展效率的基本抓手，同時也是我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟命脈。雖然我國在機械制造領域上擁有較為突出的成就，能夠有效結合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際，制造出能夠滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求的機械商品，但在技術層面上，依舊需要結合西方國家的機械制造技術。此外，我國在農(nóng)業(yè)機械制造領域缺乏充足的資金支持，機械制造業(yè)的發(fā)展速度較為緩慢，難以契合實際的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求。在宏觀層面上，我國農(nóng)業(yè)機械商品覆蓋范圍廣，但在高精尖商品上，卻依舊處于摸索階段[1-2]。

2 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械設計與機械制造技術內(nèi)容

2.1 數(shù)字化機械設計技術

相較于我國傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)機械設計技術，數(shù)字化農(nóng)業(yè)機械設計技術能夠有效解決我國機械設計周期長、機械設計與機械制造缺乏協(xié)調(diào)性的問題，可以更好地提升我國農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)業(yè)的國際競爭力。在理論研究上，數(shù)字化主要指計算機網(wǎng)絡領域的二進制技術向社會各領域的推進過程。而數(shù)字化設計是通過計算機網(wǎng)絡環(huán)境或軟硬件設備，實現(xiàn)商品開發(fā)的一種技術。簡而言之，數(shù)字化機械設計就是在計算機和網(wǎng)絡的支持下，通過數(shù)據(jù)模型，模擬商品的制造、裝配、分析及設計等過程，提升機械商品的設計與制造效率，能夠貫穿整個機械制造過程，涵蓋成本分析、生產(chǎn)計劃、物流物料、設備布置等內(nèi)容，可使農(nóng)業(yè)機械設計更加智能化、信息化及自動化。數(shù)字化機械設計技術涵蓋了多項機械制造技術，主要包括網(wǎng)絡通信、多媒體、虛擬設計、信息管理、系統(tǒng)集成、優(yōu)化設計、裝配分析及裝配等技術，因此數(shù)字化技術又是較為多元的綜合技術。在設計內(nèi)容上，數(shù)字化機械設計主要包括知識設計、虛擬設計、輔助設計等內(nèi)容。其中，輔助設計主要指計算機輔助制造、輔助工藝、輔助設計，是數(shù)字化設計的應用核心，是提升農(nóng)業(yè)機械設計信息化水平的抓手。而知識設計主要指將機械商品研發(fā)所需要的工具、資源、知識融入到設計系統(tǒng)中，以此支持農(nóng)業(yè)機械設計，其中的設計知識主要包括設計規(guī)范、設計標準、設計守則、設計示范、設計經(jīng)驗及設計原理等。虛擬設計主要指利用仿真、分析、建模及VR等工具和技術，通過模型建構的方式預測或模擬商品的加工性、裝配性、功能及性能，能夠切實實現(xiàn)機械設計的工藝規(guī)劃、產(chǎn)品設計、質(zhì)量檢驗及性能分析。

2.2 農(nóng)業(yè)機械制造技術

我國較為先進的農(nóng)業(yè)機械制造技術主要有數(shù)控加工技術、自動化技術、智能化技術及綠色環(huán)保技術等。1）數(shù)控加工技術。機械制造產(chǎn)業(yè)要想切實提升機械商品的品質(zhì)，提高經(jīng)濟收益，就需要提高機械制造技術的通用性和靈活性，將數(shù)控技術融入到機械制造的全過程中，以此解決傳統(tǒng)機械制造精度和效率低等問題。數(shù)控技術有工序集中、自動化、柔性高、能力強等優(yōu)勢，可以廣泛應用在新產(chǎn)品研發(fā)、急需件制造與加工過程中。2）自動化技術。自動化技術是與電子學、計算機技術、系統(tǒng)工程、信息論、控制論存在緊密聯(lián)系的綜合性技術，對農(nóng)業(yè)機械制造業(yè)的發(fā)展有舉足輕重的作用。自動化技術主要有神經(jīng)網(wǎng)絡、控制系統(tǒng)、交互界面、信息采集、邏輯控制等工具，能夠與數(shù)字化設計技術相融合，切實提升機械設計質(zhì)量。3）智能化技術，智能化是對自動化的延伸與發(fā)展，是以人工智能為抓手，提升機械制造質(zhì)量與效率的關鍵技術，其中應用較為廣泛的計算機技術主要有GPS技術與定位傳感技術，可以切實地提升銑刨機的可靠性，解決設備的控制問題。在現(xiàn)代化發(fā)展過程中，農(nóng)業(yè)機械的智能化技術正朝著計算可視化、補償多元化、技術集成化的方向發(fā)展。4）綠色環(huán)保技術。農(nóng)業(yè)機械制造技術中，綠色環(huán)保技術響應了生態(tài)文明建設的發(fā)展需求，降低了機械制造企業(yè)的能耗，提升了資源利用效率，在控制成本的過程中，推動了我國機械制造行業(yè)的健康發(fā)展。在農(nóng)業(yè)機械制造領域，綠色環(huán)保技術主要包括節(jié)能技術、節(jié)料技術、節(jié)水技術等[3-4]。

3 推動我國農(nóng)業(yè)機械制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的策略

結合我國農(nóng)業(yè)機械設計與機械制造技術的發(fā)展現(xiàn)狀可知，我國在技術研發(fā)領域依舊存在著諸多問題和不足。因此，需要從微觀與宏觀兩個角度出發(fā)，探索能夠推動我國機械制造產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的策略。

3.1 加強農(nóng)業(yè)機械設計與制造技術之間的聯(lián)系

1）提升農(nóng)業(yè)機械設計與機械制造的集成性。機械商品的制造離不開機械設計技術的支持，只有明確制造與設計之間的內(nèi)在聯(lián)系，才能更好地提升機械設計速度，縮短設計周期，提升機械制造的質(zhì)量。即在機械設計的過程中，應兼顧機械制造的流程及要求，把握好兩者之間的內(nèi)在聯(lián)系。譬如在虛擬設計環(huán)節(jié)中，設計人員需要利用仿真、分析、建?；騐R技術來預估或模擬產(chǎn)品的加工性、裝配性、性能、功能及其可能存在的問題，將問題反饋給機械制造部門，使機械制造部門根據(jù)設計環(huán)節(jié)所反饋的問題或建議開展農(nóng)業(yè)機械制造活動。亦或者設計人員在利用虛擬技術明確機械加工所存在的加工性或裝配性問題的前提下，將相關參數(shù)反饋給數(shù)控人員，數(shù)控人員可通過編寫程序碼、制定工藝設計等方式，解決農(nóng)業(yè)機械設計中存在的加工性或裝配性問題。2）創(chuàng)新數(shù)字化設計的技術類型。數(shù)字化機械設計技術與數(shù)控技術、自動化技術、智能化技術都是以計算機應用技術為基礎的。在數(shù)字化設計技術應用過程中，可通過創(chuàng)新應用理念的形式，重構機械設計與機械制造之間的關系，將機械制造技術有機融入到數(shù)字化設計領域，使數(shù)字化設計擁有全新的設計內(nèi)涵及發(fā)展機理。譬如將智能化技術中的神經(jīng)網(wǎng)絡技術融入到虛擬設計中，可以通過“智能化設計”的方式，幫助設計者探索出全新的設計方案，即將設計原理、目標及內(nèi)容錄入到神經(jīng)網(wǎng)絡中，使其生成諸多備選方案，隨后通過“可加工性、可裝配性”檢驗環(huán)節(jié)，篩選出可行的設計方案，進而在人工調(diào)試與重新設計的基礎上，提升農(nóng)業(yè)機械設計的實效性。當前，這種創(chuàng)新方式還處于理論探索階段，需要經(jīng)過大量的實踐探索。

3.2 構建機械設計與制造技術的發(fā)展格局

1）加強技術交流與理論研究。伴隨我國機械制造產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的機械設計與機械制造模式已經(jīng)難以適應新時代的發(fā)展要求。因此，機械制造業(yè)應具備與時俱進的時代意識，加強與國際交流合作，并結合國內(nèi)農(nóng)業(yè)機械設計及制造現(xiàn)狀，汲取先進的技術研發(fā)與應用經(jīng)驗，提升我國機械設計與制造技術的整體水平。在現(xiàn)代化發(fā)展的過程中，我國科研人員及學者應立足農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展需求，從需求端確定農(nóng)業(yè)機械設計的方向，使機械設計呈現(xiàn)信息化、網(wǎng)絡化、現(xiàn)代化的特征，使機械制造呈現(xiàn)出自動化、智能化、環(huán)?；?、高效化的發(fā)展特點，在加強多學科的“技術與理論”交融性上，解決傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)機械設計存在的不確定性與盲目性問題。2）切合智能制造的發(fā)展需求，提升農(nóng)業(yè)機械設計的質(zhì)量。通常來講，智能機械制造是我國農(nóng)業(yè)機械制造重要的發(fā)展方向，能夠有效節(jié)約能源和資源，提高機械制造的精準性。有效利用智能化技術與自動化技術，能優(yōu)化我國農(nóng)業(yè)機械制造的過程，提升機械生產(chǎn)的質(zhì)量與效率。在某種程度上，智能制造又指現(xiàn)代自動化技術、智能化技術、數(shù)控技術、綠色環(huán)保技術的綜合應用，因此在農(nóng)業(yè)機械設計領域，應結合智能制造的總體要求，優(yōu)化和完善機械設計體系，使數(shù)字化設計與智能制造充分融合，提升農(nóng)業(yè)機械制造的效率。

4 結語

我國對于農(nóng)業(yè)機械設計與機械制造技術還處于探索階段，但分析我國較為先進的數(shù)字化設計技術與機械制造技術，能夠幫助農(nóng)機設計部門探索出全新的、有效的、能夠提升我國農(nóng)業(yè)機械設計與制造成效的策略，進而轉(zhuǎn)變我國技術落后的局面，推動我國機械制造產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。

參考文獻：

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（責任編輯：趙中正）