現(xiàn)代加工技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械制造中的應(yīng)用

王 治

（齊齊哈爾工程學(xué)院，黑龍江 齊齊哈爾 161005）

隨著時代的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，以激光加工技術(shù)增材制造技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)加工技術(shù)為代表的現(xiàn)代加工技術(shù)大幅度提高了農(nóng)業(yè)機(jī)械制造的效率和質(zhì)量，緩解了農(nóng)民群體的工作壓力。從長遠(yuǎn)角度來看，自動化和智能化是農(nóng)業(yè)機(jī)械制造領(lǐng)域的發(fā)展潮流，而現(xiàn)代加工技術(shù)和農(nóng)業(yè)機(jī)械制造的融合則使得該進(jìn)程逐漸加快，值得廣大農(nóng)業(yè)工作者為之展開研究與探討。

1 現(xiàn)代加工技術(shù)概述

隨著我國科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，我國現(xiàn)代制造業(yè)于近幾十年取得了飛躍式的進(jìn)步，現(xiàn)代加工技術(shù)也逐漸面世。追根溯源，現(xiàn)代加工技術(shù)源于美國，在20 世紀(jì)80 年代，為刺激經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，美國政府針對一些與該國制造業(yè)發(fā)展相契合的加工技術(shù)出臺了一系列扶持政策，比較有代表性的包括機(jī)械制造技術(shù)和信息技術(shù)，政策的出臺直接刺激了現(xiàn)代制造業(yè)的蓬勃發(fā)展。隨著越來越多先進(jìn)技術(shù)形態(tài)的不斷涌現(xiàn)，現(xiàn)代加工技術(shù)不斷成為制造業(yè)的有生力量，如激光加工技術(shù)、增材制造技術(shù)以及虛擬現(xiàn)實(shí)加工技術(shù)等，為農(nóng)業(yè)機(jī)械制造的發(fā)展提供助力，很大程度上彌補(bǔ)了傳統(tǒng)加工技術(shù)的缺陷與短板，極大程度地提高了農(nóng)業(yè)機(jī)械制造效率。

2 現(xiàn)代加工技術(shù)的特點(diǎn)

2.1 相關(guān)性

相關(guān)性是現(xiàn)代加工技術(shù)中比較顯而易見的一項(xiàng)基礎(chǔ)特征，尤其是在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械制造行業(yè)發(fā)展變遷的過程中的機(jī)械設(shè)計制造工藝已經(jīng)不能滿足農(nóng)業(yè)的發(fā)展需要，精密加工技術(shù)才是推動該行業(yè)向智能化和自動化發(fā)展的核心驅(qū)動力。因此，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械制造領(lǐng)域過程中必須高度重視機(jī)械設(shè)計制造工藝和精密加工技術(shù)的精準(zhǔn)融合，當(dāng)然這也是現(xiàn)代加工技術(shù)的核心理念，是推動制造業(yè)智能化和自動化發(fā)展必不可少的舉措。具體來說，現(xiàn)代加工技術(shù)主要以機(jī)械設(shè)計制造為研究對象，通過對先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)的融合運(yùn)用，提高機(jī)械設(shè)計制造領(lǐng)域的零件質(zhì)量。在實(shí)踐過程中，不難發(fā)現(xiàn)現(xiàn)代加工技術(shù)的精密性和農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計制造的效率是息息相關(guān)的，因此相關(guān)研究人員在探索現(xiàn)代加工技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械制造領(lǐng)域中的具體應(yīng)用時，必須理性看待二者間的相關(guān)性，從而提高現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)機(jī)械制造業(yè)在國際舞臺的核心競爭實(shí)力[1]。

2.2 系統(tǒng)性

在推廣現(xiàn)代加工技術(shù)、發(fā)展農(nóng)業(yè)機(jī)械制造業(yè)的過程中，由于該行業(yè)的工藝相對比較煩瑣、生產(chǎn)流程具有較強(qiáng)的多樣性，因此行業(yè)人員必須結(jié)合實(shí)際發(fā)展需要對制造流程進(jìn)行巧妙整合，使其能夠展開系統(tǒng)性的現(xiàn)代加工作業(yè)。具體來說，當(dāng)前我國的農(nóng)業(yè)機(jī)械制造主要包括初期設(shè)計、制造、中期加工、后期銷售和售后等環(huán)節(jié)，同時對商品質(zhì)量和加工效率具有較為嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。相關(guān)研究人員和從業(yè)人員必須立足加工流程的順暢度，加強(qiáng)現(xiàn)代加工技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械制造領(lǐng)域的滲透，使得加工流程不斷趨于系統(tǒng)化和自動化。近年來，農(nóng)業(yè)發(fā)展技術(shù)更新迭代的速度逐漸加快，而社會各界對農(nóng)業(yè)機(jī)械制造質(zhì)量和功能都寄予了厚望，這也就意味著相關(guān)研究人員在提升現(xiàn)代加工技術(shù)科技含量的同時，也需要創(chuàng)新農(nóng)業(yè)機(jī)械制造，從經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性等角度對現(xiàn)代化精密加工技術(shù)進(jìn)行不斷優(yōu)化和完善，將農(nóng)業(yè)機(jī)械制造給生態(tài)環(huán)境帶來的負(fù)面影響降至最低，推動農(nóng)業(yè)機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展[2]。

3 現(xiàn)代加工技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械制造中的應(yīng)用

結(jié)合我國現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)機(jī)械制造的發(fā)展趨勢來看，應(yīng)用于該行業(yè)的現(xiàn)代加工技術(shù)主要包括激光加工技術(shù)、增材制造技術(shù)以及虛擬現(xiàn)實(shí)加工技術(shù)，下面將對這些技術(shù)進(jìn)行一一介紹。

3.1 激光加工技術(shù)

激光加工技術(shù)在20 世紀(jì)60 年代被研發(fā)出來，是一種以高度智能化和精密化而著稱的現(xiàn)代加工技術(shù)。在農(nóng)業(yè)機(jī)械制造領(lǐng)域，該技術(shù)的應(yīng)用主要是以高能量和高密集度的光束為工具，進(jìn)而對農(nóng)業(yè)機(jī)械制造領(lǐng)域中所涉及的原材料進(jìn)行加工。具體來說，在激光加工過程中，激光光束會和加工材料產(chǎn)生大量碰撞并發(fā)生相應(yīng)的理化反應(yīng)，這樣一來，加工材料的運(yùn)動軌跡和性質(zhì)就會發(fā)生一定的變化，從而滿足農(nóng)業(yè)機(jī)械制造的要求。就現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)機(jī)械制造發(fā)展情況來看，激光加工技術(shù)被廣泛應(yīng)用于激光切割、激光焊接、激光快速成型，大幅度提高了農(nóng)業(yè)機(jī)械制造產(chǎn)品的精密度，具有較為明朗的發(fā)展前景。以應(yīng)用頻率最高的激光快速成型技術(shù)為例，這種現(xiàn)代化加工技術(shù)不僅克服了傳統(tǒng)加工手段的種種短板，體現(xiàn)了無接觸加工的優(yōu)越性，而且具有較強(qiáng)的環(huán)保性和高效性，在實(shí)際操作過程中，只需要技術(shù)人員結(jié)合項(xiàng)目對該項(xiàng)技術(shù)和計算機(jī)編程技術(shù)進(jìn)行整合，就可以在較短時間內(nèi)聯(lián)合上位機(jī)和下位機(jī)展開農(nóng)業(yè)機(jī)械制造工作，這顯然要比傳統(tǒng)技術(shù)手段下的人工操作形式和數(shù)控機(jī)床操作顯示要更加高效，精準(zhǔn)度要更高[3]。除此以外，在大量的實(shí)踐研究過程中可以發(fā)現(xiàn)，采用激光加工技術(shù)能夠有效降低廢品的發(fā)生率，這對于相關(guān)行業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有積極促進(jìn)作用。值得注意的是，激光快速成型技術(shù)對技術(shù)和人員的依賴性相對較低，只需要相關(guān)操作人員導(dǎo)入連桿機(jī)構(gòu)的模型即可精準(zhǔn)控制激光光束能量，展開刻畫和掃描等工作。

3.2 CAD 技術(shù)

CAD 技術(shù)又稱計算機(jī)輔助設(shè)計，其在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用主要是通過計算機(jī)技術(shù)來輔助模型的構(gòu)建，是一項(xiàng)相對比較基礎(chǔ)的技術(shù)。作為現(xiàn)代加工技術(shù)的代表，這項(xiàng)技術(shù)不僅能夠?qū)?shù)據(jù)信息進(jìn)行精準(zhǔn)的運(yùn)算和分析，還可以在人員的精準(zhǔn)操作下，實(shí)現(xiàn)對文字信息和圖片信息的長期存儲，能夠大幅度降低農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計人員的工作壓力，全面提升了農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計水平。但是，傳統(tǒng)CAD 在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計領(lǐng)域中的應(yīng)用存在短板，這主要是因?yàn)橄嚓P(guān)設(shè)計人員很難直接推理CAD 技術(shù)的符號，和農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計要求相違背，因此近幾年來，應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計領(lǐng)域的CAD 技術(shù)是新型的、智能的，其不僅可以實(shí)現(xiàn)對集成設(shè)計的專業(yè)化分析，還能輔助相關(guān)設(shè)計[4]。工作人員在復(fù)雜的系統(tǒng)中落實(shí)產(chǎn)品設(shè)計工作，也使得該項(xiàng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計領(lǐng)域中的應(yīng)用取得了良好效果。除此以外，計算機(jī)現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)也在現(xiàn)代化機(jī)械制造領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，使得現(xiàn)代管理技術(shù)、機(jī)械制造技術(shù)、信息技術(shù)、工業(yè)自動化技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械制造過程中發(fā)揮集成優(yōu)勢，促進(jìn)了企業(yè)綜合實(shí)力的提升、行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，在此不對其進(jìn)行贅述。

3.3 增材制造技術(shù)

增材制造技術(shù)同樣是現(xiàn)代加工技術(shù)的典型代表，這種技術(shù)主要利用三維系統(tǒng)進(jìn)行建模，同時借助CAD 技術(shù)進(jìn)行驅(qū)動加工，和其他技術(shù)手段相比，增材制造技術(shù)的加工速率更高，生產(chǎn)柔性更大。農(nóng)業(yè)機(jī)械制造領(lǐng)域中，該項(xiàng)技術(shù)能夠在較短時間內(nèi)直接完成加工零件的成型，因此這項(xiàng)技術(shù)同樣被農(nóng)業(yè)機(jī)械制造領(lǐng)域的研究人員寄予厚望。結(jié)合現(xiàn)階段的技術(shù)發(fā)展水平來看，增材制造技術(shù)主要被劃分為設(shè)計、獲取加工產(chǎn)品三維模型、對模型進(jìn)行離散化處理以及累加成型四個階段。具體來說，增材制造技術(shù)操作人員要結(jié)合農(nóng)業(yè)機(jī)械制造的實(shí)際要求應(yīng)用該技術(shù)創(chuàng)造柔性離散的數(shù)字化場景，借此有條不紊地開啟后續(xù)的直接金屬激光燒結(jié)、光固化成型和熔融沉積成型等作業(yè)。值得注意的是，大量的實(shí)踐研究表明，熔融沉積成型不僅精度較高，而且也展現(xiàn)出了較強(qiáng)的一體化程度，因此相關(guān)人員可以在一定階段內(nèi)將增材制造技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展要點(diǎn)放在熔融沉積成型這一技術(shù)手段，優(yōu)化技術(shù)設(shè)計水平，制造變量施肥機(jī)外槽輪排肥器的排肥輪機(jī)構(gòu)，從而大幅度降低農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備的變異系數(shù)，保障機(jī)械的運(yùn)行穩(wěn)定性。

3.4 虛擬現(xiàn)實(shí)加工技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)加工技術(shù)同樣是時代發(fā)展和科技進(jìn)步的產(chǎn)物，這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展完善將現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械制造帶入了一個全新的領(lǐng)域。通過虛擬且仿真的技術(shù)手段，虛擬現(xiàn)實(shí)加工技術(shù)可以在研究人員的應(yīng)用下構(gòu)建出產(chǎn)品的三維甚至是四維模型，再借助先進(jìn)手段對模型進(jìn)行仿真驗(yàn)證，倘若仿真效果滿足農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計領(lǐng)域的發(fā)展需要，就可以直接對其實(shí)物進(jìn)行加工制造。其中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)最為突出的特征是其具有較強(qiáng)的可視性，技術(shù)人員完全可以配戴專業(yè)設(shè)備對三維和四維模型進(jìn)行近距離觀察，增加對產(chǎn)品用效果的真實(shí)性體驗(yàn)，這也能在一定程度上為后續(xù)農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品的開發(fā)和制作提供靈感。與此同時，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械制造領(lǐng)域中的應(yīng)用還展現(xiàn)出了高度、敏捷、制造性以及分布合作性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，借助這一技術(shù)可以對產(chǎn)品的模型進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)制造過程中影響產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵因素和薄弱環(huán)節(jié)，進(jìn)而在第一時間對產(chǎn)品進(jìn)行生產(chǎn)管理，實(shí)現(xiàn)柔性制造和敏捷制造，避免生產(chǎn)過程中對于資源和能量的耗費(fèi)；不同部門和不同專業(yè)的人員還可以借助該技術(shù)同時展開模型設(shè)計和分析工作，提高人員利用率。除此以外，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品的營銷宣傳工作，相關(guān)工作人員可以制作新型機(jī)械設(shè)備的宣傳片，大幅度提高新技術(shù)核心設(shè)備的流通度，為產(chǎn)品購買者提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)體驗(yàn)，極大程度地推動農(nóng)業(yè)機(jī)械的可持續(xù)發(fā)展。

4 結(jié)束語

綜上所述，以激光加工技術(shù)、增材制造技術(shù)以及虛擬現(xiàn)實(shí)加工技術(shù)為代表的現(xiàn)代加工技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械制造市場迅速得到了普及，對未來農(nóng)業(yè)機(jī)械制造的發(fā)展具有不容小覷的意義，因此相關(guān)領(lǐng)域人員要立足加工技術(shù)的多元化發(fā)展，進(jìn)一步提高技術(shù)的精密度和集成化，推動農(nóng)業(yè)機(jī)械制造向智能化和自動化發(fā)展。