現(xiàn)代數(shù)字化設(shè)計在機(jī)械設(shè)計制造技術(shù)中的運用

宋秀強(qiáng) 李冰

摘要：現(xiàn)代社會的人們對生產(chǎn)、生活、工作等各個方面的要求逐漸提高，在保障科學(xué)性、高效性、便捷性的前提之下，推動科學(xué)技術(shù)發(fā)展已經(jīng)成為行業(yè)發(fā)展共同關(guān)注的問題。在信息化、科技化的背景之下，機(jī)械設(shè)計有了良好的技術(shù)條件的支持。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化設(shè)計;機(jī)械設(shè)計制造;技術(shù)

1機(jī)械設(shè)計制造中應(yīng)用的數(shù)字化設(shè)計技術(shù)

1.1計算機(jī)輔助技術(shù)

計算機(jī)輔助技術(shù)是計算機(jī)輔助概念設(shè)計技術(shù)的簡稱，該技術(shù)的開展既需要邏輯理論的支持，還需要程式內(nèi)容的支撐，該技術(shù)有著比較開放的理念，開發(fā)產(chǎn)品的程序也具有規(guī)范性。在明確任務(wù)、設(shè)計概念和施工過程中應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)，并不斷的調(diào)節(jié)完善數(shù)字技術(shù)，可以將更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)提供給產(chǎn)業(yè)發(fā)展，如設(shè)計產(chǎn)品、方案、改進(jìn)等服務(wù)。站在整體角度分析可以發(fā)現(xiàn)，建立在計算機(jī)輔助技術(shù)之上的產(chǎn)品設(shè)計需要重點考慮的內(nèi)容只有兩點，分別是對產(chǎn)品進(jìn)行概念設(shè)計以及對產(chǎn)品構(gòu)型進(jìn)行設(shè)計，概念設(shè)計就是對設(shè)計方案進(jìn)行確定，對構(gòu)型進(jìn)行設(shè)計就是確定具體步驟，將二者結(jié)合起來就可以對產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行確定，還可以明確產(chǎn)品功能和交易價格等[1]。將該技術(shù)運用到機(jī)械設(shè)計制造中能夠?qū)Ξa(chǎn)品模型進(jìn)行準(zhǔn)確構(gòu)建，從而可以更快速的完成機(jī)械設(shè)計和制造工作，而且制造的機(jī)械質(zhì)量也會有顯著提高。

1.2KBE技術(shù)

數(shù)字化設(shè)計制造系統(tǒng)中KBE的應(yīng)用越來越普遍?，F(xiàn)代設(shè)計與傳統(tǒng)設(shè)計的差別是因為市場、競爭與技術(shù)發(fā)展環(huán)境的改變，更為依賴對新知識的獲得，而非依靠經(jīng)驗。在AI技術(shù)與KBE等方面產(chǎn)生的依靠框架、設(shè)計、模型以及本體等諸多建模技術(shù)知識，目的在于獲得計算機(jī)自動推理知識，提升計算機(jī)自動服務(wù)水平。針對新知識的獲得，一般有以下幾個來源：現(xiàn)有知識及市場數(shù)據(jù)、數(shù)字虛擬和仿真現(xiàn)實、物理模型測試、樣機(jī)測試、現(xiàn)有產(chǎn)品工作表現(xiàn)。

1.3虛擬原型技術(shù)

在最近幾年中可以被稱作先鋒的數(shù)字化技術(shù)就是該技術(shù)，而且業(yè)界對該技術(shù)越來越重視。將CAD、CAE和CAM等技術(shù)融合后產(chǎn)生了該技術(shù)，應(yīng)用該技術(shù)可以有效結(jié)合信息、制造、生命周期和制造技術(shù)，并在設(shè)計產(chǎn)品原型中進(jìn)行應(yīng)用。站在系統(tǒng)層次對該技術(shù)進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，該技術(shù)的開發(fā)模式可以按照從上到下的順序進(jìn)行。作為數(shù)字技術(shù)中的先進(jìn)技術(shù)，該技術(shù)對產(chǎn)品信息設(shè)計和概念設(shè)計進(jìn)行了組合，并在性能、感官和行動方面對物理原型進(jìn)行了優(yōu)化。在產(chǎn)品設(shè)計過程可以分為幾個階段應(yīng)用該技術(shù)，并且它在產(chǎn)品生命周期改變過程中可以發(fā)揮重要作用，通過融合設(shè)計和生產(chǎn)過程，可以推動工農(nóng)業(yè)實現(xiàn)進(jìn)一步發(fā)展[2]。將該技術(shù)運用到機(jī)械設(shè)計和制造中可以對機(jī)械運行狀況進(jìn)行模擬，從而可以對機(jī)械運行中存在的問題進(jìn)行及時調(diào)整，還可以對機(jī)械在各種不同環(huán)境和地勢的運作情況進(jìn)行虛擬展示，從而讓制造出的機(jī)械能夠適應(yīng)各種不同的環(huán)境和地勢。

1.4VP技術(shù)

VP技術(shù)是數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)的一個關(guān)鍵分支，獲得了人們的廣泛關(guān)注。VP技術(shù)是基于CAX等技術(shù)研發(fā)出來的，其把信息系統(tǒng)、先進(jìn)制造系統(tǒng)與先進(jìn)虛擬系統(tǒng)等用在復(fù)雜系統(tǒng)的整個壽命周期，且展開整體管理，從系統(tǒng)方面研究復(fù)雜系統(tǒng)，支撐“從上到下”的復(fù)雜系統(tǒng)研發(fā)方式。VP技術(shù)是結(jié)合產(chǎn)品設(shè)計資料和產(chǎn)品概念出現(xiàn)的，在功能、行為與感官特性等層面同物理原型盡量類似的能虛擬的計算機(jī)模型。VP技術(shù)通過約10年的發(fā)展，已能夠取代部分物理原型，在設(shè)備設(shè)計方面獲得了普遍應(yīng)用。

2現(xiàn)代數(shù)字化設(shè)計在機(jī)械設(shè)計制造中的應(yīng)用

2.1應(yīng)用到工業(yè)機(jī)械設(shè)計制造中

工業(yè)在國家經(jīng)濟(jì)體系中處于重要地位，而且隨著工業(yè)進(jìn)程的不斷加快，工業(yè)起到的作用變得越來越大，已經(jīng)成為了對國家實力進(jìn)行判斷的指標(biāo)。將該技術(shù)應(yīng)用到工業(yè)機(jī)械設(shè)計制造中，可以有效提升機(jī)械設(shè)備設(shè)計水平。下面就以礦山機(jī)械設(shè)備為例對該技術(shù)的應(yīng)用方式進(jìn)行具體介紹。礦山一般都會處于十分復(fù)雜的環(huán)境中，因此需要確保機(jī)械設(shè)備的安全性，這樣才能在礦山開采中平穩(wěn)的進(jìn)行運行。數(shù)字技術(shù)可以利用三維軟件規(guī)劃產(chǎn)品三維模型，還可以對產(chǎn)品模型規(guī)格是否規(guī)范進(jìn)行簡單檢測，還可以對結(jié)構(gòu)是否合理進(jìn)行科學(xué)檢測，這對于確保礦山機(jī)械設(shè)計的嚴(yán)謹(jǐn)性和科學(xué)性以及零件機(jī)構(gòu)的精密性都可以發(fā)揮出很大作用。另外，還可以利用仿真模擬功能對機(jī)械工作環(huán)境進(jìn)行模擬，從而可以對產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行有效檢測，對設(shè)計中存在的不足也能及時發(fā)現(xiàn)和改正[3]。

2.2應(yīng)用到農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計制造中

隨著數(shù)字化設(shè)計技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域的運用，農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計和制造的信息化程度不斷提升，很多設(shè)計人員都會利用計算機(jī)輔助技術(shù)來完成輔助設(shè)計工作，還有的設(shè)計人員會借助計算機(jī)對產(chǎn)品功能進(jìn)行估測，并利用虛擬還原技術(shù)對設(shè)計好的產(chǎn)品進(jìn)行虛擬運行，從而對產(chǎn)品運行中存在的缺陷進(jìn)行準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)和調(diào)試，最終制造出來的農(nóng)業(yè)機(jī)械就可以達(dá)到最佳運行狀態(tài)。

通過對計算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)的充分利用，可以在更短的時間內(nèi)完成設(shè)計工作，通過應(yīng)用數(shù)字技術(shù)可以同時開展多個零部件的設(shè)計工作，還可以在完成整體設(shè)計之前先進(jìn)行制造，這樣生產(chǎn)周期和制造所用時間就會變得比較少，企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益也會有很大提升。而且將數(shù)字技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)機(jī)械創(chuàng)新中，可以將創(chuàng)新思路更快的變?yōu)閷嵨铮部梢钥焖俚倪M(jìn)行實際測試，還可以對設(shè)計方案進(jìn)行優(yōu)化，這樣就可以給設(shè)計技術(shù)創(chuàng)新工作帶來更大的推動力量。

2.3應(yīng)用到汽車機(jī)械設(shè)計制造中

經(jīng)濟(jì)水平的增長使得越來越多的家庭擁有了汽車，近幾年國內(nèi)汽車市場不斷擴(kuò)大，汽車行業(yè)快速增長。而在汽車的設(shè)計和制造中，有關(guān)數(shù)字化設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用也十分常見。通過數(shù)字化設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用來提高汽車的質(zhì)量，確保其對負(fù)荷需求的滿足。此外，節(jié)能環(huán)保是當(dāng)前重要的發(fā)展理念，而數(shù)字化設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用，同樣有利于汽車制造中節(jié)能功能的設(shè)計，例如關(guān)于能源的最大化利用，以及減少汽車尾氣對環(huán)境的污染等，這些都是數(shù)字化設(shè)計技術(shù)在汽車制造領(lǐng)域的主要應(yīng)用方向，除了推動汽車制造產(chǎn)業(yè)的向前發(fā)展之外，也能夠體現(xiàn)出對環(huán)境的保護(hù)作用[1]。

2.4產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計在機(jī)械設(shè)計制造中的應(yīng)用

當(dāng)前機(jī)械設(shè)計制造行業(yè)的競爭越來越激烈?？绮块T、跨企業(yè)協(xié)同設(shè)計成為機(jī)械制造企業(yè)提升競爭力，尋求發(fā)展的必然選擇。而在協(xié)同設(shè)計過程中怎么從海量的數(shù)據(jù)庫資源中快速篩選出最合適的數(shù)據(jù)成為核心問題。如企業(yè)可以在Web服務(wù)器中存儲零部件的相關(guān)數(shù)據(jù)并進(jìn)行定期更新，這也的方式可以保持?jǐn)?shù)據(jù)的時效性，但實現(xiàn)起來難度不小。

當(dāng)前比較切實可行的方案是有零部件供應(yīng)商將零部件相關(guān)數(shù)據(jù)上傳到自己的服務(wù)器中提供給設(shè)計單位使用，這樣一來選用怎么樣的數(shù)據(jù)特征來加快數(shù)據(jù)搜索速度，以有效確保在機(jī)械設(shè)計過程中企業(yè)可以對及時準(zhǔn)確地獲取相關(guān)零件參數(shù)，以提高機(jī)械設(shè)計效率，降低機(jī)械設(shè)計成本，縮短機(jī)械設(shè)計制造周期[2]。

結(jié)語

綜上所述，在新的時代背景之下，機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)相關(guān)的設(shè)計工作也應(yīng)當(dāng)緊跟時代發(fā)展步伐，以數(shù)字化和智能化作為主要發(fā)展方向，積極主動地迎接數(shù)字化設(shè)計技術(shù)的融合，更好地借助該項技術(shù)的優(yōu)勢，推動機(jī)械制造的發(fā)展，在不斷追求高質(zhì)量制造工藝的同時，也為我國整體經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供有力支持。

參考文獻(xiàn)

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[3]歐潛.現(xiàn)代數(shù)字化設(shè)計制造技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計制造上的應(yīng)用[J].中國高新區(qū)，2017（17）：192.