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数字化设计在农业机械设计中的应用

发布日期:2021-04-09 16:34:15浏览量:57

“中国制造2025”国家战略推动了工业化和信息化的深度融合,将高端农机装备的设计和制造列为十大重点领域之一。数字化设计是实现农业机械信息化发展的重要手段,能优化产品结构,缩短设计周期,降低设计成本,提高生产效率,满足农业生产需求,推动传统农业向数字农业发展[1]。
1数字化设计的概述
1.1内涵
数字化设计是一种数字压缩、编码、调制的技术,利用数字化平台作为基础,以计算机、打印机、绘图仪为主要工具,以网络、软件、数学模型为主要手段,对产品的设计、装配、调试、使用的全过程进行模拟,不断优化产品生产方案,为实际生产过程提供可靠保障[2]。
1.2特点
数字化设计具有产品模型标准化、设计高效化、模具数字化等优点[3]。第一,数字化设计具有统一的产品定义模型,在结构标准零件、型材截面图形、强度分析等方面都有规范的数据库,不同阶段的设计模块能进行有效转换,实现产品的生命周期设计。第二,数字化设计能够有效分割产品的设计任务,将整体设计、零件设计、装配设计等设计任务交给不同的小组,通过科学分工实现并行设计,再进行整体调试,提高设计效率,保障產品质量。第三,数字化设计利用建模和测量软件将产品结构数据化,以数字文件为模具,利用仿真模拟软件对设计模型进行测试,优化产品性能,减少实物模型制造,节约成本。
2数字化机械设计技术的研究重点
2.1计算机辅助设计
利用CAD(计算机辅助设计)、CAE(计算机辅助工程)、CAM(计算机辅助制造)等计算机辅助技术,以计算机软件为支持,进行参数计算、结构设计、图形绘制,采用模块化设计方法对农业机械进行设计。结合曲面造型技术和人工神经网络等智能CAD技术,提高信息利用率,减少重复设计,缩短研发周期。
2.2知识工程
知识工程将计算机技术和专家知识结合,进行智能推理来提供智能化服务。利用物理模型试验、样机试验、数字仿真、虚拟现实等方式进行知识的获取、表达和推理,通过智能软件建立专家系统,并将其应用于农业机械设计。知识工程将依赖经验的传统设计转变为依赖对新知识获取的数字化设计,顺应了时代的发展要求。
2.3虚拟仿真
对结构复杂、设计困难的大型农业机械,采用虚拟仿真技术进行建模,在虚拟环境中实现设计、仿真和加工。利用测量软件将农业机械产品结构数据化,利用数字文件充当制造模具,对机械产品进行虚拟制造,仿真出机械产品的样式,然后进行机械运动的模拟和性能测试,检验设计效果。虚拟仿真技术能优化设计过程,缩短设计周期,提升产品质量。
3数字化设计在农业机械设计的应用现状
传统农业发展资源消耗大,成本投入高,农业产品生产质量较低,难以满足社会发展需要。发展现代农业需要加大科技投入,研发种类齐全、功能强大、结构稳定的高端农机装备,要根据其农作类型、工作环境、质量要求等方面进行详细的对比分析和综合设计,促进农业生产多元化发展。当前数字化机械设计主要应用于汽车制造和航空航天等领域,在农业机械设计上应用发展较慢,存在信息资源利用率低、重复设计多、核心技术缺失、规模化程度不高等问题。
4数字化设计在农业机械设计中的发展策略
为推动数字化设计在农业机械中的发展,需要政府加强统筹规划,加快数字化设计标准建设,加强零件资源信息库、知识数据库、服务器数据库等平台建设,实现资源共享。制定税收优惠、财政补贴等激励政策,鼓励企业科技创新,进行参数资源网络、应用系统等数字化设计技术的研究。结合工业机器人技术、柔性制造技术、3D打印技术等智能制造技术,实现产品设计与制造的协同发展。鼓励企业与科研院所、高等院校进行合作,研究与数字化设计相关的科研课题,开展现代学徒制,培养具备实践能力和创新精神的数字化设计人才。
5结论
推动数字化设计在农业机械中的发展,需要政府加强标准和平台建设,实现资源共享;制定激励政策,鼓励科技创新,促进产品设计与制造协同发展;开展校企合作,培养数字化设计人才。

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