農(nóng)業(yè)機(jī)械制造業(yè)中現(xiàn)代制造技術(shù)的應(yīng)用

王 捷

（甘肅省農(nóng)墾中等專業(yè)學(xué)校，蘭州 730070）

科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，促使越來越多現(xiàn)代化制造技術(shù)應(yīng)用于各個領(lǐng)域，同時為農(nóng)業(yè)制造業(yè)進(jìn)一步突破技術(shù)壁壘創(chuàng)造了更多機(jī)遇，在推進(jìn)農(nóng)業(yè)高效、持續(xù)、智能化發(fā)展中發(fā)揮了重要作用[1]。信息高速發(fā)展的時代，農(nóng)業(yè)機(jī)械制造不只是為了滿足耕種需要，更重要的是提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展目標(biāo)?；诖?，針對農(nóng)業(yè)機(jī)械制造業(yè)中現(xiàn)代制造技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行深入分析，選取目前常用的傳感技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)、虛擬技術(shù)作為研究對象，分析現(xiàn)代制造技術(shù)應(yīng)用的價值及優(yōu)勢，肯定其在農(nóng)業(yè)機(jī)械制造業(yè)中的重要性，為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展提供有價值的建議。

1 農(nóng)業(yè)機(jī)械制造業(yè)特點(diǎn)

1.1 具備時代特征

近幾年，我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式發(fā)生了較大的變化，機(jī)械制造形式逐漸演化。為了滿足現(xiàn)代社會發(fā)展需求，機(jī)械制造技術(shù)的開發(fā)步伐越來越快。在農(nóng)業(yè)機(jī)械制造業(yè)開發(fā)環(huán)節(jié)農(nóng)業(yè)技術(shù)、機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用減輕了農(nóng)民負(fù)擔(dān)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率越來越高[2]。另外，機(jī)械制造業(yè)開發(fā)中涉及的設(shè)備在不同歷史時期有著不同的功能。現(xiàn)代社會信息技術(shù)快速發(fā)展，農(nóng)業(yè)機(jī)械制造業(yè)需要緊跟時代發(fā)展需求，滿足當(dāng)下農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀提出的高要求。

1.2 技術(shù)和生產(chǎn)密不可分

農(nóng)業(yè)技術(shù)與機(jī)械設(shè)備緊密相連，二者均主要用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，互相依賴，相互依存[3]。農(nóng)業(yè)設(shè)備充足且先進(jìn)的情況下，才可以促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平的提高，為農(nóng)業(yè)技術(shù)開發(fā)奠定良好的基礎(chǔ)。農(nóng)業(yè)發(fā)展速度快，國家有關(guān)部門才會將更多的資源投入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，進(jìn)一步提高農(nóng)業(yè)技術(shù)水平。

2 農(nóng)業(yè)機(jī)械制造業(yè)中現(xiàn)代制造技術(shù)的具體應(yīng)用

2.1 虛擬制造技術(shù)

虛擬制造技術(shù)將計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)有效結(jié)合，也被稱為擬實(shí)制造。通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)實(shí)際制造全過程，完成農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備的開發(fā)、制造、管理、控制等各個環(huán)節(jié)的操作，目的是增強(qiáng)制造過程各個層面的決策與控制能力[4]。虛擬制造技術(shù)并非現(xiàn)有各單項(xiàng)技術(shù)簡單的組合，而是系統(tǒng)化的組織制造知識，結(jié)合農(nóng)業(yè)設(shè)備性能和制造活動實(shí)現(xiàn)全方位建模。構(gòu)建真實(shí)制造系統(tǒng)前要通過信息技術(shù)、仿真技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)全面仿真現(xiàn)實(shí)制造活動中農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備制造全過程涉及的各個層面，準(zhǔn)確找到實(shí)際制造環(huán)節(jié)可能存在的問題，在產(chǎn)品實(shí)際生產(chǎn)前便采取有效措施預(yù)防問題的發(fā)生，達(dá)到產(chǎn)品一次性制造成功的目的。例如，在玉米聯(lián)合收割機(jī)脫料機(jī)的制造部分，農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)人員結(jié)合實(shí)際功能詳細(xì)分析此設(shè)備后，借助計(jì)算機(jī)虛擬網(wǎng)絡(luò)繪制三維模型，通過運(yùn)動、裝配等各個環(huán)節(jié)的建模，真實(shí)體現(xiàn)制造全過程，并借助不同類型的脫料機(jī)模型，在不斷的改進(jìn)中制定具體的制造生產(chǎn)方案。此技術(shù)應(yīng)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，對零件的加工方法、工序順序、工裝和工藝參數(shù)的選用、加工工藝性以及裝配工藝性等建模仿真，可以提前發(fā)現(xiàn)加工缺陷，從而優(yōu)化制造過程，提高加工效率。

2.2 傳感技術(shù)

在應(yīng)用過程中，傳感技術(shù)借助敏感元件、轉(zhuǎn)換元件將特定被測信號按照規(guī)律轉(zhuǎn)換為某種“可用信號”，并且快速輸出此信號，以達(dá)到信息高效傳輸、處理、記錄、顯示、控制的目的[5]。傳感器可以獲得力、溫度、光、聲等物理量，根據(jù)規(guī)律轉(zhuǎn)換為電壓、電流、電路通斷等。例如，在水果分選機(jī)制造中采用自動化傳感技術(shù)，通過對光發(fā)射強(qiáng)度的分析，準(zhǔn)確判斷果實(shí)成熟度。如果判定果實(shí)沒有成熟，馬上借助氣缸作用排出此果實(shí)。果實(shí)不同成熟度有著較為明顯的顏色差異，光反射狀態(tài)也不同，反射率大小不一。制造分選設(shè)備時，在對反光強(qiáng)度精準(zhǔn)分析后判斷其成熟度，執(zhí)行相應(yīng)控制令，具體如圖1 所示。

圖1 水果分選機(jī)構(gòu)成

選果機(jī)會受照射光影響導(dǎo)致判斷錯誤[6]。為弱化這一缺陷，可使用電鹵燈擴(kuò)大觀察面，通過光導(dǎo)纖維紅光、綠色濾色器檢測光強(qiáng)度，判定果實(shí)顏色及成熟度。選果機(jī)傳感器采集光信息上傳至自動模塊，處理信息后執(zhí)行指令。例如，在半喂入聯(lián)合收割機(jī)制造中，輸送鏈結(jié)合扶禾器等重要部件安裝了傳感器。第一個傳感器探測到穗頭進(jìn)入滾筒時，后面兩個傳感器開始運(yùn)行，判斷穗頭是不是處于第二、第三兩個傳感器之間，否則說明喂入深度不合適，系統(tǒng)發(fā)出指令，由油缸移動夾持鏈條位置，直至喂入深度合適。傳感器可自動檢測莖稈作物情況，采集相應(yīng)信息并上傳至控制模塊，由控制模式結(jié)合相關(guān)信息把控喂入深度完成收割，如圖2 所示。

圖2 半喂入聯(lián)合收割機(jī)

2.3 數(shù)字化技術(shù)

數(shù)字化制造技術(shù)將數(shù)字化技術(shù)和制造技術(shù)有效結(jié)合，根據(jù)機(jī)械設(shè)備工作特點(diǎn)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求，通過對產(chǎn)品仿真、原型制造，生產(chǎn)出與需求相符的機(jī)械設(shè)備[7]。目前，常用的是智能計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Computer Aided Design，CAD）制造技術(shù)。例如，在農(nóng)業(yè)機(jī)械底盤設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，通過CAD 技術(shù)構(gòu)建三維空間完成相應(yīng)的設(shè)計(jì)，明確零件位置，建立坐標(biāo)系與總部件總成坐標(biāo)系，運(yùn)用坐標(biāo)點(diǎn)方法完成總成裝配。整個設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)深入分析了機(jī)械動力性、操縱性、穩(wěn)定性，通過數(shù)據(jù)參數(shù)的應(yīng)用保證了設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)時應(yīng)用智能CAD 技術(shù)，借助模塊化變形設(shè)計(jì)可以完成模塊基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。模塊與裝配關(guān)系是提前確定的。模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時采用三維模型，保證了設(shè)計(jì)參數(shù)化，極易修改。機(jī)械車身設(shè)計(jì)時應(yīng)用CAD 技術(shù)以三維造型為主，設(shè)計(jì)人員可以與CAD 系統(tǒng)交互，將自定義的概念進(jìn)行清晰的視覺模式幾何實(shí)體化，可提高設(shè)計(jì)精確率和質(zhì)量。

3 農(nóng)業(yè)機(jī)械制造業(yè)中現(xiàn)代制造技術(shù)的應(yīng)用前景

3.1 高技術(shù)化

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)械制造技術(shù)不斷發(fā)展，促使越來越多高技術(shù)被應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械制造業(yè)，具體體現(xiàn)在4 個方面。第一，微加工逐漸實(shí)現(xiàn)常規(guī)化。機(jī)械制造常規(guī)性尺度由微米級精度下移1 ～2 個數(shù)量級，亞微米、納米級制造占據(jù)主導(dǎo)地位。第二，特種加工技術(shù)應(yīng)用廣泛。和傳統(tǒng)機(jī)械制造業(yè)相比，特種加工技術(shù)可以借助非機(jī)械完成加工操作，如激光、電光、電解、電化學(xué)等加工形式，使原來難加工、不能加工的零件加工成為可能。第三，生長型制造比例逐漸提高。快速原型制造轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)模式下的加工“去除材料”思維模式，借助材料逐層累加完成零件成型操作。微制造領(lǐng)域，由下至上制造、生長、去除的復(fù)合型制造成為主要方式。第四，制造技術(shù)與材料技術(shù)緊密相連，尤其是納米材料的廣泛應(yīng)用，將帶來農(nóng)業(yè)制造業(yè)前所未有的變化。不管是產(chǎn)品設(shè)計(jì)還是制造全過程，將發(fā)生巨大改變。

3.2 高極端化

在現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)發(fā)展進(jìn)程中，高極端化逐漸成為農(nóng)業(yè)機(jī)械制造業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)內(nèi)容[8]。特別是在高溫、高壓、高濕、高腐蝕性、高強(qiáng)度、高硬度、大彈性、內(nèi)核形體極大、內(nèi)核形體極小、內(nèi)核極厚、內(nèi)核極薄等極端情況下，制造難度較大。但是，高極端化發(fā)展可將這些不可能最大限度轉(zhuǎn)化為可能，推進(jìn)我國農(nóng)業(yè)制造業(yè)向著新的階段邁進(jìn)。

3.3 綠色環(huán)?；?/h3>

目前，國民經(jīng)濟(jì)增長速度越來越快，人們生活質(zhì)量越來越高，對于生活環(huán)境的要求逐漸提高[9]。近幾年，國家強(qiáng)調(diào)落實(shí)可持續(xù)發(fā)展理念，必將影響農(nóng)業(yè)機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展，而綠色環(huán)保可持續(xù)成為此行業(yè)未來發(fā)展的潮流[5]。綠色發(fā)展包含產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造工藝、生產(chǎn)、包裝等層面的綠色管理，保證制造的設(shè)備與國家規(guī)定的環(huán)境要求相符的同時，回收后依然可以二次利用。綠色制造技術(shù)不僅可以確保原材料、能源利用率的提高，而且最大限度降低了對生態(tài)環(huán)境的破壞。地球資源是有限的，如何做到合理利用地球資源，最大限度發(fā)揮其價值，是新時代農(nóng)業(yè)機(jī)械制造業(yè)在應(yīng)用現(xiàn)代制造技術(shù)時需要考慮的重點(diǎn)，也對新技術(shù)生產(chǎn)的產(chǎn)品提出了更高要求。

3.4 高精密化

精密技術(shù)中以納米、微細(xì)加工技術(shù)為重點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)的是超精密加工手段的運(yùn)用。當(dāng)前，現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)已進(jìn)入微型機(jī)械電子技術(shù)、微型機(jī)器人發(fā)展新階段，正逐漸向著小、精、簡方向邁進(jìn)。農(nóng)業(yè)機(jī)械制造業(yè)高度重視精密工程，其發(fā)展與科學(xué)技術(shù)發(fā)展密不可分，后續(xù)科學(xué)分工會更加精細(xì)，部門設(shè)置會更加優(yōu)化。

4 結(jié)語

農(nóng)業(yè)機(jī)械制造業(yè)中應(yīng)用現(xiàn)代制造技術(shù)是時代發(fā)展的必然趨勢，不僅可以促進(jìn)制造業(yè)生產(chǎn)水平的大幅度提高，而且可以為農(nóng)業(yè)增收提供更多的技術(shù)保障。積極應(yīng)用現(xiàn)代制造技術(shù)，加快制造業(yè)智能化發(fā)展，是增加糧食產(chǎn)量的重要手段。