摘要：中国作为世界上最大的农耕文明国家，农业发展情况对我国经济发展产生重要的影响。在我国农业快速发展的背景下，对农业作业形式提出更高的要求。这种背景下，传统农耕模式难以达到农业发展需求。随着数控技术的快速发展，不同类型支持加工编程与仿真软件也随之产生。农机设计与制造中引入MBD及数控编程控制技术，不仅可以推进农业精细化发展步伐，也能提升农业生产效率，促进国民经济及农产品的发展。本文以农机制造为对象，在分析我国农机制造发展现状的基础上，阐述智能化农机制造技术带来的影响，依托MBD、数控编程控制设计智能化农机制造流程及仿真平台。以拖拉机零部件为对象，从零件树、刀具参数等展开设计，以期为农机智能化发展提供一定的借鉴和参考。

　　关键词：MBD；智能化农机制造；数控编程控制；仿真研究

　　近些年，随着我国科学技术及社会经济的快速发展，现代化制造技术在农业生产中得到广泛的使用。农业发展中使用智能化农机得到广泛认可，也是农业发展的必然趋势。因我国人口众多、人均占有耕地面积少，且农业资源利用率不高，为有效改善这种情况，农机智能化发展尤为重要，也是确保农业生产效率的重要条件，促进我国农业经济的发展。

　　1农机制造发展现状

　　现阶段，我国农业机械化已进入中级发展阶段，想要促进农业机械又好又快地发展，需要重点解决已有农业机械存在的结构不合理、科技水平落后、物耗及能耗高等问题。在上述背景下，只有重视提升农业机械智能化发展水平，提升农机产品的可靠性、安全性，方能降低农机产品能耗，促使广大农民从农业机械智能化发展中获取更大的收益。我国农业机械虽然起步较晚，但具有明显的后发优势，农机智能化发展势头迅猛。例如，某地区夏粮收获过程中，投入的农机具总量、参与跨区作业的农机数量、机收农作物面积创下整个省份最高的水平。大力推行新技术及新机具，有利于提升农作物机械化生产技术水平。虽然我国农业机械化取得一定的发展，但依然存在一些问题，分析如下：（1）各地区农业机械化发展水平不平衡：我国农业机械化发展中，各地区出现明显的不平衡情况。我国东部等经济发达的地区，农业机械化水平更高，农民群众增收速度快，农民购置农机的积极性更高，农机能达到农民耕作农业的需求[1]。对于经济欠发达地区，农业机械化水平偏低，农业生产水平及效率不高，农民增收慢，购置农机的数量相对较少。（2）农机科研开发力度不足：与发达国家相比，我国农业机械化水平比较落后，新技术及新农机发展缓慢，难以达到现代化农业生产的实际需求[2]。加之，我国农机科研队伍不足，农机的信息化水平不高，无法及时了解农业产业信息，导致农业现代化水平不足。

　　2农机智能化发展的影响

　　智能化农机制造技术旨在采用智能制造技术开展农机设计及制造工作，有利于提升农机产品智能化水平[3]。现代化农业科技发展的重要载体在于智能化农业机械，只有利用智能化农业机械，方可达到精耕细作生产要求。随着计算机、信息化等技术的发展，农机制造领域引入智能制造技术，从而为农业机械设计、开发带来发展良机。如采用成组技术开展农业机械制造，这项技术能提升农业机械不同零件制造工艺数字化处理效率及加工效率，对于减少农业机械生产成本具有重要的意义。农业机械产品制造中采用智能化技术推进农机制造行业智能化发展步伐[4]。智能化农机满足农业灌溉、播种等作业要求，便于及时收集农作物产量、土壤信息等，推进精准农业发展步伐。在中央处理芯片不断发展的背景下，其体积明显减小，促使农业机械智能化更加紧凑，展现出良好的通用性。智能化农机实际使用中，通过对一些软件进行改变，促使其满足多样化的作业环境要求。农业机械智能化设施使用工作中，借助多样化传感器进行监控，避免实际环境下出现不良情况，便于调整实际的工作状态，保证智能化农业机械长时间处在最佳的技术状态。农业机械智能化设置对实际作业环境采用多样化传感器实施监控，防止工作环境下发生不良情况，支持自动调整工作状态，提升农业机械生产中的可靠性及安全性。

　　3基于MBD和数控编程控制农机制造设计

　　3.1智能化农机制造实现流程

　　以往使用阶段性设计对农机进行制造，涉及建构模型、加工制造等多个环节，选取序列号当作设计思路，各部门按部就班开展相关工作。设计人员在做好本职工作后，要将其他部门工作需求考虑在内。如果农机设计制造采用以上流程，只能满足初期设计要求，并未将整个生命周期考虑在内，使得设计出来的产品出现一系列缺陷，必须多次修改设计方案，在一定程度上增加产品设计与制造周期。农机设计制造过程中沿用传统研发模式，导致产品设计从主体执行单向进行传递，下游设计与主体间的相关性较少，使得设计产品重复返工，从而增加农机产品设计及研发周期[5]。针对上述情况，为缩短农机制造周期，借助MBD、数控编程技术对传统流程实施改进处理，在数字化平台导入设计模型开展农机产品设计，不仅可以提升农机设计效率，也能缩短农机制造所用周期。设计人员依托人机交互完成工艺的设计、仿真处理，根据仿真过程提出相应的改进意见。在此基础上，将相关数据传送至数据库，依据设计人员的工作经验修改加工制造产品，实现流程见图1所示。

　　3.2农机制造仿真平台设计

　　对传统农机制造流程进行改进处理，能提高农业设计与制造效率。依据农机产品MBD模型及仿真软件，支持对农机开展可视化仿真研究。下文选取装配工艺为对象，设计者根据设计需求对各阶段工艺开展仿真处理，借助这种方案便于开展并行设计，加强不同地区设计人员之间的交流合作，对农机信息输入、仿真等提出较高的要求。采用MBD技术建立农机三维模型，装配工艺设计、仿真、更改等环节均在三维环境下进行，设计人员可借助交互工具加强数据之间的交流。利用MBD及数控加工等构建相应的仿真平台，借助工艺规划及仿真操作对农机产品加工制造过程予以修改，获得高精度、高效率的农机工艺规划方案。

　　4仿真验证研究

　　借助MBD制造技术及数控技术对农机产品进行智能化制造，利用PDM系统开展相应的管理工作，通过CAE、CAM软件开展农机设计、分析等一系列操作。随着农业现代化发展进程加快，大马力拖拉机在农业中得到广泛的应用。随着拖拉机功率不断增强，对其性能、零配件提出更高的要求。这种背景下，急需对大马力拖拉机部分零件开展重新设计。若一直采用传统的设计方式，设计周期延长。通过MBD智能化体系，不仅可以缩短农机设计周期，也能提高农机设计效率。目前，设计人员常使用CAD计算机辅助系统开展建模工作，包含PTCCreo参数化建模等，其在农机数字化发展中应用更为广泛。CAD建模利用设计人员设计知识完成农机设计，设计知识与建模相结合，保证设计出来的模型适用性强[6]。CAD模型包含产品尺寸、材料等多个方面的知识。

　　对农机产品进行建模时引入MBD，设计产品所需的三维模型，利用机械类建模、编程软件展现出可视化的模型。设计人员设计农机产品时，通过MBD收集农机产品结构、粗糙度等信息。农机零件模型管理树中，每一个节点在零件制造环节均有与之对应的状态，依据树状结构完成制造模型管理工作。通过某一节点相对应的MBD模型，能有效解决各制造环节使用的数据，满足智能化操作要求。以刀具为对象，通过MBD树型管理体系完成刀具树状排列工作，并对其实施编号设计。在此基础上，每个编号展现相对应的刀具信息，通过上述模式设计出农机产品的智能化仿真系统。设计人员可利用仿真系统优化农机设计工艺，使用UG/CAM编程、优化加工仿真等操作确定加工方案，促进农机自动化发展。

　　5农机智能化发展展望

　　经过一段时间的努力，我国农业机械化水平已有明显的提升。但不可否认，与发达国家相比，从技术水平、产品质量等方面我国农业机械不论是技术水平及产品质量均有很大的提升空间。在我国经济建设取得较大成就的背景下，多数从事农业生产的人慢慢转向其他行业发展，农业人口不断减少，要求我们重视提升农业生产效率，设法提升农业机械化水平成为农业生产发展的必然趋势。现阶段，我国已有大环境助力农业机械化发展。国家也推出一系列促进农业产品机械化发展的相关法案，要求各地相关部门采取恰当的方法推进农业机械化发展，为农民购买农机发放补贴，使用农机开展作业，推动农业机械研发及生产工作的开展[7-8]。通过调查可知，我国农业科技含量水平偏低，缺少大型、操作方便的农业机械[9]。随着农业向着现代化的方向发展，对不同类型实用性强、科技含量高的大型农机需求量日益增加。基于此，重视农机智能化发展，引入现代化技术设计农机成为我国农业发展的必然趋势。从政府方面分析，可推行农业机械化“走出去”发展战略，加强各部门之间的农机合作与交流工作，提升农机智能化发展水平[10]。从农业机械发展视角分析，每一位客户的要求及选择有所不同，其展现出多样化的特点。农机生产企业可通过大数据收集、整理广大客户的需求，对客户的需求、偏好进行分析，从而制定合理的农业机械设计、研发方案。因我国农业机械设计面临数据缺少、产品质量有待提升等问题，可按照土壤—机械—农作物系统规律及配置情况，了解农机荷载、结构力学等信息，为农机智能化发展提供数据支持。未来农机智能化发展过程中，要根据农业机械生命周期展开研究，满足不同环节数据共享、知识重用集成产品建模的要求。目前，机械产品设计常用MBD建模、本体建模等技术，上述技术已在航天、船舶等领域得到广泛的使用，也能提升农机智能化发展水平。在此基础上，引入MBD技术，有利于转变传统的农机生产及研发模式，提升产品的可靠性。基于此，在确保农机生命周期视角下，设计并开发出农机产品TDP及保持统一设计理念的产品模型，借助知识重用、集成生命周期流程等成为农机智能化未来主要的研发方向。

　　6结语

　　为提升农机制造的智能化水平，引入MBD、数控编程控制技术设计相应的制造平台，通过并行设计方案促使各部门工作相协调，对农机设计制造工艺予以优化处理。本文以拖拉机零部件为研究对象，对智能化制造平台实施验证，从而为智能化农机制造技术发展提供重要的参考。

　　参考文献：

　　[1]胡建新.浅谈机耕船在广西等南方丘陵山区的发展现状及对策[J].南方农机,2018,49(19):43,55.

　　[2]张卫卫.基于MBD和数控编程控制的智能化农机制造技术研究[J].农机化研究,2019,41(11):216-220.

　　[3]陈军.农机智能化是实现智慧农业之关键[J].中国农业资源与区划,2023,44(08):170,178.

　　[4]任燕,户燕会.基于云平台和虚拟仿真软件的农机部件智能制造系统[J].农机化研究,2022,44(06):232-235,244.

　　[5]杜伯阳.智能制造和大数据挖掘在农业机械设计中的应用[J].农机化研究,2022,44(03):190-193.

　　[6]涂远,刘阳洋.江西省水稻机械化种植现场观摩会在奉新召开[J].南方农机,2017,48(09):4.

　　[7]殷小清,王阳.基于虚拟机械制造技术的农机件智能CAPP技术研究[J].农机化研究,2017,39(05):221-225.

　　[8]刘冬.数字化与智能化在农业机械工程设计中的应用[J].中国农业资源与区划,2023,44(07):48,65.

　　[9]裴凤雀,杨开伟,王淼,等.智能制造在农业机械领域的应用现状分析[J].智能化农业装备学报(中英文),2022,3(01):7-19.

　　[10]崔凯,冯献.面向农业4.0的智能农机装备应用逻辑、实践场景与推广建议[J].农业现代化研究,2022,43(04):578-586.