ＣＡＤ技術應用——以農(nóng)業(yè)機械為基點

楊建偉

[摘要]介紹CAD技術對于農(nóng)業(yè)機械企業(yè)的重要性，論述CAD技術在我國農(nóng)業(yè)機械中的應用現(xiàn)狀，最后對其今后應用的發(fā)展趨勢作出展望。

[關鍵詞]CAD技術 農(nóng)業(yè)機械 建議 展望

中圖分類號：TP3文獻標識碼：A文章編號：1671－7597（2009）0320105－01

一、CAD技術對農(nóng)業(yè)機械企業(yè)的重要性

CAD技術已廣泛應用于機械制造業(yè)的各個領域，但在農(nóng)業(yè)機械領域的應用程度仍各有不同?，F(xiàn)如今的CAD系統(tǒng)采用了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)結(jié)構和公用數(shù)據(jù)庫，采用實體造型技術、參數(shù)化技術和特征造型技術，給設計人員帶來了前所未有的便利。傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)機械車身設計方法的整個過程是基于手工設計完成的，其特點是整個過程是通過實物、模型、圖紙、樣板等來傳遞信息。隨著計算機技術的發(fā)展，計算機逐步代替人腦承擔起復雜的計算和分析，同時引進CAD等現(xiàn)代設計方法，幫助工程師們拋掉傳統(tǒng)的手工方式，既方便設計，又能改善設計質(zhì)量，縮短設計周期。因此，國外著名農(nóng)業(yè)機械公司都不惜花巨資實施CAD技術，一方面加快新車型上市的速度滿足復雜多變的市場需求，另一方面節(jié)省開發(fā)成本，向消費者提供物美價廉、物超所值的產(chǎn)品，從而提高自身市場競爭力。CAD技術對于中國農(nóng)業(yè)機械企業(yè)的重要性是不言而喻的。同時，國外農(nóng)業(yè)機械企業(yè)看到了中國廣闊的農(nóng)業(yè)機械市場，紛紛在華投資建廠。步入21世紀的中國農(nóng)業(yè)機械工業(yè)將受到來自跨國農(nóng)業(yè)機械公司的巨大生存壓力，以及數(shù)字化和產(chǎn)品、技術不斷創(chuàng)新的嚴峻挑戰(zhàn)。因此，全面應用CAD技術是中國農(nóng)業(yè)機械工業(yè)發(fā)展過程中的必由之路，應納入到各個農(nóng)業(yè)機械企業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略中。

二、CAD技術在我國農(nóng)業(yè)機械中的應用

1．二維交互式繪圖軟件在農(nóng)機企業(yè)應用比較普遍，有一定的應用基礎。目前，我國大多數(shù)有一定生產(chǎn)規(guī)模的農(nóng)機企業(yè)，如農(nóng)用動力機械廠、拖拉機廠、收割機廠、水泵廠等都已不同程度實現(xiàn)了計算機二維交互式繪圖和圖紙、圖表、文檔的計算機管理。使用軟件多為AutoCAD及一些國產(chǎn)的二次開發(fā)增值產(chǎn)品，如北京英科宇公司的“機械工程師”、武漢天喻公司的“InteCAD”等，這些軟件一般都帶有標準件、常用件參數(shù)化圖庫，給農(nóng)機設計帶來了極大的方便。我國農(nóng)機工作者還利用ADs編程方法在AutoCAD上二次開發(fā)出了聯(lián)合收割機割臺CAD系統(tǒng)。農(nóng)機企業(yè)CAD應用已從單機使用向網(wǎng)絡環(huán)境使用方向發(fā)展。使用技巧也有較大提高，一般企業(yè)都培養(yǎng)了一大批既懂得農(nóng)機設計原理和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要求，又會使用CAD軟件的中青年農(nóng)機工程師。他們已能夠?qū)utoCAD這樣的二維繪圖軟件進行一些高級專業(yè)定制和簡單的二次開發(fā)工作，已建立起企業(yè)自己的專業(yè)零部件圖庫、常用符號庫等。經(jīng)過十幾年的發(fā)展和積累，已使這些企業(yè)看到了CAD的廣闊前景，收到了一定的經(jīng)濟效益，使這些企業(yè)新產(chǎn)品的開發(fā)周期平均縮短8～10個月。

2．三維參數(shù)化繪圖軟件在農(nóng)機行業(yè)嶄露頭角，顯示出巨大的優(yōu)越性。以PTC（Parametric．Technology Corporation）公司的Pro＼Engineer為代表的參數(shù)化設計和基于特征設計的三維實體造型設計軟件已在我國一些農(nóng)機企業(yè)開始使用。此外，Auto desk公司的MDT軟件也被廣泛應用于農(nóng)業(yè)機械參數(shù)化實體造型、復雜曲面造型設計上，我國科技工作者也利用B樣條理論自主開發(fā)出了犁體設計三維CAD系統(tǒng)PSCAD，以二階連續(xù)的樣板曲線和翻土曲線為初始網(wǎng)絡骨架，把自由曲面造型和可視化參數(shù)造型技術結(jié)合起來，可得到光順性較高的犁體曲面。農(nóng)業(yè)機械零部件中，有的復雜曲面較多，如犁體曲面、旋耕機旋刀、水泵葉輪、送料螺旋等；有的鈑金件較多，如機耕船船體、拋秧機托板、各種種肥箱等；有的注塑件使用普遍，如噴霧器中大部分零部件、排種器、排肥器、噴頭等，這些零部件的設計，采用傳統(tǒng)手工設計方法和二維設計軟件，很難滿足精度要求，采用三維CAD設計系統(tǒng)，表達直觀、設計方便，并可直接指導CArP和CAM 進行數(shù)據(jù)加工和模具制造。

3．CAD／CAE／CAM技術開始在少數(shù)農(nóng)機企業(yè)中使用。具有廣闊市場前景在農(nóng)機機構設計與分析方面，很多農(nóng)機科研機構早在90年代初就采用高級程序設計語言，編制了大量農(nóng)機平面機構運動學和動力學分析和農(nóng)業(yè)粉體、流體物料的運動分析程序，用于對小型收割機進行慣性力的平衡和曲柄滑塊撿拾機構，插秧機曲柄搖桿機構、圓盤式彈性丟秧機構的運動和受力分析，土壤在犁體曲面上的運動分析，農(nóng)業(yè)顆粒物料在篩面和輸送板上的運動分析等。但是，真正在農(nóng)機行業(yè)使用CAD／CAE／CAM技術進行農(nóng)機自動化設計、工程分析和仿真、計算機輔助自動化制造，則是近年才剛剛起步。主要是一些CAD基礎較好的企業(yè)，在三維CAD（如ProE，MDT）基礎上，采用第三方產(chǎn)品如（有限元分析和優(yōu)化軟件）、Dynamic Designer（機械運動仿真分析軟件）、NC Polaris（注塑和沖壓模具CNC編程軟件）、Edge CAM（走刀軌跡生成軟件）進行工程分析和輔助制造，對一些大型農(nóng)機（如四輪農(nóng)用運輸車）和高精度要求的復雜曲面零件（如水泵葉輪）進行CAD／CAM／CAE技術應用。另外，我國農(nóng)機工作者在國外CAD／CAM／CAE軟件的用戶化和二次開發(fā)方面也做了大量的工作。

三、CAD技術在我國農(nóng)業(yè)機械中的發(fā)展趨勢

1．CAD技術在我國農(nóng)業(yè)機械中的應用范圍將更加廣泛。CAD技術在我國農(nóng)業(yè)機械中將向深度和廣度同時發(fā)展。在應用方面，目前多農(nóng)機企業(yè)也只是把CAD作為一個繪圖工具，企業(yè)應用中缺乏對產(chǎn)品設計理論和設計方法的研究。隨著農(nóng)機企業(yè)競爭意識的增強，一些大中型企業(yè)逐漸引進既懂農(nóng)機設計又懂計算機系統(tǒng)的高級復合型人才。農(nóng)機企業(yè)的CAD應用水平向三維造型設計、共享產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫、CAD/CAE/CAPP/CAM集成等深層次應用方面發(fā)展將成為可能。另外，我國農(nóng)機企業(yè)一般采用國外或國內(nèi)機械CAD通用平臺，但設計效率低下。隨著開發(fā)具有全部農(nóng)業(yè)機械標準件和通用件庫，常用農(nóng)機零件庫，動力機械參數(shù)庫，典型農(nóng)機設計計算向?qū)K的農(nóng)機CAD通用平臺的開發(fā)，CAD技術在我國農(nóng)業(yè)機械中的應用范圍將在農(nóng)業(yè)機械、農(nóng)業(yè)工程領域全面應用，如CAD在飼料廠設計、園藝設計、園林規(guī)劃設計等領域的應用。

2．智能CAD技術將在農(nóng)業(yè)機械設計中起到重要的作用。智能CAD設計是一個含有高度智能的人類創(chuàng)造性活動領域，CAD系統(tǒng)將引入知識工程，從而產(chǎn)生智能CAD 系統(tǒng)，智能設計和基于知識庫系統(tǒng)的工程是出現(xiàn)在產(chǎn)品處理發(fā)展過程中的新趨勢。在運用知識化、信息化的基礎上，建立基于知識的設計倉庫，它能及時準確地向設計人員提供產(chǎn)品開發(fā)所需的信息與幫助，利用Web機制，可以實現(xiàn)信息共享與交換，解決了產(chǎn)品設計中對知識的需求的問題。智能CAD是CAD發(fā)展的必然方向。智能CAD軟件采用動態(tài)導航技術，用戶甚至會覺得設計過程中有一位同事在指點提示，用戶的設計工作就是在與這位同事的交流中完成的。現(xiàn)代CAD技術正在沿著信息集成過程集成企業(yè)集成的道路發(fā)展。智能CAD是一種由多個智能體（或稱專家系統(tǒng)）與多種CAD功能模塊有機集成的支持產(chǎn)品設計的復雜系統(tǒng)。在農(nóng)業(yè)機械設計中引入智能技術，可以解決農(nóng)業(yè)機械企業(yè)中重復性設計多、信息資源利用率低的難題，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，具有巨大的經(jīng)濟效益和應用前景。

參考文獻：

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