ＣＡＤ技術應用——以農業機械為基點

楊建偉

[摘要]介紹CAD技術對于農業機械企業的重要性，論述CAD技術在我國農業機械中的應用現狀，最后對其今后應用的發展趨勢作出展望。

[關鍵詞]CAD技術 農業機械 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技術對農業機械企業的重要性

CAD技術已廣泛應用于機械制造業的各個領域，但在農業機械領域的應用程度仍各有不同。現如今的CAD系統采用了統一的數據結構和公用數據庫，采用實體造型技術、參數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。傳統的農業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等現代設計方法，幫助工程師們拋掉傳統的手工方式，既方便設計，又能改善設計質量，縮短設計周期。因此，國外著名農業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，另一方面節省開發成本，向消費者提供物美價廉、物超所值的產品，從而提高自身市場競爭力。CAD技術對于中國農業機械企業的重要性是不言而喻的。同時，國外農業機械企業看到了中國廣闊的農業機械市場，紛紛在華投資建廠。步入21世紀的中國農業機械工業將受到來自跨國農業機械公司的巨大生存壓力，以及數字化和產品、技術不斷創新的嚴峻挑戰。因此，全面應用CAD技術是中國農業機械工業發展過程中的必由之路，應納入到各個農業機械企業的發展戰略中。

二、CAD技術在我國農業機械中的應用

1．二維交互式繪圖軟件在農機企業應用比較普遍，有一定的應用基礎。目前，我國大多數有一定生產規模的農機企業，如農用動力機械廠、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及一些國產的二次開發增值產品，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、常用件參數化圖庫，給農機設計帶來了極大的方便。我國農機工作者還利用ADs編程方法在AutoCAD上二次開發出了聯合收割機割臺CAD系統。農機企業CAD應用已從單機使用向網絡環境使用方向發展。使用技巧也有較大提高，一般企業都培養了一大批既懂得農機設計原理和農業生產要求，又會使用CAD軟件的中青年農機工程師。他們已能夠對AutoCAD這樣的二維繪圖軟件進行一些高級專業定制和簡單的二次開發工作，已建立起企業自己的專業零部件圖庫、常用符號庫等。經過十幾年的發展和積累，已使這些企業看到了CAD的廣闊前景，收到了一定的經濟效益，使這些企業新產品的開發周期平均縮短8～10個月。

2．三維參數化繪圖軟件在農機行業嶄露頭角，顯示出巨大的優越性。以PTC（Parametric．Technology Corporation）公司的Pro＼Engineer為代表的參數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機企業開始使用。此外，Auto desk公司的MDT軟件也被廣泛應用于農業機械參數化實體造型、復雜曲面造型設計上，我國科技工作者也利用B樣條理論自主開發出了犁體設計三維CAD系統PSCAD，以二階連續的樣板曲線和翻土曲線為初始網絡骨架，把自由曲面造型和可視化參數造型技術結合起來，可得到光順性較高的犁體曲面。農業機械零部件中，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，表達直觀、設計方便，并可直接指導CArP和CAM 進行數據加工和模具制造。

3．CAD／CAE／CAM技術開始在少數農機企業中使用。具有廣闊市場前景在農機機構設計與分析方面，很多農機科研機構早在90年代初就采用高級程序設計語言，編制了大量農機平面機構運動學和動力學分析和農業粉體、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，農業顆粒物料在篩面和輸送板上的運動分析等。但是，真正在農機行業使用CAD／CAE／CAM技術進行農機自動化設計、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，在三維CAD（如ProE，MDT）基礎上，采用第三方產品如（有限元分析和優化軟件）、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，對一些大型農機（如四輪農用運輸車）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，我國農機工作者在國外CAD／CAM／CAE軟件的用戶化和二次開發方面也做了大量的工作。

三、CAD技術在我國農業機械中的發展趨勢

1．CAD技術在我國農業機械中的應用范圍將更加廣泛。CAD技術在我國農業機械中將向深度和廣度同時發展。在應用方面，目前多農機企業也只是把CAD作為一個繪圖工具，企業應用中缺乏對產品設計理論和設計方法的研究。隨著農機企業競爭意識的增強，一些大中型企業逐漸引進既懂農機設計又懂計算機系統的高級復合型人才。農機企業的CAD應用水平向三維造型設計、共享產品數據庫、CAD/CAE/CAPP/CAM集成等深層次應用方面發展將成為可能。另外，我國農機企業一般采用國外或國內機械CAD通用平臺，但設計效率低下。隨著開發具有全部農業機械標準件和通用件庫，常用農機零件庫，動力機械參數庫，典型農機設計計算向導模塊的農機CAD通用平臺的開發，CAD技術在我國農業機械中的應用范圍將在農業機械、農業工程領域全面應用，如CAD在飼料廠設計、園藝設計、園林規劃設計等領域的應用。

2．智能CAD技術將在農業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造性活動領域，CAD系統將引入知識工程，從而產生智能CAD 系統，智能設計和基于知識庫系統的工程是出現在產品處理發展過程中的新趨勢。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品開發所需的信息與幫助，利用Web機制，可以實現信息共享與交換，解決了產品設計中對知識的需求的問題。智能CAD是CAD發展的必然方向。智能CAD軟件采用動態導航技術，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。現代CAD技術正在沿著信息集成過程集成企業集成的道路發展。智能CAD是一種由多個智能體（或稱專家系統）與多種CAD功能模塊有機集成的支持產品設計的復雜系統。在農業機械設計中引入智能技術，可以解決農業機械企業中重復性設計多、信息資源利用率低的難題，縮短產品開發周期，具有巨大的經濟效益和應用前景。

參考文獻：

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