CAD技術在礦山機械設計中的應用

摘 要：CAD技術在目前我國礦山機械的設計中得到了廣泛的應用。利用CAD軟件對設計機械進行構造設計、結構部件調整、尺寸標注以方便機械設備的生產加工和日常維修，成為現代機械尤其是一些結構復雜、設計精密、部件繁多的礦山機械設計一種流行趨勢，對現代機械設計的發展起著至關重要的作用。

關鍵詞：CAD繪圖技術；礦山機械；機械設計

1 礦山機械設計

一般意義上的礦山機械，指的是直接用于礦物的探查、開采、富選等作業的機械，包括磨礦機、破碎機、鉆機、球磨機、振動篩、起重機、輸送機、通風機、水泵等多種機械設備。這些機械設備由于其工作環境的特殊性和工作功能的復雜性，需要對其進行特別的設計。

1.1 礦山機械設備工作環境特殊

以某煤炭地下采礦系統為例，為避免自動化機械對操作人員的損傷以及采礦過程中可能引起的冒頂片幫、透水、中毒、火災、爆炸等事故，需要對礦山機械進行防觸電設計，并對作業環境進行通風、排水、巷道加固支護、瓦斯濃度監控、防靜電、防火設計，這就要求所采用的機械設備具有一定的防觸漏電結構，并設置一定的緊急聯鎖制動系統，防止機械設備在工作中出現異動對作業人員造成機械傷害等。

1.2 礦山機械設備結構較為復雜

相較于其他機械設備，礦山機械由于工作的特殊性常常需要更精密、更復雜的結構設計。以某金屬地下采礦系統為例，礦井里由于空間受限，巖層堅硬，這就要求著采礦掘進機械設備結構強度較高、各部件力學性能要求較高、結構也相應更緊湊。如圖1所示為某掘進機截割部結構圖。

圖1 某掘進機截割部結構圖

1截割頭組件；2懸臂段；3截割減速器；4、6、8銷軸；5蓋板；7截割電機

2 CAD技術及軟件功能

2.1 CAD技術

CAD技術指的是計算機輔助設計技術（CAD-Computer Aided Design），是利用計算機及其圖形設備軟件幫助設計人員進行圖形參數計算、設計、繪制、修改、尺寸標注、信息儲存等工作的計算機應用技術。

2.2 CAD軟件功能

目前Auto-cad軟件開發出了平面圖形處理的二維cad和立體圖形處理的三維cad圖形處理模塊，用戶可根據各自的需要對圖形進行設計與處理。軟件提供了二維平面繪圖、繪圖輔助工具、圖形編輯、文字書寫與修改、尺寸標注及計算、圖層管理、三維圖形繪制、網絡共享、數據交換等多種功能，使用時根據用戶的特殊需要選取不同功能進行工作，操作極為方便。

3 CAD技術在礦山機械設計中的應用

CAD技術很好地解決機械設計過程中圖形繪制困難的問題。通過計算機軟件繪制的機械設備圖紙，設計、生產加工、維修人員可以在計算機上輕松地利用CAD圖形閱讀軟件進行尺寸的標注和修改、結構部件的位置調整和準確定位，并可以對局部區域進行放大和縮小查看，既方便設計人員對整體-局部位置關系的設計，又有利于生產加工及維修人員對部件細節和部件結構位置的把握。因此在目前的機械設計尤其是裝備復雜結構緊湊化、大型化、特種化的礦山機械中得到了廣泛的應用。

利用CAD技術在礦山機械設備設計中的好處主要有：

3.1 減少設計工作的工作周期和工作量

采用CAD技術進行機械設備的設計工作，一方面使得機械設備的復雜構造轉化成簡單的幾何圖形，這既方便圖形的繪制，也利于生產加工制造單位對于機械設備構造的整體把握；另一方面也使得機械設備設計工作量減少，設計周期變短，更方便機械設備的設計工作。

3.2 有利于機械設備構件細節的設計

CAD技術軟件能夠對圖形的局部區域進行放大和縮小查看、編輯處理，在實際的圖形繪制過程中，可以更加注重細節的把握。將平常很難準確把握的部件結構細節處理清楚，并且保證精細構件與周邊構件的精確結合，尤其是涉及齒輪咬合部分，這就有效地避免了由于機械設備構件結合不準造成的機械設備故障，給機械的日常工作提供保障。

3.3 有利于機械設備構件的修改

CAD圖形編輯軟件提供了圖形修改功能，主要包括線條修改（打斷、延伸、刪除等）、尺寸修改（拉伸）等。在機械設備設計中圖形繪制出現問題時，可以方便地利用軟件提供的編輯模塊進行修改，操作極為方便。

3.4 有利于機械設備的直觀裝配

CAD技術繪制的圖形對于各部件的安裝位置及大小有著精確的標注，因此在進行機械設備的生產加工制造過程中，各部件組合安裝更加直觀。在圖形繪制過程中，隨時利用軟件對機械設備進行模型演示，以方便查找設計中存在的問題。

3.5 保證機械設備設計質量

CAD技術是計算機應用技術的一種，有力地避免了機械設備設計中人為的失誤造成的設計質量降低問題，并且其智能控制系統可以精確地查找設計中存在的問題，因此，更容易保證機械設備設計質量，更利于機械設備的設計工作。

4 CAD技術未來的發展趨勢

隨著計算機技術的發展與進步，CAD技術也相應的得到飛速的發展，通過CAD技術在實際機械設計中的設計討論，我們認為未來的CAD技術會越來越向著標準化、智能化、普及化發展。

4.1 CAD技術的標準化

CAD技術在機械設計制造中圖形的繪制、編輯、修改中占據有重要的地位，越來越多的設計單位、機械制造公司和機械使用單位利用CAD技術來進行日常的工作。因此，CAD技術必定向著應用技術的標準化發展以逐漸減少在交流過程中引起的誤解，這既是CAD技術日常應用的需要，也是CAD技術發展的必然要求。

4.2 CAD技術的智能化

CAD技術軟件如果只是單純的提供圖形繪制和編輯修改工具模塊，那么在實際的工作過程中會因為操作復雜而“難以上手”從而導致設計人員工作效率的下降，并且在實際的工作中可能會由于操作困難而導致圖形繪制出現偏差和錯誤，不利于設計工作的進行。因此，CAD技術在未來發展過程中需要重點注意智能化發展，以完整的模塊功能代替繁瑣的編輯技巧，更方便設計工作圖形繪制的進行。

4.3 CAD技術的普及化

CAD技術在圖形繪制應用上的強大功能優勢保證著它的使用市場空間，那么在未來的工作過程中，CAD技術會得到越來越廣泛的應用和普及，不僅局限于機械設備的圖形設計，包括房屋裝修、管線敷設、工藝流程設計等多種實際生產生活活動都可以應用CAD技術，極大地方便人們的日常生活。

5 結束語

CAD技術憑借著其在圖形繪制、編輯方面強大的優勢，在現代機械設計中得到了廣泛的應用，并且占有舉足輕重的地位。工作人員應當根據實際工作需要，不斷熟練CAD圖形處理軟件的功能，把CAD技術靈活地應用到機械設備的設計、生產、加工制造、維修過程中去，不斷推動CAD技術的發展。