CAD技術在礦山機械設計中的應用

趙楊

（河南理工大學，河南 焦作 454000）

目前，計算機已經被廣泛推廣和應用到了人們生產生活的各個領域，為很多現代先進技術的應用提供了極大的便利。在礦山機械制造和設計行業中，計算機的使用非常普遍，以此為依托，CAD技術得到了廣泛應用，使礦山機械的設計更趨完善和精密。將CAD技術應用到礦山機械設計過程中，進一步提升了礦山機械設計的精確化和直觀化，因此，研究和探討在礦山機械設計中CAD技術的應用具有非常重要的現實意義。

1 CAD技術概述

CAD是英文Computer Aided Design的縮寫，意思為計算機輔助設計，主要是指利用計算機輔助設計人員完成設計的相關工作。隨著現代科學技術的飛速發展，CAD技術不斷趨于成熟，現在CAD技術已經在我國很多領域被廣泛應用，例如：建筑、機械、化工、電子、交通以及航天等領域。在早期的礦山機械設計工作中，通常是設計人員以手工的方式繪制和設計機械草圖，然后根據設計人員繪制的草圖轉化成工作圖。而借助CAD技術進行礦山機械圖形設計，可利用計算機自動完成設計效果圖，極大地提高了礦山機械設計的水平。機械設計人員還能快捷、方便的實現對圖形的修改和編輯操作，將大大提升礦山機械設計的水平和效率。

2 CAD技術在礦山機械設計中的應用優勢

2.1 提高設計質量

在設計和制造礦山機械設備時，合理運用CAD技術可以大大提升機械設計質量。在設計礦山機械的過程中，把CAD技術和CIMS技術進行有效結合，通過有限元分析機械設備，可以使礦山機械設計更為透徹。與此同時，還可結合應用CAM、CAPP等多種先進技術，最大限度提高礦山機械零部件加工的效率和精準度。另外，還可運用CAD技術加深對礦山機械產品信息的了解程度，使設計與制造出來的產品更加一致。

2.2 縮短設計時間

在礦山機械設計中應用CAD技術能夠大大縮減機械設計的時間，與手工機械設計進行比較，至少能夠縮短2/3以上的時間，如此一來就能在很大程度上提升礦山機械生產和設計的效率。運用CAD系統重新設計和制造新的礦山機械時，只將其中需要改進的部分機械零件進行重新設計，就能再次生產出新的機械設計模型，同時還能夠繼承原來的信息資料，大幅提升機械設計的效率。

2.3 提高零件精度

在礦山機械設備中，結構部件是重要的組成部分，在礦山機械設計過程中，結構部件設計是一項重要工作，利用CAD技術進行設計，可以提高零件設計和繪制的精確度，在生產出這些結構件后可以確保其與機械設備的準確匹配。CAD可以根據相鄰結構部件的信息設計新的結構部件，能夠在很大程度上提升結構部件間的匹配度，從而大大提高了設計零件的效率，杜絕生產后零部件裝配不匹配的現象。對礦山機械而言，確保設計零件的準確程度非常重要，如果零部件無法有效匹配，不但會影響礦山機械設備的正常運行，還會造成安全隱患。另外，運用CAD技術展示零部件的設計細節，并可適當做出調整，可有效提高零部件之間的匹配程度，確保礦山機械設計的精度。

3 CAD技術在礦山機械設計中的具體應用

CAD具有非常強的圖形繪制功能，可以實現自動繪圖操作。隨著軟件和計算機技術的快速發展，CAD技術不斷完善，CAD技術已不僅僅是一種單一技術，而是發展成為一種綜合性應用的全新技術?，F在，CAD技術在多個領域中都得到了越來越多的青睞，并且被廣泛應用到了機械設計的各個環節中，其在礦山機械設計中的應用主要體現在以下幾個方面。

3.1 繪制二維圖

運用CAD技術繪制二維圖已在礦山機械設計方面得到了廣泛應用，其優勢是非常明顯的，可替代礦山機械設計人員傳統的手工繪圖模式，且繪圖更加高效、準確。在設計礦山機械的過程中，需要處理的信息主要包括數據和圖形兩個方面。其中，繪圖工作占比較大，大約占所有工作量的70%左右。現在，CAD技術發展逐步成熟，CAD具有各種強大的繪圖軟件，功能齊全，主要功能有：圖形編輯、交互式繪圖、文字及填充剖面、標準尺寸、區分層次、調用圖塊、圖形交換等。利用CAD技術在礦山機械設計過程中進行繪圖，可起到理想效果。

3.2 建立圖形符號庫

在礦山機械設計過程中，可以運用CAD技術分解一些較為復雜的符號和圖形，將他們分解生成為單一的符號和單圖，同時把這些經過分解之后的符號或圖形儲存在數據庫中，在以后可以隨時調取使用。這些經過儲存的符號或圖形，可直接使用，或是在稍微修改后再使用。如此一來，就會使礦山機械設計的繪圖變得更加的方便和簡單。

3.3 調整圖形參數

一般情況下，礦山機械的零部件或者機械產品都具有系列化和標準化的特點，而實際設計時常常要改正這些機械零部件或產品的尺寸。如果借助CAD工具來進行這些修改操作，就會變得非常快捷和方便了。利用CAD中的參數設計方法將需要進行設計的圖形設定適合的參數，就能夠快捷生成一個、多個新圖。

3.4 進行工程分析

在礦山機械設計過程中，可以通過CAD實現對設計對象進行工程分析，主要可通過優化設計、有限元分析以及動力學分析等幾種方式來實現對工程的分析。

4 CAD技術在礦山機械設計中的應用趨勢展望

隨著科學技術的快速發展，在未來，CAD技術將會被更加深入和廣泛的應用到礦山機械設計過程中，并且更具先進性和前瞻性。當前，任何一種行業都特別重視環保、節能，礦山機械領域也是如此。因此，在未來的礦山機械設計過程中，CAD技術的應用也會向著綠色設計方向發展。在設計礦山機械時，設計者將把環保綠色的理念有機的融入于設計過程之中，使設計出來的礦山機械降低對環境的破壞和污染，減少對能源的使用，在確保礦山機械使用功能的基礎上滿足綠色、節能、高效的要求。此外，在礦山機械設計中，也會體現信息化、網絡化和柔性化的特點，有效降低機械制造過程中資源的投入，實現資源的節約。

（1）將CAD技術與圖形交互技術進行密切融合。CAD技術最為重要的作用就是進行圖形設計。對于設計工作人員而言，一個智能化并且友好的工作環境能夠解放設計人員的大腦，啟發設計人員的思路和設計靈感，使設計人員將更多的精力和時間投入到設計工作中去。所以，針對CAD技術而言，構建智能、良好的圖形化界面是特別重要的，這會是今后CAD技術的發展方向。

（2）CAD技術將會與人工智能技術進行有效融合。創新是機械設備設計的核心要求。隨著現代科技的進一步發展，CAD系統和CAM系統會被越來越廣泛地應用到礦山機械設計工作中去，設計人員也會對CAD的智能水平提出更高的要求?？梢哉f，CAD系統和CAM系統向更加智能化方向發展是一種必然趨勢。在未來的礦山機械設計中，設計者會將人工智能技術和創新設計相結合，并廣泛應用到機械設計中，運用智能設計系統不斷解決礦山機械設計中的新問題，設計出更多、更加實用的礦山機械新產品。

（3）CAD技術將會與虛擬現實技術進行有效融合。當前，虛擬現實技術已經在CAD技術中有了一定程度上的應用，但是其應用程度較低。在未來的礦山機械設計中，設計人員可借助虛擬現實技術在模擬環境中先設計出新產品，并利用人機工程學原理對這些設計成果進行檢驗測試，直接模擬設計對象，進而對產品的使用效能進行檢驗。

可以說，隨著各方面技術的不斷進步，CAD技術的應用將會越來越廣泛，其功能也將逐步拓展，在滿足機械設計需求、提升機械設計質量方面發揮更大的作用。

5 結語

總而言之，在礦山機械設計過程中運用CAD技術不但可以大大提升礦山機械的設計制造效率，而且還能最大限度的提升礦山機械設計制造的精確程度，不斷提高礦山機械設計質量。目前，我國已經在礦山機械設計的各個環節中都廣泛應用了CAD技術，起到了良好的效果。隨著科學技術的不斷進步，在未來的礦山機械設計制造過程中，CAD技術將會得到更加深入的應用，并且技術水平也會越來越高，必將會不斷推動我國礦山機械設計制造向著集成化、清潔化方向發展。