淺析CAD技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

梁金曉

（鶴壁技師學(xué)院，河南 鶴壁 458030）

1 農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域的發(fā)展逐漸從圖紙?jiān)O(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算機(jī)設(shè)計(jì)，其整體的設(shè)計(jì)水平也在不斷提高，但是與工業(yè)建筑的設(shè)計(jì)技術(shù)相比，還存在著一些問題。例如重復(fù)設(shè)計(jì)創(chuàng)新力不強(qiáng)，設(shè)計(jì)人員的技術(shù)水平參差不齊等，現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)的特點(diǎn)有以下三個(gè)方面：1）農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)種類多樣，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，對(duì)于農(nóng)業(yè)機(jī)械的需求種類比較多，例如拖拉機(jī)、收割機(jī)、播種機(jī)等等[1]，不同機(jī)械的設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)技術(shù)也存在著一定的差別，導(dǎo)致CAD技術(shù)在實(shí)際的應(yīng)用過程中需要經(jīng)過多方面的分析和思考，技術(shù)所帶來的差異性容易增加成本的投入，也是農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域需要重點(diǎn)考慮的問題；2）雖然很多農(nóng)業(yè)機(jī)械在功能上是比較相似的，但是其吊裝工具和發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)也存在著很大的差距，如果采用一樣的設(shè)計(jì)方案，不利于提升機(jī)械穩(wěn)定性；3）農(nóng)業(yè)機(jī)械在使用過程中有季節(jié)性的特征，在不同季節(jié)下對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械的性能要求也存在著一定的差異，這在一定程度上影響著農(nóng)業(yè)機(jī)械的設(shè)計(jì)。

2 CAD技術(shù)的概念及優(yōu)點(diǎn)

2.1 CAD技術(shù)的概念

CAD技術(shù)在開發(fā)過程中是能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)圖紙的智能化，將原本的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算機(jī)設(shè)計(jì)，通過計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)來進(jìn)行圖紙的繪畫。在工程設(shè)計(jì)中，CAD軟件的功能逐漸完善優(yōu)化，從二維的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槿S的立體圖形設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)技術(shù)人員在日常工作中也逐漸增加了對(duì)CAD技術(shù)的使用次數(shù)，來參與到前期的工程設(shè)計(jì)中[2]。農(nóng)業(yè)機(jī)械作為農(nóng)業(yè)必不可少的使用設(shè)備，機(jī)械設(shè)備的工作原理和結(jié)構(gòu)組成雖然不復(fù)雜，但是要想有效地提高機(jī)械設(shè)備的工作效率也是有一定的難度的，尤其是對(duì)農(nóng)業(yè)發(fā)展來說，既要完成農(nóng)業(yè)任務(wù)，還要確保農(nóng)作物沒有遭到破壞，這對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備的精確化也提出了更高要求。CAD技術(shù)在一定程度上推進(jìn)了農(nóng)業(yè)機(jī)械的精細(xì)化設(shè)計(jì)，從機(jī)械的各個(gè)結(jié)構(gòu)來提高機(jī)械的工作效率，為農(nóng)民的生產(chǎn)活動(dòng)提供支持和保障。

2.2 CAD技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

2.2.1 零件設(shè)計(jì)便捷化

在機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)用CAD技術(shù)能夠?qū)⒘慵母鱾€(gè)設(shè)計(jì)直接的體現(xiàn)到結(jié)構(gòu)中，在零件設(shè)計(jì)過程中可以充分考慮各個(gè)零件的連接程度和尺寸以及安裝的位置，還可以將零件的布置采用動(dòng)畫播放的形式呈現(xiàn)，使設(shè)計(jì)人員能夠全方位地觀察各個(gè)零件在連接過程中的情況。在此背景下應(yīng)用三維CAD技術(shù)能夠建立三維立體模型，分解和處理結(jié)構(gòu)中的零件[3]，同時(shí)也可以設(shè)計(jì)零件的細(xì)節(jié)，在復(fù)雜的零件設(shè)計(jì)工作開展過程中，要將二維設(shè)計(jì)技術(shù)和三維技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，既能夠準(zhǔn)確地定位零件，又可以完成結(jié)構(gòu)的輪廓設(shè)計(jì)，在運(yùn)動(dòng)過程中既符合裝配的原理，也符合設(shè)計(jì)的要求。

2.2.2 縮短設(shè)計(jì)周期

在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)中，隨著設(shè)計(jì)水平的不斷提高，機(jī)械設(shè)計(jì)的時(shí)長(zhǎng)在不斷縮減，三維CAD技術(shù)相比于傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)能夠縮短一部分設(shè)計(jì)時(shí)間，機(jī)械設(shè)計(jì)周期更短。在CAD技術(shù)中還能夠提高機(jī)械的記憶功能，將以往的設(shè)計(jì)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，提高整體的設(shè)計(jì)效率。

3 CAD技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中的問題

3.1 普及度不高

雖然CAD技術(shù)在其他設(shè)計(jì)領(lǐng)域中得到了一定的應(yīng)用，但是在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中，CAD技術(shù)的普及度并不高，相比于其他設(shè)計(jì)領(lǐng)域缺乏一定的推廣度，這主要是因?yàn)檗r(nóng)業(yè)機(jī)械自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，讓很多設(shè)計(jì)技術(shù)沒有辦法融入到設(shè)計(jì)工作中。傳統(tǒng)的CAD設(shè)計(jì)技術(shù)采用的是二維平面的設(shè)計(jì)方法[4]，但隨著科技信息技術(shù)的發(fā)展，三維立體設(shè)計(jì)技術(shù)逐漸滿足了二維平面設(shè)計(jì)中的設(shè)計(jì)需求。但三維CAD技術(shù)的普及受到各項(xiàng)推廣因素的制約，這也是CAD技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域無法得到充分的推廣普及的主要原因。

3.2 缺乏規(guī)范化

與國(guó)際的設(shè)計(jì)技術(shù)和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)相比較，CAD設(shè)計(jì)中所使用到的標(biāo)準(zhǔn)還不夠規(guī)范，存在著一定的欠缺。在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中，CAD技術(shù)的應(yīng)用起步較晚，在設(shè)計(jì)軟件的選擇上也更多地選擇落后的設(shè)計(jì)軟件，導(dǎo)致整體的設(shè)計(jì)水平無法滿足相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。缺乏專業(yè)的設(shè)計(jì)人員和規(guī)范的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，也是導(dǎo)致設(shè)計(jì)水平無法得到提高的主要原因。

3.3 數(shù)據(jù)集成技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有待提高

CAD技術(shù)的輔助軟件在實(shí)踐應(yīng)用過程中，整體的性能和設(shè)計(jì)在不斷提高，數(shù)據(jù)集成技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用作為農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中必不可少的技術(shù)，是CAD技術(shù)合理應(yīng)用在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中的保障[5]。但現(xiàn)階段數(shù)據(jù)集成技術(shù)并不完善，尤其是在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)方面，整體的數(shù)據(jù)集成技術(shù)無法滿足農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，農(nóng)機(jī)產(chǎn)品數(shù)據(jù)集成技術(shù)的落后導(dǎo)致整個(gè)設(shè)計(jì)單位內(nèi)部的交流能力不強(qiáng)[6]，對(duì)于軟件之間的運(yùn)行掌握不全面，同時(shí)又缺乏專業(yè)的培訓(xùn)工作，員工在應(yīng)用CAD技術(shù)時(shí)的整體水平也是參差不齊，CAD技術(shù)無法真正應(yīng)用到農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中。

4 CAD技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)都是靠手工圖紙的方式來進(jìn)行的，在很多農(nóng)業(yè)機(jī)械制造過程中都是需要經(jīng)過設(shè)計(jì)階段，但是就現(xiàn)階段設(shè)計(jì)情況來看，大部分農(nóng)業(yè)機(jī)械的功能比較完善，缺乏進(jìn)一步的功能升級(jí)。因此在原有設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上可以對(duì)機(jī)械進(jìn)行理念完善，通過利用CAD技術(shù)來增強(qiáng)農(nóng)業(yè)機(jī)械的工作性能。我國(guó)很多農(nóng)業(yè)機(jī)械單位在應(yīng)用CAD技術(shù)時(shí)，能夠改善農(nóng)業(yè)機(jī)械的結(jié)構(gòu)性能[7]，提高農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)效率，增加農(nóng)業(yè)的生長(zhǎng)效益。

4.1 CAD技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械模具中的應(yīng)用

在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備制造過程中，農(nóng)業(yè)機(jī)械模具是非常重要的生產(chǎn)設(shè)備，農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)施要想實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的生產(chǎn)，必須要做好各種各樣的機(jī)械模具。在農(nóng)業(yè)機(jī)械模具生產(chǎn)過程中不能夠出現(xiàn)任何的誤差，提高了對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械模具生產(chǎn)過程的要求。因此，CAD技術(shù)能夠提高模具設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性，除了具備二維設(shè)計(jì)圖的相關(guān)功能之外，還能夠看到設(shè)計(jì)完成之后的三維立體效果，設(shè)計(jì)人員如果對(duì)模具的外觀不滿意，也可以及時(shí)利用CAD技術(shù)變化各個(gè)環(huán)節(jié)，尤其是在CAD軟件中，還可以拓展模具更多的功能。例如，進(jìn)行動(dòng)力學(xué)或有限元等模擬測(cè)試[8]，使整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)更加嚴(yán)謹(jǐn)，確保所設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品能夠直接投入到生產(chǎn)中。除此之外，CAD技術(shù)所導(dǎo)出的各項(xiàng)數(shù)據(jù)圖片都可以在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行傳送和共享，有效提高了整個(gè)農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域的生產(chǎn)效率。

4.2 CAD技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械車身中的應(yīng)用

在設(shè)計(jì)農(nóng)業(yè)機(jī)械零部件完成之后，需要組裝各個(gè)零部件。農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備的不同功能要求對(duì)零部件之間的組裝工作和組裝結(jié)構(gòu)也是有一定要求的，農(nóng)業(yè)機(jī)械的外觀和結(jié)構(gòu)對(duì)整個(gè)運(yùn)行效率有著直接的影響，不同功能的農(nóng)業(yè)機(jī)械在結(jié)構(gòu)和外觀上也存在很大的差異。例如，插秧機(jī)和水稻收割機(jī)，其運(yùn)行的功能不同，因此，必須要進(jìn)行不同的零部件組裝。一般情況下，機(jī)械車身在進(jìn)行CAD技術(shù)建立時(shí)，CAD技術(shù)作為一種數(shù)據(jù)集成技術(shù)，可以將很多個(gè)零散的部件進(jìn)行連接，也可以利用這一技術(shù)合成設(shè)計(jì)機(jī)械的車身，主要包括了用戶群體、應(yīng)用群體系統(tǒng)和環(huán)境處理等多個(gè)方面的內(nèi)容[9]。在進(jìn)行農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)，可以將設(shè)計(jì)相關(guān)零部件的內(nèi)容導(dǎo)入到拼接軟件中，但由于整體的數(shù)據(jù)量比較大，需要拼接技術(shù)提供數(shù)據(jù)支持。在設(shè)計(jì)過程中，拼接技術(shù)還可以提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)操作，不僅方便了車身結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，還提高了整體的工作效率。此外，CAD技術(shù)提供了部件連接所需要的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，操作平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)在CAD技術(shù)中多種平臺(tái)的應(yīng)用，構(gòu)建更加完善的CAD技術(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)，很多數(shù)據(jù)信息不需要累計(jì)，可以有效減輕CAD軟件的工作負(fù)擔(dān)，提高軟件的整體運(yùn)行效率。

4.3 完善CAD配套設(shè)備，提高設(shè)計(jì)效率

CAD技術(shù)的性能發(fā)揮還需要其他配套設(shè)備的支持和完善，在實(shí)際的CAD技術(shù)應(yīng)用過程中，能夠進(jìn)一步地提高CAD技術(shù)應(yīng)用范圍，增加CAD技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。現(xiàn)階段，逐漸將CAD技術(shù)推廣到農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域，在農(nóng)業(yè)機(jī)械的發(fā)展過程中，由于整體的配套設(shè)施不完善，導(dǎo)致CAD技術(shù)的大部分功能無法發(fā)揮出優(yōu)勢(shì)，更無法滿足農(nóng)業(yè)發(fā)展需求[10]。相關(guān)企業(yè)應(yīng)該在日常設(shè)計(jì)工作中配套更加全面的CAD技術(shù)，尤其是要在三維CAD技術(shù)中引進(jìn)更加先進(jìn)的設(shè)備，并將設(shè)計(jì)設(shè)備和管理設(shè)備相結(jié)合，有效地改善農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)和應(yīng)用起步晚的問題。向工業(yè)領(lǐng)域中CAD技術(shù)的應(yīng)用借鑒經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用人才，提高整體的技術(shù)水平，在二維CAD技術(shù)的基礎(chǔ)上，不斷地提高CAD技術(shù)的繪圖效率和繪圖精準(zhǔn)度；三維CAD技術(shù)中豐富技術(shù)的性能，不斷在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中推廣應(yīng)用，確保CAD技術(shù)的應(yīng)用能夠符合農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)的要求。企業(yè)在配備完善的設(shè)施時(shí)，應(yīng)該增加企業(yè)對(duì)員工的培訓(xùn)內(nèi)容，確保設(shè)計(jì)人員能夠熟練掌握各個(gè)軟件的應(yīng)用方法，設(shè)計(jì)出更加符合生產(chǎn)規(guī)律的農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備，推進(jìn)我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)水平的提高。

4.4 CAD技術(shù)在農(nóng)機(jī)產(chǎn)品智能化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

在CAD技術(shù)的應(yīng)用過程中，智能化的機(jī)械設(shè)計(jì)是現(xiàn)階段機(jī)械產(chǎn)品的主要目標(biāo)。在我國(guó)農(nóng)業(yè)快速發(fā)展的背景下，為了能夠提高農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)勞動(dòng)力，滿足現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)人力資源的需求，有效地緩解農(nóng)業(yè)大面積的生產(chǎn)需求，將農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備向著智能化、自動(dòng)化的方向發(fā)展是一種必然趨勢(shì)。現(xiàn)階段CAD技術(shù)雖然在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中占有著非常重要的地位，但是還需要進(jìn)一步完善，在二維CAD技術(shù)和三維CAD技術(shù)的開發(fā)過程中，必須要確保技術(shù)的完整性，還要對(duì)技術(shù)人員進(jìn)行相關(guān)的培訓(xùn)，掌握二維CAD技術(shù)和三維CAD技術(shù)中的不同，在使用過程中能夠自由地進(jìn)行切換，培養(yǎng)技術(shù)人員的創(chuàng)造創(chuàng)新能力，通過對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的研究來實(shí)現(xiàn)智能化設(shè)計(jì)。

4.5 CAD技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械底盤中的應(yīng)用

農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中底盤設(shè)計(jì)是非常重要的一項(xiàng)內(nèi)容，底盤的穩(wěn)定性直接關(guān)系到農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用成果。在設(shè)計(jì)過程中，農(nóng)業(yè)機(jī)械底盤的設(shè)計(jì)要和機(jī)械的整體性能、機(jī)械的車身結(jié)構(gòu)相統(tǒng)一、相匹配，進(jìn)而開展設(shè)計(jì)工作，CAD技術(shù)能夠有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械底盤的3D設(shè)計(jì)，充分利用三維坐標(biāo)來完成底盤的設(shè)計(jì)工作。在設(shè)計(jì)過程中，一是要建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)模型，能夠?qū)⑥r(nóng)業(yè)機(jī)械底盤的整體性能和機(jī)械的車身結(jié)構(gòu)相關(guān)數(shù)據(jù)填入到相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)模型中。二是要檢查各個(gè)結(jié)構(gòu)的位置以及車身的整體運(yùn)行情況，確保底盤能夠與車身的結(jié)構(gòu)相匹配。在填入數(shù)據(jù)的過程中，要確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，如果發(fā)現(xiàn)所設(shè)計(jì)的底盤數(shù)據(jù)無法與車身的結(jié)構(gòu)相匹配，要及時(shí)地更換底盤的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，不斷地進(jìn)行三維試驗(yàn)，確保所設(shè)計(jì)出來的底盤能夠與車身結(jié)構(gòu)相匹配，農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備能正常運(yùn)行。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，CAD技術(shù)作為農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)工作的基礎(chǔ)，被廣泛應(yīng)用到機(jī)械零件的設(shè)計(jì)中，農(nóng)業(yè)機(jī)械的整體設(shè)計(jì)水平在一定程度上決定了我國(guó)農(nóng)業(yè)的發(fā)展水平。通過不斷提高CAD技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用程度，推動(dòng)著農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)逐漸向著自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展。面對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)機(jī)械設(shè)備要求不斷提高的現(xiàn)狀，應(yīng)該將二維CAD技術(shù)與三維CAD技術(shù)相結(jié)合，將CAD技術(shù)合理地應(yīng)用在農(nóng)業(yè)機(jī)械模具、農(nóng)業(yè)機(jī)械車身、農(nóng)機(jī)產(chǎn)品智能化和農(nóng)業(yè)機(jī)械底盤中，充分地發(fā)揮CAD技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中的積極作用，促進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。