ＣＡＤ技术应用——以农业机械为基点

杨建伟

[摘要]介绍CAD技术对于农业机械企业的重要性，论述CAD技术在我国农业机械中的应用现状，最后对其今后应用的发展趋势作出展望。

[关键词]CAD技术 农业机械 建议 展望

中图分类号：TP3文献标识码：A文章编号：1671－7597（2009）0320105－01

一、CAD技术对农业机械企业的重要性

CAD技术已广泛应用于机械制造业的各个领域，但在农业机械领域的应用程度仍各有不同。现如今的CAD系统采用了统一的数据结构和公用数据库，采用实体造型技术、参数化技术和特征造型技术，给设计人员带来了前所未有的便利。传统的农业机械车身设计方法的整个过程是基于手工设计完成的，其特点是整个过程是通过实物、模型、图纸、样板等来传递信息。随着计算机技术的发展，计算机逐步代替人脑承担起复杂的计算和分析，同时引进CAD等现代设计方法，帮助工程师们抛掉传统的手工方式，既方便设计，又能改善设计质量，缩短设计周期。因此，国外著名农业机械公司都不惜花巨资实施CAD技术，一方面加快新车型上市的速度满足复杂多变的市场需求，另一方面节省开发成本，向消费者提供物美价廉、物超所值的产品，从而提高自身市场竞争力。CAD技术对于中国农业机械企业的重要性是不言而喻的。同时，国外农业机械企业看到了中国广阔的农业机械市场，纷纷在华投资建厂。步入21世纪的中国农业机械工业将受到来自跨国农业机械公司的巨大生存压力，以及数字化和产品、技术不断创新的严峻挑战。因此，全面应用CAD技术是中国农业机械工业发展过程中的必由之路，应纳入到各个农业机械企业的发展战略中。

二、CAD技术在我国农业机械中的应用

1．二维交互式绘图软件在农机企业应用比较普遍，有一定的应用基础。目前，我国大多数有一定生产规模的农机企业，如农用动力机械厂、拖拉机厂、收割机厂、水泵厂等都已不同程度实现了计算机二维交互式绘图和图纸、图表、文档的计算机管理。使用软件多为AutoCAD及一些国产的二次开发增值产品，如北京英科宇公司的“机械工程师”、武汉天喻公司的“InteCAD”等，这些软件一般都带有标准件、常用件参数化图库，给农机设计带来了极大的方便。我国农机工作者还利用ADs编程方法在AutoCAD上二次开发出了联合收割机割台CAD系统。农机企业CAD应用已从单机使用向网络环境使用方向发展。使用技巧也有较大提高，一般企业都培养了一大批既懂得农机设计原理和农业生产要求，又会使用CAD软件的中青年农机工程师。他们已能够对AutoCAD这样的二维绘图软件进行一些高级专业定制和简单的二次开发工作，已建立起企业自己的专业零部件图库、常用符号库等。经过十几年的发展和积累，已使这些企业看到了CAD的广阔前景，收到了一定的经济效益，使这些企业新产品的开发周期平均缩短8～10个月。

2．三维参数化绘图软件在农机行业崭露头角，显示出巨大的优越性。以PTC（Parametric．Technology Corporation）公司的Pro＼Engineer为代表的参数化设计和基于特征设计的三维实体造型设计软件已在我国一些农机企业开始使用。此外，Auto desk公司的MDT软件也被广泛应用于农业机械参数化实体造型、复杂曲面造型设计上，我国科技工作者也利用B样条理论自主开发出了犁体设计三维CAD系统PSCAD，以二阶连续的样板曲线和翻土曲线为初始网络骨架，把自由曲面造型和可视化参数造型技术结合起来，可得到光顺性较高的犁体曲面。农业机械零部件中，有的复杂曲面较多，如犁体曲面、旋耕机旋刀、水泵叶轮、送料螺旋等；有的钣金件较多，如机耕船船体、抛秧机托板、各种种肥箱等；有的注塑件使用普遍，如喷雾器中大部分零部件、排种器、排肥器、喷头等，这些零部件的设计，采用传统手工设计方法和二维设计软件，很难满足精度要求，采用三维CAD设计系统，表达直观、设计方便，并可直接指导CArP和CAM 进行数据加工和模具制造。

3．CAD／CAE／CAM技术开始在少数农机企业中使用。具有广阔市场前景在农机机构设计与分析方面，很多农机科研机构早在90年代初就采用高级程序设计语言，编制了大量农机平面机构运动学和动力学分析和农业粉体、流体物料的运动分析程序，用于对小型收割机进行惯性力的平衡和曲柄滑块捡拾机构，插秧机曲柄摇杆机构、圆盘式弹性丢秧机构的运动和受力分析，土壤在犁体曲面上的运动分析，农业颗粒物料在筛面和输送板上的运动分析等。但是，真正在农机行业使用CAD／CAE／CAM技术进行农机自动化设计、工程分析和仿真、计算机辅助自动化制造，则是近年才刚刚起步。主要是一些CAD基础较好的企业，在三维CAD（如ProE，MDT）基础上，采用第三方产品如（有限元分析和优化软件）、Dynamic Designer（机械运动仿真分析软件）、NC Polaris（注塑和冲压模具CNC编程软件）、Edge CAM（走刀轨迹生成软件）进行工程分析和辅助制造，对一些大型农机（如四轮农用运输车）和高精度要求的复杂曲面零件（如水泵叶轮）进行CAD／CAM／CAE技术应用。另外，我国农机工作者在国外CAD／CAM／CAE软件的用户化和二次开发方面也做了大量的工作。

三、CAD技术在我国农业机械中的发展趋势

1．CAD技术在我国农业机械中的应用范围将更加广泛。CAD技术在我国农业机械中将向深度和广度同时发展。在应用方面，目前多农机企业也只是把CAD作为一个绘图工具，企业应用中缺乏对产品设计理论和设计方法的研究。随着农机企业竞争意识的增强，一些大中型企业逐渐引进既懂农机设计又懂计算机系统的高级复合型人才。农机企业的CAD应用水平向三维造型设计、共享产品数据库、CAD/CAE/CAPP/CAM集成等深层次应用方面发展将成为可能。另外，我国农机企业一般采用国外或国内机械CAD通用平台，但设计效率低下。随着开发具有全部农业机械标准件和通用件库，常用农机零件库，动力机械参数库，典型农机设计计算向导模块的农机CAD通用平台的开发，CAD技术在我国农业机械中的应用范围将在农业机械、农业工程领域全面应用，如CAD在饲料厂设计、园艺设计、园林规划设计等领域的应用。

2．智能CAD技术将在农业机械设计中起到重要的作用。智能CAD设计是一个含有高度智能的人类创造性活动领域，CAD系统将引入知识工程，从而产生智能CAD 系统，智能设计和基于知识库系统的工程是出现在产品处理发展过程中的新趋势。在运用知识化、信息化的基础上，建立基于知识的设计仓库，它能及时准确地向设计人员提供产品开发所需的信息与帮助，利用Web机制，可以实现信息共享与交换，解决了产品设计中对知识的需求的问题。智能CAD是CAD发展的必然方向。智能CAD软件采用动态导航技术，用户甚至会觉得设计过程中有一位同事在指点提示，用户的设计工作就是在与这位同事的交流中完成的。现代CAD技术正在沿着信息集成过程集成企业集成的道路发展。智能CAD是一种由多个智能体（或称专家系统）与多种CAD功能模块有机集成的支持产品设计的复杂系统。在农业机械设计中引入智能技术，可以解决农业机械企业中重复性设计多、信息资源利用率低的难题，缩短产品开发周期，具有巨大的经济效益和应用前景。

参考文献：

[1]杨德芹，CAD技术在农业机械设计中的应用[J].今日科苑，2008(16).

[2]张咸胜，我国农业机械标准现状和发展趋势[J].机械工业标准化与质量，2008(7).

[3]王会，CAD技术在我国农业机械中的应用及发展趋势[J].当代农机，2007(6).