楊建偉

[摘要]介紹CAD技術(shù)對(duì)于農(nóng)業(yè)機(jī)械企業(yè)的重要性，論述CAD技術(shù)在我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用現(xiàn)狀，最后對(duì)其今后應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)作出展望。

[關(guān)鍵詞]CAD技術(shù) 農(nóng)業(yè)機(jī)械 建議 展望

中圖分類號(hào)：TP3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1671－7597（2009）0320105－01

一、CAD技術(shù)對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械企業(yè)的重要性

CAD技術(shù)已廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域，但在農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域的應(yīng)用程度仍各有不同?，F(xiàn)如今的CAD系統(tǒng)采用了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和公用數(shù)據(jù)庫(kù)，采用實(shí)體造型技術(shù)、參數(shù)化技術(shù)和特征造型技術(shù)，給設(shè)計(jì)人員帶來(lái)了前所未有的便利。傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)機(jī)械車身設(shè)計(jì)方法的整個(gè)過(guò)程是基于手工設(shè)計(jì)完成的，其特點(diǎn)是整個(gè)過(guò)程是通過(guò)實(shí)物、模型、圖紙、樣板等來(lái)傳遞信息。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)逐步代替人腦承擔(dān)起復(fù)雜的計(jì)算和分析，同時(shí)引進(jìn)CAD等現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，幫助工程師們拋掉傳統(tǒng)的手工方式，既方便設(shè)計(jì)，又能改善設(shè)計(jì)質(zhì)量，縮短設(shè)計(jì)周期。因此，國(guó)外著名農(nóng)業(yè)機(jī)械公司都不惜花巨資實(shí)施CAD技術(shù)，一方面加快新車型上市的速度滿足復(fù)雜多變的市場(chǎng)需求，另一方面節(jié)省開(kāi)發(fā)成本，向消費(fèi)者提供物美價(jià)廉、物超所值的產(chǎn)品，從而提高自身市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。CAD技術(shù)對(duì)于中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械企業(yè)的重要性是不言而喻的。同時(shí)，國(guó)外農(nóng)業(yè)機(jī)械企業(yè)看到了中國(guó)廣闊的農(nóng)業(yè)機(jī)械市場(chǎng)，紛紛在華投資建廠。步入21世紀(jì)的中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械工業(yè)將受到來(lái)自跨國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械公司的巨大生存壓力，以及數(shù)字化和產(chǎn)品、技術(shù)不斷創(chuàng)新的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。因此，全面應(yīng)用CAD技術(shù)是中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械工業(yè)發(fā)展過(guò)程中的必由之路，應(yīng)納入到各個(gè)農(nóng)業(yè)機(jī)械企業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略中。

二、CAD技術(shù)在我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用

1．二維交互式繪圖軟件在農(nóng)機(jī)企業(yè)應(yīng)用比較普遍，有一定的應(yīng)用基礎(chǔ)。目前，我國(guó)大多數(shù)有一定生產(chǎn)規(guī)模的農(nóng)機(jī)企業(yè)，如農(nóng)用動(dòng)力機(jī)械廠、拖拉機(jī)廠、收割機(jī)廠、水泵廠等都已不同程度實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)二維交互式繪圖和圖紙、圖表、文檔的計(jì)算機(jī)管理。使用軟件多為AutoCAD及一些國(guó)產(chǎn)的二次開(kāi)發(fā)增值產(chǎn)品，如北京英科宇公司的“機(jī)械工程師”、武漢天喻公司的“InteCAD”等，這些軟件一般都帶有標(biāo)準(zhǔn)件、常用件參數(shù)化圖庫(kù)，給農(nóng)機(jī)設(shè)計(jì)帶來(lái)了極大的方便。我國(guó)農(nóng)機(jī)工作者還利用ADs編程方法在AutoCAD上二次開(kāi)發(fā)出了聯(lián)合收割機(jī)割臺(tái)CAD系統(tǒng)。農(nóng)機(jī)企業(yè)CAD應(yīng)用已從單機(jī)使用向網(wǎng)絡(luò)環(huán)境使用方向發(fā)展。使用技巧也有較大提高，一般企業(yè)都培養(yǎng)了一大批既懂得農(nóng)機(jī)設(shè)計(jì)原理和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要求，又會(huì)使用CAD軟件的中青年農(nóng)機(jī)工程師。他們已能夠?qū)utoCAD這樣的二維繪圖軟件進(jìn)行一些高級(jí)專業(yè)定制和簡(jiǎn)單的二次開(kāi)發(fā)工作，已建立起企業(yè)自己的專業(yè)零部件圖庫(kù)、常用符號(hào)庫(kù)等。經(jīng)過(guò)十幾年的發(fā)展和積累，已使這些企業(yè)看到了CAD的廣闊前景，收到了一定的經(jīng)濟(jì)效益，使這些企業(yè)新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期平均縮短8～10個(gè)月。

2．三維參數(shù)化繪圖軟件在農(nóng)機(jī)行業(yè)嶄露頭角，顯示出巨大的優(yōu)越性。以PTC（Parametric．Technology Corporation）公司的Pro＼Engineer為代表的參數(shù)化設(shè)計(jì)和基于特征設(shè)計(jì)的三維實(shí)體造型設(shè)計(jì)軟件已在我國(guó)一些農(nóng)機(jī)企業(yè)開(kāi)始使用。此外，Auto desk公司的MDT軟件也被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械參數(shù)化實(shí)體造型、復(fù)雜曲面造型設(shè)計(jì)上，我國(guó)科技工作者也利用B樣條理論自主開(kāi)發(fā)出了犁體設(shè)計(jì)三維CAD系統(tǒng)PSCAD，以二階連續(xù)的樣板曲線和翻土曲線為初始網(wǎng)絡(luò)骨架，把自由曲面造型和可視化參數(shù)造型技術(shù)結(jié)合起來(lái)，可得到光順性較高的犁體曲面。農(nóng)業(yè)機(jī)械零部件中，有的復(fù)雜曲面較多，如犁體曲面、旋耕機(jī)旋刀、水泵葉輪、送料螺旋等；有的鈑金件較多，如機(jī)耕船船體、拋秧機(jī)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(shè)計(jì)，采用傳統(tǒng)手工設(shè)計(jì)方法和二維設(shè)計(jì)軟件，很難滿足精度要求，采用三維CAD設(shè)計(jì)系統(tǒng)，表達(dá)直觀、設(shè)計(jì)方便，并可直接指導(dǎo)CArP和CAM 進(jìn)行數(shù)據(jù)加工和模具制造。

3．CAD／CAE／CAM技術(shù)開(kāi)始在少數(shù)農(nóng)機(jī)企業(yè)中使用。具有廣闊市場(chǎng)前景在農(nóng)機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析方面，很多農(nóng)機(jī)科研機(jī)構(gòu)早在90年代初就采用高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，編制了大量農(nóng)機(jī)平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析和農(nóng)業(yè)粉體、流體物料的運(yùn)動(dòng)分析程序，用于對(duì)小型收割機(jī)進(jìn)行慣性力的平衡和曲柄滑塊撿拾機(jī)構(gòu)，插秧機(jī)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、圓盤式彈性丟秧機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和受力分析，土壤在犁體曲面上的運(yùn)動(dòng)分析，農(nóng)業(yè)顆粒物料在篩面和輸送板上的運(yùn)動(dòng)分析等。但是，真正在農(nóng)機(jī)行業(yè)使用CAD／CAE／CAM技術(shù)進(jìn)行農(nóng)機(jī)自動(dòng)化設(shè)計(jì)、工程分析和仿真、計(jì)算機(jī)輔助自動(dòng)化制造，則是近年才剛剛起步。主要是一些CAD基礎(chǔ)較好的企業(yè)，在三維CAD（如ProE，MDT）基礎(chǔ)上，采用第三方產(chǎn)品如（有限元分析和優(yōu)化軟件）、Dynamic Designer（機(jī)械運(yùn)動(dòng)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(jìn)行工程分析和輔助制造，對(duì)一些大型農(nóng)機(jī)（如四輪農(nóng)用運(yùn)輸車）和高精度要求的復(fù)雜曲面零件（如水泵葉輪）進(jìn)行CAD／CAM／CAE技術(shù)應(yīng)用。另外，我國(guó)農(nóng)機(jī)工作者在國(guó)外CAD／CAM／CAE軟件的用戶化和二次開(kāi)發(fā)方面也做了大量的工作。

三、CAD技術(shù)在我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械中的發(fā)展趨勢(shì)

1．CAD技術(shù)在我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用范圍將更加廣泛。CAD技術(shù)在我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械中將向深度和廣度同時(shí)發(fā)展。在應(yīng)用方面，目前多農(nóng)機(jī)企業(yè)也只是把CAD作為一個(gè)繪圖工具，企業(yè)應(yīng)用中缺乏對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)方法的研究。隨著農(nóng)機(jī)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)的增強(qiáng)，一些大中型企業(yè)逐漸引進(jìn)既懂農(nóng)機(jī)設(shè)計(jì)又懂計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的高級(jí)復(fù)合型人才。農(nóng)機(jī)企業(yè)的CAD應(yīng)用水平向三維造型設(shè)計(jì)、共享產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)、CAD/CAE/CAPP/CAM集成等深層次應(yīng)用方面發(fā)展將成為可能。另外，我國(guó)農(nóng)機(jī)企業(yè)一般采用國(guó)外或國(guó)內(nèi)機(jī)械CAD通用平臺(tái)，但設(shè)計(jì)效率低下。隨著開(kāi)發(fā)具有全部農(nóng)業(yè)機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)件和通用件庫(kù)，常用農(nóng)機(jī)零件庫(kù)，動(dòng)力機(jī)械參數(shù)庫(kù)，典型農(nóng)機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算向?qū)K的農(nóng)機(jī)CAD通用平臺(tái)的開(kāi)發(fā)，CAD技術(shù)在我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用范圍將在農(nóng)業(yè)機(jī)械、農(nóng)業(yè)工程領(lǐng)域全面應(yīng)用，如CAD在飼料廠設(shè)計(jì)、園藝設(shè)計(jì)、園林規(guī)劃設(shè)計(jì)等領(lǐng)域的應(yīng)用。

2．智能CAD技術(shù)將在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中起到重要的作用。智能CAD設(shè)計(jì)是一個(gè)含有高度智能的人類創(chuàng)造性活動(dòng)領(lǐng)域，CAD系統(tǒng)將引入知識(shí)工程，從而產(chǎn)生智能CAD 系統(tǒng)，智能設(shè)計(jì)和基于知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)的工程是出現(xiàn)在產(chǎn)品處理發(fā)展過(guò)程中的新趨勢(shì)。在運(yùn)用知識(shí)化、信息化的基礎(chǔ)上，建立基于知識(shí)的設(shè)計(jì)倉(cāng)庫(kù)，它能及時(shí)準(zhǔn)確地向設(shè)計(jì)人員提供產(chǎn)品開(kāi)發(fā)所需的信息與幫助，利用Web機(jī)制，可以實(shí)現(xiàn)信息共享與交換，解決了產(chǎn)品設(shè)計(jì)中對(duì)知識(shí)的需求的問(wèn)題。智能CAD是CAD發(fā)展的必然方向。智能CAD軟件采用動(dòng)態(tài)導(dǎo)航技術(shù)，用戶甚至?xí)X(jué)得設(shè)計(jì)過(guò)程中有一位同事在指點(diǎn)提示，用戶的設(shè)計(jì)工作就是在與這位同事的交流中完成的?，F(xiàn)代CAD技術(shù)正在沿著信息集成過(guò)程集成企業(yè)集成的道路發(fā)展。智能CAD是一種由多個(gè)智能體（或稱專家系統(tǒng)）與多種CAD功能模塊有機(jī)集成的支持產(chǎn)品設(shè)計(jì)的復(fù)雜系統(tǒng)。在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中引入智能技術(shù)，可以解決農(nóng)業(yè)機(jī)械企業(yè)中重復(fù)性設(shè)計(jì)多、信息資源利用率低的難題，縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和應(yīng)用前景。

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