農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計中CAD繪圖技術(shù)的應(yīng)用探究

沈 惠

（江蘇省江陰中等專業(yè)學(xué)校徐霞客校區(qū)，江蘇 無錫 214407）

CAD的全稱為AutoCAD，是一個專業(yè)繪圖設(shè)計軟件，可以用于繪制二維制圖和基本三維設(shè)計，廣泛應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計、工業(yè)制圖等方面，能有效地提高設(shè)計者工作效率。設(shè)計農(nóng)業(yè)機(jī)械圖紙，對圖紙精度要求很高，常規(guī)設(shè)計軟件不能滿足其應(yīng)用要求，而通過應(yīng)用CAD繪圖技術(shù)，可提高產(chǎn)品圖紙設(shè)計精度。因此，在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備設(shè)計中，設(shè)計人員應(yīng)著重發(fā)揮CAD繪圖技術(shù)優(yōu)勢，進(jìn)而提升農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計效率和質(zhì)量。

1 CAD繪圖技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計中的優(yōu)越性

1.1 提高農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計效率

計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)可以利用計算機(jī)輔助設(shè)計中的數(shù)學(xué)建模，大大縮短農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計周期，提高農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計工作效率。合理使用CAD技術(shù)有利于提升所設(shè)計農(nóng)業(yè)機(jī)械的精準(zhǔn)性，達(dá)到新時期農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)展的實(shí)際需求。設(shè)計人員可通過CAD技術(shù)繪制相應(yīng)的農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品圖紙后，把文件修改為任意格式，確保圖紙能夠根據(jù)格式轉(zhuǎn)換導(dǎo)入到其他軟件內(nèi)。采用CAD技術(shù)能夠把零件合理用于裝配環(huán)境內(nèi)，設(shè)計人員開展設(shè)計時可參考其他零件大小，確保各零件之間相互銜接，提高農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量。利用三維模型對農(nóng)業(yè)機(jī)械零件實(shí)施分解，特別是比較復(fù)雜的零件，通過CAD計數(shù)逐步優(yōu)化零件構(gòu)造，達(dá)到設(shè)計裝配原理需求，促使農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)便捷化設(shè)計[1]。

1.2 提高農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計精度

農(nóng)業(yè)機(jī)械加工設(shè)計中的機(jī)械制圖需要高精度繪圖，而傳統(tǒng)機(jī)械制圖方式則存在著很大誤差。但是，CAD繪圖技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械繪圖中的應(yīng)用，具有較高的精度，人工繪制無法比擬。在具體設(shè)計過程中，可以保障農(nóng)業(yè)機(jī)械部件精度達(dá)到相關(guān)要求，切實(shí)滿足當(dāng)代農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，提高農(nóng)業(yè)機(jī)械整體設(shè)計質(zhì)量。

1.3 高效輔助農(nóng)業(yè)機(jī)械部件設(shè)計

利用CAD繪圖技術(shù)可以通過仿真方式對新產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計，且還可以參考鄰近部件位置和狀況進(jìn)行設(shè)計，從而有效地避免了由于產(chǎn)品獨(dú)立設(shè)計而造成的裝配誤差，使得農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計工作更方便、快捷。利用CAD繪圖技術(shù)，還可以將整個設(shè)計流程以3D形式展示出來，并以動畫形式展示其工作原理。在組裝農(nóng)業(yè)機(jī)械過程中，將簡單部件進(jìn)行分析，將其分解為幾個基本部件，再將其進(jìn)行三維建模，最終形成完整零件。對于復(fù)雜零件，可以從二維結(jié)構(gòu)中確定其剖面輪廓，再在三維空間內(nèi)轉(zhuǎn)動，形成新基體，通過一系列計算，確定該部件外形，再由該部件運(yùn)動部件進(jìn)行仿真，并根據(jù)該部件運(yùn)動特性，檢測零件設(shè)計是否符合要求[2]。

1.4 減少農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計時間

在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計中，利用CAD繪圖技術(shù)進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以減少1/3的時間，大大提高產(chǎn)品設(shè)計效率和生產(chǎn)率。同時，利用CAD繪圖技術(shù)進(jìn)行新型機(jī)床開發(fā)與設(shè)計，僅需要對其部分零件進(jìn)行再設(shè)計、加工，而大多數(shù)零件的設(shè)計仍將沿用既往資料，從而使設(shè)計效率提高3～5倍。CAD繪圖軟件系統(tǒng)具有高度可變性，可以通過對其進(jìn)行快速重組，獲得一種新型農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品。

2 農(nóng)業(yè)機(jī)械CAD繪圖技術(shù)工程設(shè)計實(shí)踐

2.1 農(nóng)業(yè)機(jī)械優(yōu)化設(shè)計

在農(nóng)業(yè)機(jī)械工程設(shè)計中，應(yīng)先檢查農(nóng)業(yè)機(jī)械系統(tǒng)各個方面，再以信息資料為載體，從中選出一種最有效的方案，以適應(yīng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械各種設(shè)計要求。在一般農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計中，如果沒有特別條件，必須嚴(yán)格按照設(shè)計規(guī)范和設(shè)計理論進(jìn)行設(shè)計，最終獲得設(shè)計實(shí)時數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計技術(shù)雖有合理設(shè)計環(huán)節(jié)，但其應(yīng)用領(lǐng)域很狹窄，僅適用于某些舊式農(nóng)機(jī)，不能適應(yīng)新產(chǎn)品的使用[2]。然而，CAD繪圖技術(shù)則是通過對傳統(tǒng)的設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化，采用多種優(yōu)化技術(shù)來擴(kuò)展農(nóng)機(jī)的應(yīng)用范圍，增加農(nóng)業(yè)機(jī)械適用品種，為農(nóng)業(yè)機(jī)械工程設(shè)計工作提供多種數(shù)據(jù)和信息支撐。設(shè)計中利用計算機(jī)，即可在最短時間內(nèi)，找到所有需要的部件，再按下相應(yīng)指令，屏幕上即可顯示出具體操作步驟[2]。

2.2 農(nóng)業(yè)機(jī)械綠色設(shè)計

為了保證農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計品質(zhì)與水準(zhǔn)，設(shè)計師在進(jìn)行設(shè)計之前，必須對產(chǎn)品環(huán)境進(jìn)行深入研究，以達(dá)到國內(nèi)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，并降低設(shè)備的能耗。另外，在進(jìn)行農(nóng)業(yè)機(jī)械環(huán)保設(shè)計時，必須對環(huán)保指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格控制，選用最先進(jìn)科學(xué)方法，以達(dá)到節(jié)能降耗目的。在農(nóng)業(yè)機(jī)械整體設(shè)計中，對物料進(jìn)行回收或采用拆裝方法，可達(dá)到提高效率、節(jié)約能源的目的[3]。例如，雷沃農(nóng)業(yè)機(jī)械制造公司基于綠色理念，應(yīng)用CAD軟件具有一定成本控制功能，能在最短時間內(nèi)指導(dǎo)使用者熟悉軟件設(shè)計流程及步驟。作為CAD繪圖技術(shù)重要評估決策系統(tǒng)，其主要作用是在仿真活動結(jié)束后，為農(nóng)業(yè)機(jī)械的后續(xù)制造提供大量資源和資料，改善單元受力控制能力和優(yōu)化系數(shù)，提升農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計質(zhì)量，減少所用設(shè)計費(fèi)用，以提高農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品穩(wěn)定性和可靠性。

2.3 農(nóng)業(yè)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計

目前，我國農(nóng)業(yè)機(jī)械品種越來越多，其結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜，必須采用先進(jìn)控制技術(shù)，以保證農(nóng)業(yè)機(jī)械定位精度。農(nóng)業(yè)機(jī)械由傳動系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)和操縱系統(tǒng)組成。基于CAD繪圖技術(shù)，對影響農(nóng)機(jī)產(chǎn)品品質(zhì)的內(nèi)外因素進(jìn)行有針對性的研究，找出這些因素和問題間的內(nèi)在關(guān)系，并運(yùn)用計算機(jī)輔助設(shè)計方法來解決這些問題。同時，農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計人員要建立完善的評價體系，公平公正地評價產(chǎn)品外觀和品質(zhì)，并使系統(tǒng)設(shè)計合理符合規(guī)范[4]。在CAD繪圖技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)上，建立三角形、方形、球形、柱形、錐形和棱臺等不同模型。因此，在進(jìn)行設(shè)計時，必須對數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)化，并對其進(jìn)行仿真，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。另外，CAD繪圖技術(shù)將農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計中建模技術(shù)和軟件技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來，更有利于提高農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計水準(zhǔn)[5]。

3 農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計中CAD繪圖技術(shù)應(yīng)用策略

3.1 CAD繪圖技術(shù)設(shè)計農(nóng)業(yè)機(jī)械模型

CAD繪圖技術(shù)是實(shí)現(xiàn)造型的關(guān)鍵，以立體和曲面的技術(shù)形式來輔助機(jī)械設(shè)計。模型形式多種多樣，所有簡單圖形都可用來進(jìn)行CAD繪圖技術(shù)建模。當(dāng)然，在結(jié)構(gòu)復(fù)雜的農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計中，為了適應(yīng)結(jié)構(gòu)多樣化、層次化和復(fù)雜化需求，可采用布爾算法實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的合理排列和組合。CAD繪圖技術(shù)是一種靈活、可調(diào)技術(shù)，其可以根據(jù)特定機(jī)械設(shè)計要求，對農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計內(nèi)容進(jìn)行再計算，從而得到理想機(jī)械結(jié)構(gòu)。在機(jī)械設(shè)計中進(jìn)行建模，既可以為機(jī)械設(shè)計提供理論基礎(chǔ)，又可以解決許多機(jī)械設(shè)計問題[6]。例如，在鋼框架結(jié)構(gòu)CAD造型設(shè)計中，機(jī)械設(shè)計者將試驗(yàn)設(shè)計參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計，可依據(jù)設(shè)計參數(shù)來決定初步設(shè)計方案。在農(nóng)業(yè)機(jī)械建模過程中，對產(chǎn)品零件進(jìn)行機(jī)械設(shè)計，結(jié)合模型數(shù)據(jù)，以求出最優(yōu)的機(jī)械設(shè)計計劃。將CAD模型引入到農(nóng)業(yè)機(jī)械模型結(jié)構(gòu)中，參照相似模型的零件和機(jī)械設(shè)計知識，設(shè)置具體農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計數(shù)據(jù)，完成3D模型建模，進(jìn)而提升農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計效率。

3.2 農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計中應(yīng)用CAD繪圖技術(shù)方法

分析CAD繪圖技術(shù)與農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計關(guān)系，主要從零件角度考慮。在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計過程中，必須對基礎(chǔ)零件進(jìn)行重新組合、組合，形成全面、系統(tǒng)、科學(xué)的設(shè)計方案[7]。CAD繪圖技術(shù)在實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計時，具有編輯作用。機(jī)械設(shè)計師只要按照預(yù)先設(shè)計好的設(shè)計圖，使用CAD繪圖技術(shù)編輯功能將這些零件重新組合起來，就可以得到一種全新農(nóng)業(yè)機(jī)械結(jié)構(gòu)。一些農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計中，零件種類繁多，而且零件排列和組合非常復(fù)雜。利用CAD繪圖技術(shù)對零件進(jìn)行轉(zhuǎn)動，將零件進(jìn)行再組裝，即可得到新零件，并根據(jù)新零件機(jī)械設(shè)計，得到新三維結(jié)構(gòu)，從而使機(jī)械設(shè)計方案更加科學(xué)，達(dá)到改善農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量的目的。另外，在機(jī)械設(shè)計方案編輯中，還可合理地運(yùn)用CAD軟件開發(fā)體系，從平面設(shè)計、立體設(shè)計、曲面設(shè)計、數(shù)據(jù)分析等方面對設(shè)計方案進(jìn)行優(yōu)化[1]。

3.3 CAD繪圖技術(shù)與CAE軟件整合應(yīng)用

農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計方面，CAE軟件主要應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化、機(jī)械方案對比及設(shè)計方案分析中。通過CAE分析，使機(jī)械設(shè)計方案更加科學(xué)、合理及規(guī)范。將CAD繪圖技術(shù)和CAE技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來，以CAD繪圖技術(shù)為基礎(chǔ)，對CAD繪圖技術(shù)進(jìn)行分析，即可確保農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計工作順利進(jìn)行[8]。農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計工作者應(yīng)積極運(yùn)用CAD繪圖技術(shù)，并不斷地學(xué)習(xí)和熟練運(yùn)用此技術(shù)，充分發(fā)揮其在機(jī)械設(shè)計中的作用，即可拓展三維CAD繪圖技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計中的發(fā)展空間，逐步朝著規(guī)范化、智能化方向發(fā)展。在應(yīng)用三維CAD繪圖技術(shù)時，應(yīng)注重與實(shí)際設(shè)計要求的有機(jī)結(jié)合，以保證三維CAD繪圖技術(shù)的正確設(shè)計，使其在機(jī)械設(shè)計中得到最大程度的體現(xiàn)。

4 CAD繪圖技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用發(fā)展趨勢

4.1 農(nóng)業(yè)機(jī)械全過程優(yōu)化

在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計中，應(yīng)綜合各方面因素，從各種選擇中選出最優(yōu)方案，以使其滿足農(nóng)機(jī)設(shè)計的特定需求。一般情況下，應(yīng)根據(jù)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計理論、規(guī)范要求等進(jìn)行設(shè)計，建立相應(yīng)數(shù)學(xué)模型，利用計算機(jī)進(jìn)行計算。在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計中，存在一定優(yōu)化問題，但是，由于應(yīng)用領(lǐng)域限制，很難滿足新時代農(nóng)業(yè)機(jī)械需求。此種形勢下，便需要應(yīng)用CAD繪圖技術(shù)全流程優(yōu)化功能，實(shí)現(xiàn)前后處理，得到滿意優(yōu)化效果，為農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計提供了許多技術(shù)支撐。例如，在一臺農(nóng)機(jī)上，對所用機(jī)器進(jìn)行一次設(shè)計，可以自動地列出并發(fā)現(xiàn)待識別的指令，再單擊相應(yīng)命令，彈出詳細(xì)說明。通過動態(tài)控制方式，可以實(shí)現(xiàn)全流程的展示，在需要修改部件時，單擊命令指令，便可以進(jìn)入相應(yīng)的農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計編輯環(huán)境[9]。

4.2 農(nóng)業(yè)機(jī)械智能優(yōu)化

CAD中智能化技術(shù)的應(yīng)用一直是一個熱門話題，傳統(tǒng)智能算法在運(yùn)行效率、運(yùn)行質(zhì)量等方面都有待提高[10]。近年來，隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，智能算法的性能不斷提高，將智能算法和CAD繪圖技術(shù)相結(jié)合，可以在農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的設(shè)計中建立新的農(nóng)業(yè)CAD知識庫。首先，要準(zhǔn)確地理解農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計需求，才能做出更為高質(zhì)量的農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品。其次，了解CAD智能云計算平臺用戶參數(shù)，采用分布式方法進(jìn)行上傳。在數(shù)據(jù)挖掘中，有遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法及 K算法等。智能設(shè)計就是運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)對產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，并對其進(jìn)行改進(jìn)。農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品的實(shí)施基于CAD設(shè)計成果與機(jī)加工相結(jié)合產(chǎn)物，把產(chǎn)品設(shè)計應(yīng)用到實(shí)踐中。

5 結(jié)束語

綜上所述，CAD繪圖技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用還處在快速發(fā)展階段。目前，CAD繪圖技術(shù)已經(jīng)被廣泛地運(yùn)用到農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計中，大大提高了農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計水平，減少農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品開發(fā)和設(shè)計周期。CAD繪圖技術(shù)是一種顛覆了傳統(tǒng)設(shè)計的技術(shù)，從其使用程度可以較為客觀地反映農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計水平。因此，在日后農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計中要充分利用CAD繪圖技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，借助CAD技術(shù)，提高產(chǎn)品功能性，降低生產(chǎn)成本，助推農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計的發(fā)展。