CAD技术在矿山机械设计与制造中的应用及其前景

omabokeym

摘要：计算机在很多领域中被广泛地应用与推广，为很多技术工作带来了极大的优越性。尤其在机械设计与制造行业中，计算机技术使用广泛，特别是CAD技术的新突破，促进了机械设计与制造领域中的科技创新与进步，使得CAD技术应用在机械设计制造行业更加的精密与完善。在矿山机械设计和制造的过程中，将CAD技术融于矿山机械设计，使得矿山机械设计技术进一步直观化与精确化，CAD辅助设计与制造技术应用进行研究有着非常重要的意义。
关键词：矿山机械；CAD技术；应用
1、CAD技术及软件功能
1.1 CAD技术
CAD绘图软件从大的角度来说属于是一个完整的体系，它主要包括两个部分，即计算机辅助软件设计、计算机辅助硬件系统。其中，计算机辅助软件设计属于CAD的核心部位。对于CAD绘图软件而言，它主要具备四大功能，即绘图功能、管理功能、图形管理功能以及分析及文字编辑、处理功能等。所以，CAD软件不仅能够对图形进行处理，同时能够进行有限元、文字等编辑。因此，在矿山机械设计中引进CAD技术能够缩短产品研发周期，提高产品质量。
1.2 CAD软件功能
目前Auto-cad软件开发出了平面图形处理的二维cad和立体图形处理的三维cad图形处理模块，用户可根据各自的需要对图形进行设计与处理。软件提供了二维平面绘图、绘图辅助工具、图形编辑、文字书写与修改、尺寸标注及计算、图层管理、三维图形绘制、网络共享、数据交换等多种功能，使用时根据用户的特殊需要选取不同功能进行工作，操作极为方便。
2、在矿山机械设计和制造中CAD技术的作用
在机械设计和制造领域中进行CAD技术的应用，可以实现产品更为先进的设计以及更好的使用过程，在CAD技术中，三维立体图形可以进行非常生动的体现，这个过程能够帮助设计人员将注意力更多的放在设计产品的过程上，也能帮助其更进一步深入设计的过程，从而实现更有效的对外的交流和展示。在进行新机械设计的过程中，CAD技术可以实现对已有的零件的信息进行继承，因而在设计的过程中，就只需要补充个别零件的信息即可，这样系统就能够自动的将设计方案输出出来。在节省时间的同时也能够提高整体的工作效率。
2.1使工作量减轻，设计周期缩短。将CAD技术应用于机械设计和制造过程中，可以将原有的复杂结构转换为简单明了的状态，使机械的相关设计及技术人员的工作强度得以降低，使设计周期得以缩短，设计以及制造的效率得以提升。
2.2设计零件的过程更为方便。CAD技术不仅能够在装配过程中对新零件进行设计，也能够依据其相邻零件的形状和位置来实现新零件的设计，可以使零件间的配合的精确度得到确保，因为单独设计导致装配失败的情况可以得以避免。
2.3修改零件的过程更为方便。如果在装配时发现需要对零件进行修改，则可以使用CAD中的相关命令进入修改零件的环境中，就可以实现零件修改的过程。操作过程方便简单。
3、CAD技术在矿山机械设计中的应用
3.1实现一体化设计和模块化设计
在计算机之中，产品模型可以直接进入CAPP系统之中，并且给予NC编程和工艺规划，从而使得加工代码可以直接进入NC机床，通过对CAD技术的应用使得设计和制造有效地连接在了一起，从而使矿山机械的开发周期大大缩短。利用有限元法来进行数值计算，对于矿山机械结构件进行复杂工况下的模拟，可以更好地对其进行动力分析和静力分析，然后再依据分析的结果对于机械结构加以优化，从而保证设计和制造的质量。
3.2零件实体建模与生成装配图
矿山机械设计时不但会设计到零件的材料问题、零件的基本尺寸、公差等。常规的设计方法虽然能够满足设计要求，但是对于新产品周期较长，已经不能够适应矿山机械设计软件的要求。然而，利用CAD软件则能够通过多种建模软件，如表面模型、线框模型以及实体模型等完成机械设计的基本体系。因此，对于一些结构相对简单的零件则能够通过二维画图软件即能够完成。而对于结构复杂的零件则能够完成实体建模。待软件计算、建模完成之后，通过CAD软件能够对相关零件进行装配，并且在装配过程中发现零件可能存在的问题，如约束、限位、干涉等，从而提出合理性改进措施。此外，利用CAD软件还能够控制零件之间的精度，分析不同零件之间的公差等，从而缩短机械零件设计周期，能够有效地降低研发成本，提高企业的经济效益。
3.3实现可靠设计与优化设计
在对煤矿机械进行设计的过程中，也可以通过对CAD技术的应用，同时也可以有效地实现可靠设计以及优化设计，应该在规定时间以及条件下，而对规定的功能进行完成，也可以I通过对CAD技术的有效应用，可以在矿山机械进行设计时进行多次试验，CAD技术对于矿山机械的模拟，也可以把种种设计参数进行确定，推动设计出的矿山机械较为可靠。
4、CAD技術未来的发展前景
随着计算机技术的发展与进步，CAD技术也相应的得到飞速的发展，通过CAD技术在实际机械设计中的设计讨论，CAD技术在今后的一段时期将会朝着集成化、智能化、绿色化以及网络化方向发展，系统的实用性以及实际操作的便捷性也会相应提升，成本价格会逐步下调。
CAD技术软件如果只是单纯的提供图形绘制和编辑修改工具模块，那么在实际的工作过程中会因为操作复杂而“难以上手”从而导致设计人员工作效率的下降，并且在实际的工作中可能会由于操作困难而导致图形绘制出现偏差和错误，不利于设计工作的进行。因此，CAD技术在未来发展过程中需要重点注意智能化发展，以完整的模块功能代替繁琐的编辑技巧，更方便设计工作图形绘制的进行。
虚拟现实技术已经在CAD技术中有着初步的尝试，虚拟现实使得设计师可以在一个虚拟的现实中进行机械设计，可以方便检测设计对象的舒适度、方便程度等。虚拟技术一旦实现，便使得机械设计的产品在投入生产之前便发现其可能存在的问题，便于对问题进行解决，极大地节约了成本，因此虚拟制造、虚拟工厂、动态企业联盟将成为CAD技术在电子商务时代继续发展的一个重要方向。
5、结束语
将CAD技术有效地应用于矿山机械设计制造之中，不仅仅能够使矿山机械设计制造的效率得到有效提高，同时也能够更好地保证矿山机械设计制造的精准度，从而使得我国矿山机械设计制造取得更好的发展。
参考文献：
[1]谈论我国矿山机械的创新与发展[J].吴义珍.科技创新导报.2018（01）.
[2]矿山机械制造设计技术相关问题探析[J].孙梗.黑龙江科技信息.2017（02）.
[3]基于机械制图与机械CAD应用环节协调分析[J].冉书明.内燃机与配件.2016（11）.
（作者单位：鄂尔多斯市天地华泰采矿工程技术有限公司）