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0 引言
CAD/CAE/CAM即计算机辅助设计/计算机辅助工程/计算机辅助 制造，是计算机技术与数值计算、机械设计、制造技术相互结合与渗透的一门综 合性应用技术。它不仅改变了人们设计、制造产品的常规方式，充分发挥了设计 人员的创造性，同时，还可以大大提高企业的管理水平和市场竞争力。 CAD/CAE/CAM技术在航空航天、汽车、造船、机床制造等领域的应用已比较成熟 ，但是在国内农机行业的应用还处于发展阶段。
气吹式排种器是一种性 能良好的排种方式，排种轮是其关键零件。笔者曾参与研制了气吹式精密播种装 置并对排种轮的型孔形式进行了研究，发现椭圆锥型孔的排种杂交水稻的均匀性 高，空穴率低。 本文以气力排种轮为例，对CAD/CAE/CAM技术进行了初步研究。
1 排种轮CAD/CAE/CAM系统组成
排种轮CAD/CAE/CAM系统要完成其 功能，必须具有硬件系统和软件系统两个方面的保证，其系统组成如图1所示。 硬件系统有计算机及其外围设备和加工设备组成，如主机、存储器、输入输出设 备和NC机床等;软件系统通常有支程序及相关文档，包括系统软件、支撑软件和 应用软件。支撑软件是CAD/CAE/CAM系统的核心，一般包括二维绘图软件 (AutoCAD)、数据库管理软件(ORACLE, FOXPRO等)、CAD软件(Pro/E, UG, SOK丁 DWORKS, CAXA,CATIA，IDIAS等)、CAE软件(ANSYS, NASTRAN,ABAQUS,ADINA, SAP 等)、CAM软件(UG,MasterCAM,Pro/E, CATIA, CIMATRON等)。在本项研究中，排 种轮CAD软件采用Pro/E, CAE软件采用ANSYS,CAM软件采用MasterCAM。
2 排种轮CAD/CAE/CAM技术应用
2.1 排种轮的计算机辅助设计 (CAD)
采用Pro/E软件进行排种轮的CAD设计。该软件是美国PTC公司1989 年开发的三维CAD/CAF/CAM软件，尤其以其强大的CAD功能著称。它以单一数据、 参数化、基于特征、全相关性和工程数据再利用等改变了传统的工程设计理念， 是非常普及的一个系统。
笔者设计制造的气力播种试验装置基本结构， 如图2所示。
排种轮主要参数为:椭圆锥型孔锥角50°，孔深lOmm;椭圆展开图大端长轴 19.3mm,短轴13.3mm;推种槽宽1.5mm,深2mm;每周共有10个型孔均匀分布在外径为 106mm的排种轮上。采用Pro/E软件建立排种轮的3D模型，如图3所示范。
2.2排种轮的计算机辅助工程(CAE)
CAE的核心技术是有限元理 论和数字计算方法，用计算机辅助求解复杂工程和产品的力学性能及结构性能的 优化设计等问题。采用ANSYS软件对排种轮进行CAF分析，该软件由美国ANSYS公 司于1970年研究开发，是一个融结构、热、流体、电磁、声学于一体的大型通用 有限元分析软件。ANSYS分析工程问题的基本流程包括前置处理、解题程序和后 置处理等。
为了对排种轮进行CAE分析，先将Pro/E建立的3D几何模型导 入CAE软件ANSYS,单元类型采用SOLIDE45 3D结构实体单元，如图4所示(为六面体 8节点单元，可退化为三棱柱6节点或四面体4节点单元)。适当控制网络等级，采 用自由网格划分方法，最后建立的排种轮有限元模型如图5所示。其共具有22091 个节点和93758个元素。结合材料特性、几何条件、外力和边界条件等可以对排 种轮进行相关的CAE分析、计算和优化设计，以提高产品性能，缩短设计周期。
2.3 排种轮的计算机辅助制造(CAM)
广义的CAM指利用计算机辅 助完成从生产准各到产品制造整个过程的活动，而狭义的CAM通常指数控(NC)加 工，其输入信息是零件的工艺路线和工序内容，输出信息是刀具加工时的运动轨 迹(刀位文件)和数控程序。由于普通机床难以加工排种轮的椭圆锥型孔，考虑用 数控机床(或加工中心)进行加工，采用CAM软件MasterCAM进行NC编程。
MasterCAM软件是美国CNC Sofitware INC公司1981年所研制开发的 CAD/CAM系统，特别以其强大的CAM加工功能闻名于世，是工业界和学校广泛采用 的软件系统。MasterCAM可以直接读取Pro/E建立的排种轮3D实体模烈。设定毛坯 大小及其中心与系统坐标系原点重合，工艺分析采用粗精铣削加工。
编制的刀具路径如下:
型孔曲面挖槽粗加工(M4.40 平刀)—曲面等高 外形精加工(M4.40平刀)—刀具路径复制平移—曲面流线精加工 (M.400平刀)—刀具路径复制平移—曲面流线精加工(M2.00平刀) —刀具路径复制平移—螺旋式渐降斜插外形铣削(M1.00平刀〕 —刀具路径复制平移。
这样就可以完成轴向一排椭圆锥型孔的加工 ;通过分度头的分度，即可以完成加工周向多排孔。
3 结论
本文 分别利用CAD, CAE, CAM软件建立了排种轮的3D实体模型、有限元模型和数控加 工编程，以此为例说明了CAD/CAE/CAM技术在农机设计制造中的应用。事实表明 ，这些技术将成为今后研究农业机械问题的重要方法。
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