摘要：結合幾個應用實例，著重闡述了CAD在加工中心及柔性線方案設計中應用的重要性、必要性、優越性及發展前景。
    關鍵詞：CAD；FMS；加工中心；方案設計  

　　本文中所指的方案設計主要指的是應用工程的方案設計(也包括項目投標過程中的方案設計)。加工中心和柔性線都是用于多品種加工的。其特點是零件品種多、工序變化大，方案設計的工作量比一般組合機床大得多。采用傳統的人工設計方法，要花費大量的人力和時間，在要求的時間內往往難以完成。如果引入CAD技術，發揮其特長，效果就非常顯著。在這方面，我們作了一些工作并進行了初步的應用嘗試。

　　首先，根據實際需要，歸納整理了一些加工中心和柔性線方案設計中常用的機床、刀具、工具、托板、有軌小車、無軌小車、滾道、清洗機及切削用量等的相關數據和圖形，建立了部分的圖庫、數據庫及數學模型。在此基礎上，我們將這些成果作了初步的應用嘗試，取得了很好的效果。現舉兩個例子介紹如下：

　　例1：我所為鞍山熱工儀表廠提供了一臺加工中心K6307，用于加工49種不同的閥體。這些閥體有7種不同的通徑，4種不同的壓力，尺寸變化較大。49種閥體的通徑和壓力見表1。

表1　閥體分類表

　　機床加工哪種閥體完全取決于訂貨，因此在生產過程中品種更換非常頻繁。有時一種閥的訂貨量只有幾件，而在每次更換品種時都需要更換或調整夾具、刀具、程序等，它們的工序圖、加工示意圖、夾具調整圖等必須完備、清晰，才能保證操作人員順利地進行工作。由于有49種不同的零件，設計工作量很大。我們引入了CAD技術，按實際的需要先作出各種模塊，再畫出各種零件所需要的夾具調整圖和加工示意圖。所需的時間大大縮短，而圖的質量卻大大提高。
　　1)畫出各種零件的工件工序圖(圖1)

　2)畫出夾具調整圖(圖2)

該圖表示了在加工閥體JP40-50時所選用的夾具為21組夾具。每個夾具上可裝兩個零件。所選定的調整墊為2146(墊高32.392)，并將兩端定位的V形塊調整到離夾具邊66.5處。該21組夾具可用于通徑40和50的三通閥體(共8種)。該圖還說明了在加工該閥體時CNC應調出的零件程序號為3-50-40。操作人員將按此圖選擇并調整夾具。如果更換品種，只需更換調整墊，并改變定位的V形塊到夾具邊的距離即可實現。
　　3)畫出加工示意圖
　　第4序 倒角(見圖3)。

　　圖中所示為49種零件中的一種(閥體JP40-50)，50通徑的三通閥體，壓力為4MPa，采用三個法蘭外圓定位，圖中粗實線所示為要求加工的面和孔，并注明了要加工的尺寸和公差。
　　本序采用的是專用倒角刀，其刀頭的位置可調量很大。在加工各種不同的閥體時可按加工示意圖標明的尺寸調出(包括刀尖端外伸尺寸和刀尖到刀桿中心的尺寸)。由于此刀是供許多零件使用的，所以工人將按此尺寸調刀。

第7序 銑螺紋
　　對于大螺紋，在FMC上通常采用螺紋梳刀加工，如圖4所示，用一把30的梳刀通過行星銑的方法可以銑出各種不同直徑的螺紋(在圖中為M64×1.5)，其刀具中心走的軌跡如圖中左圖所示，分1～5段。第一段刀具從孔中心橫向進給到R30.688處，第二段在90°區域內進給到R32.212處，此時已經完成了刀具的切入，第三段在360°的范圍內完成行星銑一周，第4、5段為退出。由于螺紋梳刀是一種新型刀具，為了便于操作人員和現場技術人員理解程序，所以畫出此刀的循環圖。 

　　由于每種零件有鑄鐵、鑄鋼、不銹鋼等四種不同的材料，所以圖中都填有幾種不同的切削用量。
　　以上圖紙共設計了49套，每種零件一套，每套十幾張，共700余張，受到用戶廠操作人員的好評。如果采用傳統的方法來設計，需要幾倍甚至十幾倍的時間才能完成，圖紙的質量也相對較差。
　　例2：為重慶某廠設計的柔性生產線方案。
　　該廠要求用一條柔性生產線加工6種不同的變速器殼體。該生產線需用14臺立式加工中心和2臺臥式加工中心組成。由于參加投標的大多是國外廠商，用戶對標書的方案要求比較高，要求畫出每臺機床、每種零件、每次安裝的方案圖(見圖5～7)。#p#分頁標題#e#

　　圖5及圖6所示為某一種零件在某臺加工中心上加工的示意圖。該圖表示了在該臺機床上加工的部位、尺寸和精度、定位方法和選用的刀具等等。對于該柔性線中的16臺機床，6種減速器而言，這樣的圖需100張左右(有的工序較長，一張圖畫不下，例如圖5)。對于圖中所示刀具的切削參數則需另一張表格表示。例如圖5所示加工內容的參數在表2中給出。

表2　加工時間計算表

　　通常項目招標的時間一般都很短，在短時間之內用人工的方法作出大量的這樣的圖紙是不可能的。而我們用CAD作的方案在眾多投標單位中名列前茅，并且達到與國外廠商相同的水平。
　　最近我們又為某汽車廠作了一條加工減速器殼體總體的FMS方案，也受到用戶廠的好評。
　　我們在這方面所做的工作，只是一種初步的應用，大部分資料、數據以及經驗是在實際工作中積累起來的，基礎工作也是在實際應用中逐步進行的，更進一步的應用還有待于做大量的工作之后才能實現。為此我們要完善各種數據庫、圖庫，充實基礎部分，開發各種管理軟件，按照不同需要調用各種模塊，提高設計的自動化程度。其目標就是要在類似的應用工程中充分地利用CAD技術，加快設計速度，提高設計質量，增強競爭能力，從而能使我們在這個領域中站穩腳跟，立于不敗之地。