摘要：結(jié)合幾個(gè)應(yīng)用實(shí)例，著重闡述了CAD在加工中心及柔性線方案設(shè)計(jì)中應(yīng)用的重要性、必要性、優(yōu)越性及發(fā)展前景。
    關(guān)鍵詞：CAD；FMS；加工中心；方案設(shè)計(jì)  

　　本文中所指的方案設(shè)計(jì)主要指的是應(yīng)用工程的方案設(shè)計(jì)(也包括項(xiàng)目投標(biāo)過程中的方案設(shè)計(jì))。加工中心和柔性線都是用于多品種加工的。其特點(diǎn)是零件品種多、工序變化大，方案設(shè)計(jì)的工作量比一般組合機(jī)床大得多。采用傳統(tǒng)的人工設(shè)計(jì)方法，要花費(fèi)大量的人力和時(shí)間，在要求的時(shí)間內(nèi)往往難以完成。如果引入CAD技術(shù)，發(fā)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(jìn)行了初步的應(yīng)用嘗試。

　　首先，根據(jù)實(shí)際需要，歸納整理了一些加工中心和柔性線方案設(shè)計(jì)中常用的機(jī)床、刀具、工具、托板、有軌小車、無軌小車、滾道、清洗機(jī)及切削用量等的相關(guān)數(shù)據(jù)和圖形，建立了部分的圖庫、數(shù)據(jù)庫及數(shù)學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上，我們將這些成果作了初步的應(yīng)用嘗試，取得了很好的效果。現(xiàn)舉兩個(gè)例子介紹如下：

　　例1：我所為鞍山熱工儀表廠提供了一臺(tái)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(jī)床加工哪種閥體完全取決于訂貨，因此在生產(chǎn)過程中品種更換非常頻繁。有時(shí)一種閥的訂貨量只有幾件，而在每次更換品種時(shí)都需要更換或調(diào)整夾具、刀具、程序等，它們的工序圖、加工示意圖、夾具調(diào)整圖等必須完備、清晰，才能保證操作人員順利地進(jìn)行工作。由于有49種不同的零件，設(shè)計(jì)工作量很大。我們引入了CAD技術(shù)，按實(shí)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(diào)整圖和加工示意圖。所需的時(shí)間大大縮短，而圖的質(zhì)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(diào)整圖(圖2)

該圖表示了在加工閥體JP40-50時(shí)所選用的夾具為21組夾具。每個(gè)夾具上可裝兩個(gè)零件。所選定的調(diào)整墊為2146(墊高32.392)，并將兩端定位的V形塊調(diào)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(shí)CNC應(yīng)調(diào)出的零件程序號(hào)為3-50-40。操作人員將按此圖選擇并調(diào)整夾具。如果更換品種，只需更換調(diào)整墊，并改變定位的V形塊到夾具邊的距離即可實(shí)現(xiàn)。
　　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(gè)法蘭外圓定位，圖中粗實(shí)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(diào)量很大。在加工各種不同的閥體時(shí)可按加工示意圖標(biāo)明的尺寸調(diào)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(diào)刀。

第7序 銑螺紋
　　對(duì)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(jìn)給到R30.688處，第二段在90°區(qū)域內(nèi)進(jìn)給到R32.212處，此時(shí)已經(jīng)完成了刀具的切入，第三段在360°的范圍內(nèi)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(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員理解程序，所以畫出此刀的循環(huán)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(shè)計(jì)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(píng)。如果采用傳統(tǒng)的方法來設(shè)計(jì)，需要幾倍甚至十幾倍的時(shí)間才能完成，圖紙的質(zhì)量也相對(duì)較差。
　　例2：為重慶某廠設(shè)計(jì)的柔性生產(chǎn)線方案。
　　該廠要求用一條柔性生產(chǎn)線加工6種不同的變速器殼體。該生產(chǎn)線需用14臺(tái)立式加工中心和2臺(tái)臥式加工中心組成。由于參加投標(biāo)的大多是國外廠商，用戶對(duì)標(biāo)書的方案要求比較高，要求畫出每臺(tái)機(jī)床、每種零件、每次安裝的方案圖(見圖5～7)。#p#分頁標(biāo)題#e#

　　圖5及圖6所示為某一種零件在某臺(tái)加工中心上加工的示意圖。該圖表示了在該臺(tái)機(jī)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(duì)于該柔性線中的16臺(tái)機(jī)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(duì)于圖中所示刀具的切削參數(shù)則需另一張表格表示。例如圖5所示加工內(nèi)容的參數(shù)在表2中給出。

表2　加工時(shí)間計(jì)算表

　　通常項(xiàng)目招標(biāo)的時(shí)間一般都很短，在短時(shí)間之內(nèi)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(biāo)單位中名列前茅，并且達(dá)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(píng)。
　　我們?cè)谶@方面所做的工作，只是一種初步的應(yīng)用，大部分資料、數(shù)據(jù)以及經(jīng)驗(yàn)是在實(shí)際工作中積累起來的，基礎(chǔ)工作也是在實(shí)際應(yīng)用中逐步進(jìn)行的，更進(jìn)一步的應(yīng)用還有待于做大量的工作之后才能實(shí)現(xiàn)。為此我們要完善各種數(shù)據(jù)庫、圖庫，充實(shí)基礎(chǔ)部分，開發(fā)各種管理軟件，按照不同需要調(diào)用各種模塊，提高設(shè)計(jì)的自動(dòng)化程度。其目標(biāo)就是要在類似的應(yīng)用工程中充分地利用CAD技術(shù)，加快設(shè)計(jì)速度，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)能力，從而能使我們?cè)谶@個(gè)領(lǐng)域中站穩(wěn)腳跟，立于不敗之地。