机械设计与加工的计算机起步

70年代，电子工业部决定联合设计100系列（后更名为1000系列）集成电路计算机，成批生产2000台，在各行各业全面推广使用，创造了大批成果，也大规模地在各类高等学校和企事业单位培养了一批计算机应用人才。

在机械行业，从刀具开始和钻床、铣床的自动化、数字化加工螺旋浆等，使计算机在机械加工方面获得了出人意料的成就。本文依据1980年的原始材料，简要介绍了使用计算机进行齿轮刀具、辅助制版、铣床自动加工螺旋浆的第一步，大家可以从中看到计算机应用起步的紧迫与前进的艰难，尤其是在生产环境十分困难的条件下，想方设法将系统配套，满足科研生产要求。

使用电子计算机设计齿轮刀具

第一机械工业部成都工具研究所使用电子计算机设计齿轮刀具，完成了齿轮刀具设计的自动化。

刀具是机械制造的第一步

那时我国齿轮刀具设计工作多数仍停留在使用手摇计算机，其中只有部份齿形计算使用了电子计算机。对工具厂和一般机器制造厂工具车间而言，齿轮刀具的设计工作量相当繁重，仅工具厂每年在非标准刀具订货后都要突击搞设计和工艺准备工作，时间竟达一季度之多，迫使刀具生产周期拉长达一年之久。

在国外，刀具设计工作已利用计算机进行自动设计。通常只要把所需参数输入计算机，它便会自动的输出全部计算数据和绘制相应的图纸，设计时间减少到只须数分钟内即可完成。如向西德Kiungelnleng厂谈判提出刀具订货所需参数，对方用电话通知计算站后，很快就送来刀具设计图纸和相应的计算资料，并可以开始谈判价格。

刀具设计自动化减少了错误，而且使设计工作易于典型化、标准化，甚至不需要较高水平的刀具设计知识的技术人员，仍可获得较为满意的设计结果。

从计算机对刀具所进行的助设计(CAD)，过渡到齿轮刀具设计自动化（DA），是必然的趋势，是发展方向，是当前工具工业首要的迫切任务。但是鉴于当时国内计算机外部设备不全，绝大多数企业缺少绘图仪，企业只能提出扩大“哑图”使用的方法。设计者只需给出刀具设计的原始数据，计算机则自动完成计算、查表等设计工作，打印出全部据，同时标出哑图号，设计者再按图号取出预先晒好的哑图，并填入相应的计算数据，设计即告完成。中国人因地制宜创造了“人工+自动”的工作方式，迈开了走向计算机应用的第一步。

成都工具研究所系统地整理出齿轮刀设计的公式和有关图表、数据，同时绘制出较为通用的设计程序。由于输出打字机字符的限制，文内采用英语说明，输出数据的顺序编号与哑图上填写相应数据的编号一致，使不惯英语的人员在使用上也不会带来困难。

1979年《工具技术》第4期，刊发一篇《齿轮铣刀设计》文章，在DJS-130计算机上用BASIC语言解译程序，就能满足精度要求不高的设计要求。作者另外编写的插齿刀，剃齿刀和滚刀(包括蜗轮滚刀和非渐开线异型滚刀)等的设计，都将采用国内较为通用的Algol-60语言书写程序，以便将来有可能在全国的省级计算中心站推广使用，憧憬着开展刀具设计自动化工作的美好远景。

工具研究所还“利用电子計算机合理地确定金属切削研完过程中的经驗公式”。金属切削的试验、研究中，经常须用试验方法来求经验公式中的系数和指数，因而合理地进行试验设计和对测试结果进行计算繁杂的处理这项工作就成为当务之急。为此特编制了“金属切削中的回归分析程序”，借助它在DJS-130计算机上既可节省试验工作、计算工作的时间和工作量，又能迅速、准确、唯一、合理地确定该类公式中的系数和指数。

DJS-131小型计算机用于辅助制版

上海半导体器件研究所于1979年11月将ZB-781配上DJS-131机并增加了几个输出程序模块，将TQXS-1显示仪、XY记录仪，图形发生器与ZB-781软件联通。用我们这个系统制了两套系统，从书写源程序到拍成初缩版要七~八星期。因为LSI版图源程序量大，错误难免，有些图形在草图上并未画出，而是用ZB-781语句来生成的，初用者往往发生差错。必须将版图图形画出，设计人员才能充分检查。我们所配的绘图仪版面较小(50CM×34CM)，速度慢(34米/分)，通常只能画局部图形。若要将一个LSI版图的各层图形全部画一遍要一个星期。显示仪则比绘图仪速度快得多，但是TQXS-1是扫描显象管，不闪烁显示长度≤15米。且要占据内存作为显示数据区，故只能用来显示简单图形。我们的图形发生器是上海无线电专用设备厂1977年的产品，精度不高，误差为士2.5μ，场地净化条件差，通常必须拍摄二、三套初缩版才能从中挑出一套合格的。

鉴于设备和条件的限止，我们目前这个系统是无法和进口的辅助制版系统相比的，使用效率不高，操作也费劲。

虽然我们用DJS-131机进行计算机辅助制版才6个月时间，而主机和一些外设以及部分系统软件从机器接收到所里之后，一直在使用。1978年11月至1979年4月ZB781协作组用DJS-131控制，每天工作16小时，主机工作情况良好，只是偶然有过几次小故障，如一次有个开关的接点虚焊，有次一颗磁芯出了毛病。系统工作、纸带编辑、查错、浮动装入等程序都很可靠，外部设备和接口比主机的故障率高一些。我们的宽行打印机近半年经常出毛病，有几次由于宽行故障连及主机。光电机工作不大好，汇编程序扫视有时输入两遍也通不过，现在将输入速度减小一些使用。青岛微型电机厂生产的CK-160快速凿孔机质量相当好，可惜凿孔头不能多配几付，我们现在有4台凿孔机，都是为了凿孔头才不得不又买了凿孔机，实际上是浪费。一付凿孔头大约可凿15～20盘纸带，此后孔沿发毛，光电机往往会读错，每秒读200排孔，不会发生错读。我们目前这套DJS-131设备，主机比外设质量好。

计算机控制铣床加工螺旋桨

为加速海军现代化建设，为提高舰船研究效率，提供性能可靠的试验基地，七O二所推进器室早就设想使用电子计算机，使模型加工、试验室控制及数据处理实现自动化，开展“DJS-130计算机控制XK5040铣床系统”研究。1977年与上海市精密机床研究所确定研究这一系统，1978年3月开给正式着手这项工作。预定到1980年完成。当时协定首先研制螺旋桨加工开环自动控制，完成后一方面对开环加工自动控制连续改机；另一方面着手试验室数据处理自动化研究，接着搞加工闭环系统，最后考虑试验室的自动控制。实现一台DJS-130计算机，同时完成上述几项功能。

总是隐身在水下辛勤工作的螺旋桨，一般人不知它的复杂形状与体量。

实际工作于1979年2月计算螺旋桨开环加工自动化安装，采用计算机控制四座标四联动铣床加工试验室用螺旋桨。软件编写及模拟调试在上海市精密机床研究所基本完成，3月份搬回无锡七O二所联机调试，6月份开始对螺旋桨进行试切，在切削过程中作了一些改进，已完成用面程序加工螺旋桨6只，经测量审核其结果符合设计要求。此课题在国内当时己尚属首次，该课题于1979年7月研制成功，投入使用。

1979年9月通过领导部门和有关高校、院所、工厂鉴定，之后在半年多时间里已取得可喜的成果，为其他科研项目也作出了贡献。

螺旋桨是一个具有双向曲率的复杂另件，目前不论是生产上用的或试验研究的螺旋桨加工都有较大的误差、点钻、划线，铣削，不但工作量大，而且精度不高。采用数控铣床加工螺旋桨虽然开辟了一条螺旋桨加工自动化的途径，但必须先在大型计算机上进行计算，然后再将结果数据用手工穿制成数控纸带，经校对后才能上数控铣床加工。这样，一是周期长，工作量大，效率提不高；二是可靠性差。而对于流体动力性能研究试验用的螺旋桨加工具有单一性无投量要求，数控铣床就不能适应。为了开辟一条适应性强的螺旋桨加工自动化的新途径，以适应四个现代化需要，我们研制了用DJS-130计算机直接控制铣床加工螺旋桨的计算机数控(CNC)系统。整个控制系统需对螺旋桨的曲面进行实时计算和对铣床实时控制进行铣削加工。

从1979年9月23日鉴定后，本系统生产加工仅两个月时间，加工出螺旋桨40多件，超过了原一年的生产量。并且还加工了具有复杂曲面的：快速穿梭凸轮、全塑电视机壳模具丶造币机关键零件和七机部的火箭发动机燃烧室。

该系统的研制成功和它在生产上和实际使用具有良好的技术经济效果，已为流体动力性能的研究和其他科研项目作出了贡献。

目前我们正与上海第四机床厂、长江机械厂等单位一起研制用一台DJS-130计算机同时控制5台机床(两台3座标铣床，3台加工中的机床)和一合x-y绘图仪的群控系统，现已投入生产考核，准备鉴定。接下去我们准备用上海师大研制的DJS-101计算机控制机床，代替一般数控。因为DJS-101机每台只要3万元，比一般数控箱价格还要低。它的功能、灵活性、通用性以及稳定可靠性，都要优于原有数控体系，有生命力。另外，我们已着手研制微型机在机床上的应用。

我所与上海第一机床厂研制的JZX74-1群控系统是采用上海师大制造的DJS-130小型计算机。此群控系统于1975年11月份全部调试成功，经过切削加工考核，由于系统中采用的加工中心机床的精度达不到要求，而使群控线不能投入生产。为此我们得到了教训，再搞第二条群控时，特别考虑了对机床的要求，纳入计算机控制的机床必须是适应自动化控制要求的可靠性高的机床，因此选择了上海第四机床厂的数控加工中心机床和三座标铣床。

上海第四机床厂是生产铣床的工厂，几年来有数控加工中心和数控铣床共6台，先后投入生产应用，加工了近20种上万只工件，同时还为航空、造船模具、显像管模具、机械行业的复杂零件解决加工问题，为计算机进行群控打下了重要的基础。在上海机床公司组织领导下，由我们上海机床所、上海第四机床厂、上海工业大学、上海长江机械厂共四个单位组成了机床群管理系统会战组，于1976年开始准备各“小型电子计算机机械加工”中的应用研究工作，经过4年工作，现已实现了用一台DJS-130机同时控制3台加工中心机床、2台3座标铣床和一台x-y绘图仪以及磁鼓等联机工作的系统，目前已进行试生产阶段。操作者准备好零件，就可掀启动按钮，进行铣削加工。

DJS-130计算机对xK5040床开环自动控制切削加工系统还存在一些缺点：目前由於小型计算机价格昂贵，存在初期投资大以及元件可靠性差，生产考验时还短，有些问题还难以暴露，但取得的成绩是主要的。

参加工作的同志及其具体分工如下：

接口硬件工作：王延山、张庆志完成设计工作；陶月明、陈慧娟、林建中、张献伟、彭小青、陈肖玲、王中义等参加安装调试。

软件工作：螺旋桨加工的Basic源程序，由陶月明编制；铣床管理程序的编制及Basic解释程序和后量处理等程序的装配由唐国芳、徐兴琪、鲜理等完成。

后置处理程序：人机对话，数据纸带穿孔、纸带校对三部分程序，由孙伯起完成；Bas1c计算数据翻到二十进制842]码翻码程序由张新初完成；二十进制842]码翻译到521]码姚独超完成。

试验加工：由七O二所推模组进行。

本文依据1980年，“100系列计算机用户经验交流会”的材料编写。感谢中科院图书馆精心保留了这些宝贵的历史材料。