Ed Pink于1959年創(chuàng)建自己的企業(yè),并逐步發(fā)展成為現(xiàn)在擁有23名雇員的研發(fā)公司,即Ed Pink Racing Engines公司(簡(jiǎn)稱EPRE,位于美國(guó)加利福利亞州的Van Nuys)。
EPRE公司是一家擁有15000平方英尺(1394平米)的工廠,他們生產(chǎn)的高性能發(fā)動(dòng)機(jī)和零部件在賽車界,亦或更準(zhǔn)確的說(shuō)是在橢圓形賽道賽車界,非常有名。在他們的眾多客戶中包括通用、福特、日產(chǎn)和豐田。
該公司出色的項(xiàng)目包括在印第賽車(北美方程式賽車)上的渦輪增壓Cosworth和Buick V6引擎,以及可以跑12小時(shí)和24小時(shí)耐力汽車賽的渦輪增壓保時(shí)捷引擎。EPRE公司的產(chǎn)品幾乎覆蓋所有主要系列賽事,包括印第賽車聯(lián)盟、Champ Car賽(前身為CART車賽),USAC賽(美國(guó)汽車俱樂部賽車)和美國(guó)納斯卡賽車(NASCAR)。EPRE公司甚至將生產(chǎn)多年的發(fā)動(dòng)機(jī)改造,使其發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度達(dá)10000轉(zhuǎn)/分,近800馬力(即597千瓦)。
所有賽車組織對(duì)車、發(fā)動(dòng)機(jī)和零部件的尺寸和重量上有嚴(yán)格的限制。EPRE公司的創(chuàng)始人兼老板Ed Pink說(shuō)“NASCAR是要求最為嚴(yán)格的賽事。他們的規(guī)則使得任何人都很難獲得優(yōu)勢(shì),但對(duì)我們而言是好生意?!?/span>
在哈斯VF3加工中心上生產(chǎn)的用于NASCAR賽車的油泵轉(zhuǎn)子的最終輪廓
EPRE公司的核心業(yè)務(wù)是為賽車行業(yè)研究、設(shè)計(jì)、測(cè)試和開發(fā)高性能發(fā)動(dòng)機(jī)和零部件,他們的非定制零部件產(chǎn)品通常采用外包形式,這些零部件包括凸輪軸、連桿、發(fā)動(dòng)機(jī)軸承、活塞、汽門機(jī)構(gòu)、水泵、干式油底殼油泵、冷卻系統(tǒng)、進(jìn)氣口、點(diǎn)火器和排氣系統(tǒng)。
在生產(chǎn)樣品時(shí)EPRE公司遇到了似乎無(wú)法逾越的挑戰(zhàn)。雖然該公司的加工車間占地7500平方英尺(697平方米),常規(guī)機(jī)床裝備精良,(三臺(tái)車床、四臺(tái)立式銑床、兩臺(tái)臥式銑床和一臺(tái)測(cè)量機(jī)),EPRE發(fā)現(xiàn)他們?nèi)绻B續(xù)及時(shí)生產(chǎn),還需要設(shè)備。
傳統(tǒng)的依賴外包的生產(chǎn)方式已是個(gè)非常令人頭疼的問(wèn)題?!昂茈y找到滿足你質(zhì)量與交貨要求的可信賴加工車間。當(dāng)你找到時(shí),他們有時(shí)會(huì)收取你完全無(wú)法支付的高昂費(fèi)用。經(jīng)過(guò)多次被制約后,我們確定我們需要改變現(xiàn)況,我們必須找到一種更好的方式來(lái)加工我們的零件。”Pink解釋說(shuō)。
Pink的團(tuán)隊(duì)帶著一個(gè)難題和一點(diǎn)點(diǎn)CNC機(jī)床知識(shí),調(diào)研了幾臺(tái)機(jī)床后,最終從Haas自動(dòng)化公司(位于加利福利亞州的Oxnard)選擇了一臺(tái)Haas CNC數(shù)控VF3立式加工中心。EPRE公司需要合適的軟件,以便于充分發(fā)揮機(jī)床用途,縮短從樣品到正式生產(chǎn)的周期。
“NASCAR是要求最為嚴(yán)格的賽事。他們的規(guī)則使得任何人都很難獲得優(yōu)勢(shì),但對(duì)我們而言是好生意?!?/strong>
“由于毫無(wú)經(jīng)驗(yàn),我們參加了WESTEC博覽會(huì),看到不計(jì)其數(shù)的軟件產(chǎn)品,”Pink笑著說(shuō)?!俺薌ibbs公司(位于加利福利亞州的Moorpark)外,其它絕大多數(shù)廠商對(duì)待我們就像對(duì)待討厭鬼一樣。Bill Gibbs本人把我們當(dāng)作有誠(chéng)意的買家一樣對(duì)待,悉心教導(dǎo)我們,向我們演示軟件,并回答我們提出的種種問(wèn)題。他們的耐心證明當(dāng)我們?cè)趯W(xué)習(xí)過(guò)程中,他們將能夠提供我們需要的服務(wù)?!盤ink說(shuō)。
EPRE公司設(shè)計(jì)工程師Mike Johnson的很多產(chǎn)品開發(fā)Pink都很贊賞,而根據(jù)Mike Johnson的說(shuō)法,GibbsCAM軟件易學(xué)易用。“幾乎全部的設(shè)計(jì)我們都使用SolidWorks。我可以把模型發(fā)給我們的編程人員兼操作工Doug Nealy,他再導(dǎo)進(jìn)GibbsCAM,而立即可以編程,”Johnson說(shuō)。“GibbsCAM操作起來(lái)非常簡(jiǎn)單,適應(yīng)環(huán)境能力很強(qiáng)。我們可以完全導(dǎo)入一個(gè)零件模型并進(jìn)行操作。自從使用GibbsCAM后,我們車間那些常規(guī)機(jī)床使用率大大提高,積灰很慢,我們的廢品率也非常非常低?!?/span>
GibbsCAM可以直接讀取SolidWorks設(shè)計(jì)的模型,當(dāng)產(chǎn)品模型發(fā)生變更時(shí),其幾何結(jié)構(gòu)、工藝參數(shù)與刀具路徑具有關(guān)聯(lián)性,可自動(dòng)轉(zhuǎn)換。SolidWorks中有插件可以把模型從SolidWorks直接導(dǎo)入到GibbsCAM。
“我們?cè)贕ibbsCAM的刀路仿真中運(yùn)行模型,我們可以仔細(xì)研究,以檢查存在的潛在問(wèn)題,并看我們能采取什么更好的方法?!?/strong>
“我們?cè)贕ibbsCAM的刀路仿真中運(yùn)行模型,我們可以仔細(xì)研究,以檢查存在的潛在問(wèn)題,并看我們能采取什么更好的方法。”Johnson解釋說(shuō)?!巴ǔ#銜?huì)看到在哪里改變加工方法或刀路可以節(jié)約時(shí)間。自從使用GibbsCAM軟件后,我們已經(jīng)大大降低了我們的廢料率,縮減了生產(chǎn)成本,并縮短了產(chǎn)品交付時(shí)間。”
使用GibbsCAM的最大好處就是它能加工新設(shè)計(jì)的零件,把零件放進(jìn)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室核查其性能,并進(jìn)行快速修改?!耙郧埃覀冃枰群脦字懿拍苤罊z測(cè)結(jié)果?,F(xiàn)在,我只要幾個(gè)小時(shí)就能生產(chǎn)一個(gè)很好的功能零部件,并通過(guò)測(cè)試,準(zhǔn)備投產(chǎn)。”Nealy說(shuō)。
一個(gè)意想不到的好處就是它能從小的坯料直接加工零件,這樣的零件以前要通過(guò)放電加工或鑄造生產(chǎn)。這樣的例子很多,比如說(shuō)Johnson為幾個(gè)NASCAR賽車隊(duì)設(shè)計(jì)的新干式油底殼油泵的一個(gè)關(guān)鍵零件:轉(zhuǎn)子,現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)行到開發(fā)的最后階段了。
GibbsCAM的模擬加工渲染功能可以模擬刀具運(yùn)行軌跡和余量去除,使油泵轉(zhuǎn)子加工達(dá)到最優(yōu)化
這個(gè)泵旨在加強(qiáng)賽車機(jī)油控制,通過(guò)減少摩擦力和阻力來(lái)降低功率消耗。與大多數(shù)其它干油底殼泵不同,在每個(gè)排出廢氣(或回油)部分EPRE公司的設(shè)計(jì)采用兩個(gè)轉(zhuǎn)子,使齒輪只在增壓部分轉(zhuǎn)動(dòng)。Pink的工作團(tuán)隊(duì)認(rèn)為轉(zhuǎn)子可以更加有效地排出廢氣,并在發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱內(nèi)生成高負(fù)壓,有助于拉動(dòng)汽油運(yùn)轉(zhuǎn)部件,而不需要潤(rùn)滑油。
盡管這個(gè)泵包含了一些獨(dú)特的屬于EPRE專利的零部件,但Pink聲稱這不是重新設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)子,而只是通過(guò)應(yīng)用知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)使它達(dá)到最優(yōu)化。
雖然如此,運(yùn)用他們的知識(shí)也不是一件容易的事。以前轉(zhuǎn)子生產(chǎn)過(guò)程包括四個(gè)供應(yīng)商,第一步,生產(chǎn)2"(50.8毫米)厚,2'(0.6毫米)平方的鋁板,它可以用表面研磨獲得良好的平整度。第二步,在板上放置100個(gè)雙葉轉(zhuǎn)子,用中心鉆孔獲取轉(zhuǎn)子布局圖,第三步,在每個(gè)葉片末端鉆和攻絲10-24個(gè)孔。最后,鋁板會(huì)被轉(zhuǎn)移到一個(gè)放電加工車間,做成單個(gè)轉(zhuǎn)子,最終做成20條,每條帶有五個(gè)轉(zhuǎn)子。
每個(gè)轉(zhuǎn)子都可以自由切削,可以對(duì)每個(gè)轉(zhuǎn)子末端進(jìn)行局部加工。然后開鑿一個(gè)半圓柱形凹槽到中心孔邊緣。通過(guò)放電加工,在單個(gè)轉(zhuǎn)子內(nèi)做一個(gè)與之相匹配還能放置銷子的凹槽,把轉(zhuǎn)子鎖在軸上?!斑@個(gè)麻煩的生產(chǎn)過(guò)程結(jié)束時(shí),已經(jīng)過(guò)去快四個(gè)月了,我們要在每個(gè)轉(zhuǎn)子上花費(fèi)100美元?!盤ink說(shuō)。
一個(gè)Ed Pink為NASCAR V8賽車發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)的新賽車油泵有五個(gè)排氣部件:四個(gè)用于每個(gè)曲軸箱的兩個(gè)汽缸區(qū)域,一個(gè)用于發(fā)動(dòng)機(jī)的上部。這么一個(gè)油泵,僅10個(gè)轉(zhuǎn)子成本就要1000美元,但Pink很快強(qiáng)調(diào)說(shuō)生產(chǎn)延期和這種高成本一樣糟糕。
EPRE公司為NASCAR賽生產(chǎn)的用轉(zhuǎn)子套住的油泵排氣部件
現(xiàn)在,EPRE公司使用GibbsCAM軟件和他們的三軸CNC加工中心生產(chǎn)轉(zhuǎn)子。第一步,CNC機(jī)床用一個(gè)方坯加工復(fù)雜的外部輪廓,然后在中心鏜孔,鉆和攻絲10-24個(gè)孔,最后加工中心孔旁的合縫銷凹槽完成轉(zhuǎn)子的生產(chǎn)。
我過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)是要想把一個(gè)零部件做的更好或更快,就要花費(fèi)更多的成本。但是GibbsCAM顛覆了我的經(jīng)驗(yàn)。
Pink對(duì)于這樣的成效非常高興?!皬拈_始生產(chǎn)到最終完成,通過(guò)外部多個(gè)廠商加工生產(chǎn)100個(gè)轉(zhuǎn)子需要四個(gè)月?,F(xiàn)在我們用GibbsCAM軟件和CNC機(jī)床自己內(nèi)部生產(chǎn),100個(gè)轉(zhuǎn)子只需一周就可以完成。”我們?cè)谄渌蒙嫌眠@些轉(zhuǎn)子成效顯著。通過(guò)減少操作間隙,內(nèi)部生產(chǎn)的轉(zhuǎn)子在尺寸上更精確,泵的排出廢氣功能更強(qiáng)。使用GibbsCAM一個(gè)意外的好處就是我們能夠更改轉(zhuǎn)子葉片的形狀,用臺(tái)架測(cè)試新設(shè)計(jì),然后在我們內(nèi)部生產(chǎn)中具體實(shí)踐這些修改部分。
那么成本如何呢?Pink說(shuō):“我過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)是要想把一個(gè)零部件做的更好或更快,就要花費(fèi)更多的成本。但是GibbsCAM顛覆了我的經(jīng)驗(yàn)。我們生產(chǎn)轉(zhuǎn)子的成本從100美元降低到不足25美元,每個(gè)泵節(jié)約了750美元。我們?nèi)∠艘郧俺R?guī)銑床方面耗費(fèi)工時(shí)的外包生產(chǎn),現(xiàn)在我們能做出更好更精確的零件,并且速度大大提高。”
當(dāng)EPRE公司的常規(guī)機(jī)床日愈閑置時(shí),Ed Pink和他的團(tuán)隊(duì)繼續(xù)尋找新的激勵(lì)人心的項(xiàng)目,希望生產(chǎn)足夠多的干式油底殼油泵和其它零部件。“通過(guò)添加更多的CNC機(jī)床,我們可以自己生產(chǎn),采用了GibbsCAM軟件,單機(jī)就能干這么多活兒------機(jī)床可以每天24小時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)呢!”
(審核編輯: 智匯小新)