改变设计实现多样化生产

   2020-02-23 49
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采用集成、单窗口解决方案可以缓解编程瓶颈问题,并可以使设计平稳地转向生产。

在Alpha工程设计公司(简称AED公司,在科罗拉多州的Fort Collins地区),编程瓶颈问题是阻碍该公司完成工作任务目标的主要障碍。这一瓶颈问题涉及到如何以不会导致错误的方式,适应工程的不断变化。除了受到交货期短和公差尺寸要求高等条件的限制,AED公司绝对不能容忍废品的产生。

Jackson先生说:“在白天,这一专用水射流切割机床主要用于合同零件的加工生产。我们可以在机床上安装上工件以后,让其在晚上加工切削。”

AED公司从事真空设备的生产,从其所制造的大部分产品来看,无论如何是不允许有任何瑕疵存在的。遗留在表面上的微小划痕必须抛光,即使存在一个比发丝还小得多的泄漏,即使在表面上出现一个带油的指印,那也被认为是一个绝对不能允许出现的污染。

解决好相互间的脱节问题

Greg Jackson先生是AED公司的总裁,也是一位设计工程师,他说,测试和编辑G代码的过程是一个令人厌烦的过程,当零件准备好进行投产的时候,设计的变化会带来更多的问题。他解释说,对于高精度加工车间而言,减少加工工艺时间只不过是属于外围问题。但是,通过快速地改变工程设计,对更好地为其核心市场的服务具有很高的价值。

 

在过去,一旦在CAM零件程序上开始工作的时候,如果设计准备改变,操作员就需要从头开始,重复进行一切编程工作。在加工车间中,CAD程序与CAM系统之间的连接脱节,对重复工程也是很不利的,因为在这一过程中,只有少量的细节问题需要修正。如果操作员能够通过对现有程序的编辑,努力改变这些细节的变化,那么在修补代码以后,AED公司就能够将那些变化编辑成文件。

解决实际问题

自从2000年开始营业以来,AED公司一直为半导体/涂膜工业以及高科技工业领域,提供有关真空环境的研究和开发服务。在这一特殊的市场领域中,该公司的这一加工车间具有丰富的工程设计专业知识,一般情况下,他们生产小批量的高精密零件,如真空室、铰链和0型圈,零件加工的数量范围一般为1~100个。公司提供设计和交钥匙工程的成套工作,也就是说AED公司提供泵和电子控制元件,还包括全部线路的设计连接和提供真空系统的软件程序。然后,当真空室抵达客户的加工车间之后,就可以开始生产。

AED公司的业务中,与宇宙空间模拟相关的工作占有相当数量的百分比。该公司也生产用于测试动力推进系统和导弹导向系统的真空室。现在,该公司的厂房面积扩大了6倍,其中增加了钣金加工车间,在车间内安装有一台来自LVD公司的折弯机和专用水射流切割机。该公司的职工人数也从8人增加到12人。

AED公司会从客户那里收到一些设计数据,如像来自SolidWorks公司的文件。这往往已经足够,一般这些数据中可能包括详细的蓝图,图中每一个螺母和螺栓都历历在目。在这样的情况下,该公司的加工车间就采用SolidWorks软件来创建CAD模型。但在任何情况下,这些复杂产品的设计图都随时会做些修改。采用以前的CAM系统,为适应因频繁多次创建NC数控程序所造成的变化,往往会引起工作迟缓和发生混淆的潜在风险。因此该公司采用了SolidCAM 公司(在宾夕法尼亚州的Croydon地区)的软件方案,这是一种装有SolidWorks软件的CAM系统,并可与其前、后对话。

最初,这一机床用于室外工作(大约有80%左右的时间),而只有20%的操作时间专门用于AED公司的生产。相反,来自Toshiba公司的镗铣床,大部分时间则用于公司产品的生产,生产时间占80%以上。

该公司生产的真空室,约有50%是采用铝金属制造的,其余的一般采用不锈钢制造。许多单件套的装置,长约10~15ft.,直径的尺寸约相当于一个人的手臂长度,直至6 ft.长。如果将几个10 ft.的套件焊接在一起,就可以制成更大的真空室。

在制造这些容器时,首要考虑的问题是:氦气泄漏试验和焊缝完整性检测。甚至比人类发丝还小的泄漏也是绝对不能接受的。氦气检测用的质谱仪对极微量的泄漏反应也非常灵敏。例如,该工具可以非常可靠地检测10~11立方厘米/秒(cc/sec)范围的泄漏量。也就是说泄漏量极少(3300年时间的总泄漏量才能达到1 cc/sec)。

设计随机应变

SolidCAM软件用于该公司Toshiba镗铣床及其小型加工中心的编程。AED公司也采用来自CNC Software公司(在康涅狄格州的Tolland地区)的MasterCAM软件,用于编制其钣金加工设备的程序,这些设备包括一台专用水射流切割机和一台LVD折弯机。

AED公司的业务副总裁James Thompson先生将SolidCAM公司的集成接口看作是一种从三维设计模型向CNC数控编程真正无缝过渡的手段。

在SolidWorks软件中,当用于加工操作定义的几何形状发生改变时,SolidCAM软件能够使用户将所有的加工操作与更新的几何形状同步。以前,如果必需调节的话,操作员还需要再一次起动操作CAM。

现在,用户可以直接在模型上进行调节,并将与编程有关的修改继续到底。Thompson先生说,此后,SolidCAM软件可自动更新NC程序,从而可很快地进行模拟操作。

在一个CAM零件程序中,可使用多种配置。每种配置可代表一个工件的独立状态或生产环节。当模型发生变化时,这一与SolidWorks设计相关的错误将会减少发生。

自20世纪80年代在AED公司的应用过程中,这一Toshiba镗铣床在生产真空室零件方面,起到了一个关键的作用。Jackson先生说,新添加的生产设备可以让AED公司在室内制造圆盘,然后将它们安装到真空室内。

目标是多样化生产

另外还有一家专门经营半导体的生产厂家,在看到他们所存在的问题以后,AED才真正认识到,实现多样化生产确实是一项新的经营之道。加工车间的另一个目标是尽量减少资源从外界采购,以保证所提出的质量要求。由Craig Lally先生设计的专用水射流切割机可以使AED公司同时达到这两个目标。该机床上采用了装有永久磁铁的线性电机,机床每天约运行20h。按照Lally先生的说法,这一机床具有精密和高速进给相结合的特点,而传统的水射流切割系统是不具备这些特点的。

 
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