在Prestige模具公司（位于加利福尼亞州Rancho Cucamonga市）裝備精良的辦公室入口處兼蕊，來(lái)訪(fǎng)者會(huì)受到一個(gè)黃銅海龜?shù)袼艿臍g迎辑奔。這是很相稱(chēng)的牙硫，因?yàn)樗芰夏＞咧圃鞆S(chǎng)與這種帶殼生物具有一些共同的特點(diǎn)款腥。長(zhǎng)壽惰采、耐性及堅(jiān)固性是二者的共性。懶惰不是它們的特征综翠，因?yàn)檫^(guò)去多年該公司在加速自己設(shè)計(jì)和制造復(fù)雜多腔體模具方面已經(jīng)邁出了巨大的步伐栋锣。

在關(guān)鍵的模具部件制造過(guò)程中增添機(jī)器人自動(dòng)化已經(jīng)對(duì)提高生產(chǎn)率和效率產(chǎn)生了最大的影響。至今為止涤墙，該模具制造廠(chǎng)已經(jīng)引進(jìn)了四臺(tái)機(jī)器人機(jī)床單元谍竿，已經(jīng)將模具交貨時(shí)間與不用機(jī)器人時(shí)相比降低30%。公司在CEO兼共同創(chuàng)始人Donna Koebel的領(lǐng)導(dǎo)下惯缚，已經(jīng)確定了將自動(dòng)化整合到車(chē)間的最好辦法是逐步完成此目標(biāo)路影，系統(tǒng)地將目標(biāo)瞄準(zhǔn)那些被認(rèn)為對(duì)作業(yè)流程具有抑制作用的工序和/或那些吸收最多勞動(dòng)時(shí)間的工序。隨著每個(gè)主要的瓶頸被展開(kāi)屋群，公司發(fā)現(xiàn)下一個(gè)最具制約性的過(guò)程快速暴露出來(lái)闸婴，并且成為自動(dòng)化的下一個(gè)候選對(duì)象。

公司因兩種原因選中了這種集中而巧妙的自動(dòng)化整合方法芍躏。首先邪乍，它使得資本得到了最有效的利用。其次对竣，與立即大刀闊斧應(yīng)用自動(dòng)化相比庇楞，它對(duì)車(chē)間工人帶來(lái)文化沖擊的可能性要小。

每當(dāng)一個(gè)制造廠(chǎng)家往自動(dòng)化邁出一步否纬，車(chē)間工人的工作就成了變數(shù)吕晌。在Prestige模具公司中，自動(dòng)化卻沒(méi)有讓工人丟掉工作临燃，相反卻促使工人們發(fā)揮了更高的責(zé)任心睛驳，同時(shí)在整個(gè)工人隊(duì)伍中逐漸灌輸了一種連續(xù)改善的思想。以前給機(jī)床上下料的工人現(xiàn)在可以靈活地裝夾車(chē)間的四個(gè)單元膜廊，以便在晚間以及周末無(wú)人看管操作中實(shí)現(xiàn)最大生產(chǎn)率乏沸。工人們還發(fā)現(xiàn)了對(duì)非加工過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的途徑，諸如模具設(shè)計(jì)及檢測(cè)數(shù)據(jù)的管理等贼匾。

大多數(shù)模具制造廠(chǎng)家意識(shí)到，自動(dòng)化是跨進(jìn)全球化競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)所必須的挂蹦，并且許多車(chē)間也確實(shí)這樣做了瞪栋。考察一下此模具制造廠(chǎng)如何將機(jī)器人自動(dòng)化與人類(lèi)創(chuàng)新相結(jié)合叼叙，對(duì)那些想實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的廠(chǎng)家將很有幫助荷焦。

逐步自動(dòng)化

6年前在給自己的滑座電火花加工（EDM）單元之一增添一個(gè)電極換刀裝置時(shí)，Prestige模具就對(duì)自動(dòng)化有點(diǎn)動(dòng)心。在一夜之間可以完成多個(gè)電極燃耗操作掌范，但是機(jī)床卻缺乏工件更換功能腻俏。這一點(diǎn)意味著一旦完成單個(gè)工件的加工，機(jī)床在當(dāng)晚剩余時(shí)間內(nèi)就呆在那里無(wú)所事事睦键。

采用機(jī)器人自動(dòng)化來(lái)?yè)Q刀和換工件的必要性目尘，就如Rancho Cucamonga市最高的San Gabriel山脈一樣明明白白。公司總裁Lance Spangler說(shuō)栗沫，成本和交貨時(shí)間是主要的推動(dòng)因素诺秒。Spangler先生說(shuō)：“我們不得不開(kāi)始競(jìng)標(biāo)多年來(lái)一直為我們所贏(yíng)的工件。有可能走捷徑我們可以降低成本谤绳，但是那樣我們的質(zhì)量也會(huì)受到影響占锯。”縮短客戶(hù)的交貨周期也促使公司往自動(dòng)化方向邁進(jìn)缩筛。

該公司一步一個(gè)腳印地自動(dòng)化整合從一臺(tái)電極加工單元（1）開(kāi)始消略，然后是滑座EDM（2），接著是高
速銑床（3）瞎抛，最后是CMM檢測(cè)（4）艺演。下一步考慮的是一臺(tái)線(xiàn)切割EDM單元。

盡管實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化這種需求在4年前就很明晰婿失，而最終做決定卻比較困難钞艇，因?yàn)?001年經(jīng)濟(jì)情況并不樂(lè)觀(guān)。但是豪硅，Prestige模具對(duì)走自動(dòng)化這條路充滿(mǎn)信心哩照，因?yàn)樗l(fā)現(xiàn)其他大型模具制造廠(chǎng)家已經(jīng)從機(jī)器人上下料獲得了不少好處。

在決定逐步實(shí)施機(jī)器人自動(dòng)化的戰(zhàn)略后懒浮，公司緊接著必須確認(rèn)起點(diǎn)飘弧。因?yàn)镋DM代表了模具部件生產(chǎn)的一個(gè)重要部分，并且由于該過(guò)程從一根電極開(kāi)始删广，電極加工過(guò)程是首先需要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的要尚。一旦由一個(gè)由兩臺(tái)機(jī)床組成的單元打開(kāi)瓶頸，單臺(tái)滑座EDM機(jī)床擁有的電極多于自己可以在鋼中產(chǎn)生火花的電極剩知，因此每個(gè)單元由兩臺(tái)這樣的機(jī)床組成朽擒。下一個(gè)作業(yè)流程障礙是淬硬鋼部件的高速加工，從而來(lái)了第三個(gè)“兩機(jī)床”單元瞭剧。由于要測(cè)量的電極和模具部件過(guò)多今搂，車(chē)間的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（CMM）接著也用一臺(tái)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。盡管檢測(cè)單元是最近完成的機(jī)器人設(shè)施盘挠，但它決不是最終的饼簸。

四個(gè)單元每個(gè)都配備一臺(tái)System 3R (位于新澤西州Totowa市)Workmaster機(jī)器人及容納電極臼磁、鋼工件和刀具（CMM單元除外）的儲(chǔ)存庫(kù)。此外倾皿，四個(gè)單元中除一臺(tái)以外所有機(jī)床都可以采用System 3R的整合式刀具系統(tǒng)吊磕。該刀具系統(tǒng)采用往安裝在機(jī)床上的配套氣動(dòng)卡盤(pán)上料的標(biāo)準(zhǔn)工件托盤(pán)，允許在Prestige模具的滑座EDM單元惩阶、CMM挎狸、四臺(tái)高速銑床中的三臺(tái)上進(jìn)行重復(fù)工件定位。以下是對(duì)四個(gè)單元的簡(jiǎn)短概述琳猫。

◆電極加工 —— 該單元結(jié)合了兩臺(tái)Bostomatic 12G 高速石墨銑床伟叛，主軸速度為30,000 r/min。該單元原來(lái)僅采用兩個(gè)“書(shū)柜型”儲(chǔ)存庫(kù)來(lái)容納電極和刀具脐嫂，但是后來(lái)增添了一個(gè)回轉(zhuǎn)式儲(chǔ)存庫(kù)來(lái)將儲(chǔ)存容量增加到130個(gè)電極和52把刀具统刮。此回轉(zhuǎn)式儲(chǔ)存庫(kù)經(jīng)過(guò)了修改以保證刀具存放空間，因?yàn)槊颗_(tái)銑床只能容納6把刀具账千，這對(duì)晝夜或周末無(wú)人看管加工是不夠用的侥蒙。

◆滑座EDM —— 由兩臺(tái)Charmilles Roboform 35P單元組成了滑座EDM單元。該單元有書(shū)柜式環(huán)形庫(kù)匀奏，兼有回轉(zhuǎn)庫(kù)鞭衩，可以提供127個(gè)電極存放位置。除了電極外娃善，支架還可以?xún)?chǔ)存20個(gè)電磁工件夾板论衍，其上可以固定鋼質(zhì)零件。EDM單元采用一個(gè)存放在存儲(chǔ)位置的接觸式觸發(fā)測(cè)頭來(lái)在電極開(kāi)始燃耗前定位固定到電磁鐵上的零件聚磺。

◆高速加工 —— 高速加工單元可能是四個(gè)單元中柔性最高的瓤计。它將Bostomatic 18石墨銑床與一臺(tái)米克朗 HSM 400立式加工中心（VMC）結(jié)合為一體，用于銑削淬硬鋼件莹宁。米克朗VMC是唯一一臺(tái)沒(méi)有整合式托盤(pán)刀具系統(tǒng)的機(jī)床圾峭。相反，它采用容納大型鋼件的System 3R Dynafix托盤(pán)审腺。該單元的回轉(zhuǎn)庫(kù)為這些托盤(pán)提供18個(gè)存放位置堤谴，以及90個(gè)存放電極的位置。該單元中的兩臺(tái)機(jī)床确列，以及電極加工中心中的兩臺(tái)機(jī)床栋固，擁有Blum激光對(duì)刀儀，可以實(shí)現(xiàn)非接觸式我昵、自動(dòng)刀具測(cè)量埋署。

◆CMM檢測(cè) —— 某些車(chē)間可能發(fā)現(xiàn)很難將如CMM檢測(cè)這樣實(shí)際上不生產(chǎn)任何東西的過(guò)程自動(dòng)化，但是當(dāng)檢測(cè)成為主要瓶頸時(shí)因震，自動(dòng)化很關(guān)鍵吩捞。這也正是Prestige模具所發(fā)生的情況，因?yàn)殡姌O和鋼件生產(chǎn)的速度要快于公司唯一一臺(tái)Zeiss Contura CMM測(cè)量這些件的速度汁蝶。因此渐扮，在CMM上整合了一臺(tái)Workmaster機(jī)器人以及一個(gè)140位的儲(chǔ)存庫(kù)，以便每天24小時(shí)連續(xù)檢測(cè)掖棉。

Prestige模具現(xiàn)在每天只有一班有人值班墓律，且單元監(jiān)管員的職責(zé)主要是將四臺(tái)單元準(zhǔn)備好，讓其夜晚和周末可以完成無(wú)人值班操作幔亥。白天耻讽，單元監(jiān)管員盡力完成盡可能多的第一道電極或鋼件加工操作，并將這些件送去檢測(cè)帕棉。然后针肥，測(cè)量認(rèn)可的元件被堆放在儲(chǔ)存庫(kù)中，每個(gè)單元都進(jìn)行適當(dāng)編程香伴，以完成晚上的加工慰枕。

整合式刀具系統(tǒng)在單元中除一臺(tái)機(jī)床以外所有機(jī)床上使用。
在安裝于這些機(jī)床中（照片中顯示在CMM上）的一個(gè)氣動(dòng)
工作臺(tái)卡盤(pán)上安放一根裝在工件托盤(pán)底部的拉桿即纲，進(jìn)行重復(fù)定位具帮。

預(yù)先設(shè)計(jì)工作

公司的模具設(shè)計(jì)過(guò)程面向自動(dòng)化，在模具設(shè)計(jì)開(kāi)始前低斋，要花大量時(shí)間與客戶(hù)商討確定零件設(shè)計(jì)停迫。每個(gè)新工件都從Solidworks 3D CAD零件模型的生成開(kāi)始，模型要經(jīng)過(guò)仔細(xì)推敲以確保其設(shè)計(jì)角度司逗、半徑等合適擎若，從而簡(jiǎn)化模具制作。Spangler先生說(shuō)：“我們的設(shè)計(jì)能力對(duì)新客戶(hù)很有吸引力休敛，因?yàn)槲覀兺ǔ茉园？梢栽谝粋€(gè)模具中擠壓進(jìn)更多腔體。要求的預(yù)先工作有點(diǎn)賭博的味道史糕，但是當(dāng)客戶(hù)看到我們?cè)O(shè)計(jì)改善的結(jié)果后汁讹，我們發(fā)現(xiàn)這種工作物有所值〈钢”

利用模具部件的3D可視化功能棋裳，設(shè)計(jì)者可以在將設(shè)計(jì)發(fā)送給（在采購(gòu)材料前審查模具設(shè)計(jì)的）工件檢查員之前，捕捉到模具設(shè)計(jì)方面的問(wèn)題贩纵。這樣做還可以大大壓縮部件制造時(shí)間凭协。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，得到認(rèn)可的部件懒叛，諸如插件等將在模具設(shè)計(jì)最終確定之前提前發(fā)送給車(chē)間丸冕。這樣車(chē)間就可以抓緊時(shí)間先加工特定部件耽梅。

自動(dòng)化的風(fēng)潮還擴(kuò)展到了電極設(shè)計(jì)。公司已經(jīng)基于標(biāo)準(zhǔn)電極形狀的3D電極模板開(kāi)發(fā)了一個(gè)專(zhuān)有過(guò)程胖烛。電極設(shè)計(jì)者可以選擇某種模板并依據(jù)所需要的電極形狀修改它眼姐。這樣做完后，在電極零件打印圖紙上自動(dòng)生成尺寸佩番，每根電極可以節(jié)省30分鐘的圖紙時(shí)間众旗，并且使得新雇員可以更簡(jiǎn)單地適應(yīng)電極設(shè)計(jì)。

除了自動(dòng)零件打印件生成外趟畏，系統(tǒng)還自動(dòng)計(jì)算電極過(guò)燒量（電極產(chǎn)生火花間隙的欠尺寸量）贡歧。這樣就消除了機(jī)械師或CMM檢測(cè)者計(jì)算火花間隙的必要，同時(shí)讓他們可以直接從原始零件CAD圖紙進(jìn)行加工赋秀。公司的目標(biāo)是為模具基質(zhì)和插件的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)類(lèi)似的自動(dòng)化模板過(guò)程利朵。

自動(dòng)化檢測(cè)

CMM檢測(cè)程序的編程在部件被發(fā)送到檢測(cè)室之前開(kāi)始。質(zhì)量檢測(cè)員Jose Palomares在CMM軟件中引進(jìn)了電極或鋼零件3D模型猎莲。這些模型可以從一個(gè)（包含公司每個(gè)工件信息之文件夾的）中央計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)加以評(píng)價(jià)哗咆。然后，他會(huì)識(shí)別出部件的關(guān)鍵測(cè)量點(diǎn)蝠笔，產(chǎn)生檢測(cè)程序读铁，給單元的轉(zhuǎn)盤(pán)式儲(chǔ)存庫(kù)裝上工件，并將工件插到隊(duì)列中床少。

Palomares先生通過(guò)一個(gè)自己生成的將測(cè)量數(shù)據(jù)統(tǒng)一成簡(jiǎn)單報(bào)告格式的文件維護(hù)程序來(lái)自動(dòng)處理檢測(cè)數(shù)據(jù)砂两。這個(gè)報(bào)告無(wú)須涉及大量零件測(cè)量數(shù)據(jù)，僅僅列出那些被發(fā)現(xiàn)超差的零件和零件特征橘疚。這種自動(dòng)化的報(bào)告功能每天為他大約節(jié)省了4小時(shí)汪汰。

Prestige模具很可能將在檢測(cè)單元上增添另一臺(tái)CMM，以提高測(cè)量能力胶僵。此外步盼，它還可能不久給機(jī)器人配備一個(gè)線(xiàn)切割EDM，以進(jìn)行無(wú)人看管生產(chǎn)隘勾。保持對(duì)瓶頸問(wèn)題以及可能的自動(dòng)化整合方式的關(guān)注是此模具制造廠(chǎng)家維持自己不斷改善步伐的一種方式樊鲁。該步伐，以耐心鑄就捏章，已經(jīng)對(duì)Prestige模具起到了很大作用蔗彤，正如龜兔賽跑中烏龜贏(yíng)了兔子一樣。同時(shí)它還證明任何機(jī)器人都不可能替代富有創(chuàng)新意識(shí)的熟練工人疯兼。

公司內(nèi)采樣的價(jià)值

Prestige模具已經(jīng)增添了兩臺(tái)注射制模機(jī)（IMM）—— 一臺(tái)電液混合型然遏，一臺(tái)全電動(dòng)型——并增設(shè)了一名公司內(nèi)塑料零件采樣和模具質(zhì)量檢查的專(zhuān)職工藝技師。利用IMM，車(chē)間可以在給客戶(hù)發(fā)貨前在工廠(chǎng)內(nèi)進(jìn)行自己的模具測(cè)試待侵，而不必依賴(lài)于外部模具廠(chǎng)檢測(cè)質(zhì)量丢早。事實(shí)上，沒(méi)有內(nèi)部采樣能力的模具制造廠(chǎng)甚至不允許給某些OEM的工件報(bào)價(jià)——因?yàn)榇嬖诒Ｃ苄詥?wèn)題以及送到外面模具廠(chǎng)而固有的時(shí)間拖延問(wèn)題秧倾。

在公司注意到許多模具廠(chǎng)一直在從液壓IMM轉(zhuǎn)向全電動(dòng)單元后購(gòu)買(mǎi)了一臺(tái)全電動(dòng)IMM香拉。與液壓機(jī)床相比，全電動(dòng)IMM更安靜中狂，能量效率更高，可以保證更好的重復(fù)性扑毡。某些OEM甚至要求其新模具在全電動(dòng)IMM上加工以保證質(zhì)量胃榕。毫不奇怪，Prestige模具的全電動(dòng)IMM也實(shí)施了自動(dòng)化瞄摊，在每個(gè)模具循環(huán)后用一臺(tái)機(jī)器人拾起塑料澆口勋又，并將澆口射到磨床中回收（也就是說(shuō)，如果塑料可以回收的話(huà)）颈缆。

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