Ed Pink于1959年創建自己的企業,并逐步發展成為現在擁有23名雇員的研發公司,即Ed Pink Racing Engines公司(簡稱EPRE,位于美國加利福利亞州的Van Nuys)。
EPRE公司是一家擁有15000平方英尺(1394平米)的工廠,他們生產的高性能發動機和零部件在賽車界,亦或更準確的說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、日產和豐田。
該公司出色的項目包括在印第賽車(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小時和24小時耐力汽車賽的渦輪增壓保時捷引擎。EPRE公司的產品幾乎覆蓋所有主要系列賽事,包括印第賽車聯盟、Champ Car賽(前身為CART車賽),USAC賽(美國汽車俱樂部賽車)和美國納斯卡賽車(NASCAR)。EPRE公司甚至將生產多年的發動機改造,使其發動機運轉速度達10000轉/分,近800馬力(即597千瓦)。
所有賽車組織對車、發動機和零部件的尺寸和重量上有嚴格的限制。EPRE公司的創始人兼老板Ed Pink說“NASCAR是要求最為嚴格的賽事。他們的規則使得任何人都很難獲得優勢,但對我們而言是好生意。”
在哈斯VF3加工中心上生產的用于NASCAR賽車的油泵轉子的最終輪廓
EPRE公司的核心業務是為賽車行業研究、設計、測試和開發高性能發動機和零部件,他們的非定制零部件產品通常采用外包形式,這些零部件包括凸輪軸、連桿、發動機軸承、活塞、汽門機構、水泵、干式油底殼油泵、冷卻系統、進氣口、點火器和排氣系統。
在生產樣品時EPRE公司遇到了似乎無法逾越的挑戰。雖然該公司的加工車間占地7500平方英尺(697平方米),常規機床裝備精良,(三臺車床、四臺立式銑床、兩臺臥式銑床和一臺測量機),EPRE發現他們如果要連續及時生產,還需要設備。
傳統的依賴外包的生產方式已是個非常令人頭疼的問題。“很難找到滿足你質量與交貨要求的可信賴加工車間。當你找到時,他們有時會收取你完全無法支付的高昂費用。經過多次被制約后,我們確定我們需要改變現況,我們必須找到一種更好的方式來加工我們的零件。”Pink解釋說。
Pink的團隊帶著一個難題和一點點CNC機床知識,調研了幾臺機床后,最終從Haas自動化公司(位于加利福利亞州的Oxnard)選擇了一臺Haas CNC數控VF3立式加工中心。EPRE公司需要合適的軟件,以便于充分發揮機床用途,縮短從樣品到正式生產的周期。
“NASCAR是要求最為嚴格的賽事。他們的規則使得任何人都很難獲得優勢,但對我們而言是好生意。”
“由于毫無經驗,我們參加了WESTEC博覽會,看到不計其數的軟件產品,”Pink笑著說。“除了Gibbs公司(位于加利福利亞州的Moorpark)外,其它絕大多數廠商對待我們就像對待討厭鬼一樣。Bill Gibbs本人把我們當作有誠意的買家一樣對待,悉心教導我們,向我們演示軟件,并回答我們提出的種種問題。他們的耐心證明當我們在學習過程中,他們將能夠提供我們需要的服務。”Pink說。
EPRE公司設計工程師Mike Johnson的很多產品開發Pink都很贊賞,而根據Mike Johnson的說法,GibbsCAM軟件易學易用。“幾乎全部的設計我們都使用SolidWorks。我可以把模型發給我們的編程人員兼操作工Doug Nealy,他再導進GibbsCAM,而立即可以編程,”Johnson說。“GibbsCAM操作起來非常簡單,適應環境能力很強。我們可以完全導入一個零件模型并進行操作。自從使用GibbsCAM后,我們車間那些常規機床使用率大大提高,積灰很慢,我們的廢品率也非常非常低。”
GibbsCAM可以直接讀取SolidWorks設計的模型,當產品模型發生變更時,其幾何結構、工藝參數與刀具路徑具有關聯性,可自動轉換。SolidWorks中有插件可以把模型從SolidWorks直接導入到GibbsCAM。
“我們在GibbsCAM的刀路仿真中運行模型,我們可以仔細研究,以檢查存在的潛在問題,并看我們能采取什么更好的方法。”
“我們在GibbsCAM的刀路仿真中運行模型,我們可以仔細研究,以檢查存在的潛在問題,并看我們能采取什么更好的方法。”Johnson解釋說。“通常,你會看到在哪里改變加工方法或刀路可以節約時間。自從使用GibbsCAM軟件后,我們已經大大降低了我們的廢料率,縮減了生產成本,并縮短了產品交付時間。”
使用GibbsCAM的最大好處就是它能加工新設計的零件,把零件放進檢測實驗室核查其性能,并進行快速修改。“以前,我們需要等好幾周才能知道檢測結果。現在,我只要幾個小時就能生產一個很好的功能零部件,并通過測試,準備投產。”Nealy說。
一個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放電加工或鑄造生產。這樣的例子很多,比如說Johnson為幾個NASCAR賽車隊設計的新干式油底殼油泵的一個關鍵零件:轉子,現在已經進行到開發的最后階段了。
GibbsCAM的模擬加工渲染功能可以模擬刀具運行軌跡和余量去除,使油泵轉子加工達到最優化
這個泵旨在加強賽車機油控制,通過減少摩擦力和阻力來降低功率消耗。與大多數其它干油底殼泵不同,在每個排出廢氣(或回油)部分EPRE公司的設計采用兩個轉子,使齒輪只在增壓部分轉動。Pink的工作團隊認為轉子可以更加有效地排出廢氣,并在發動機曲軸箱內生成高負壓,有助于拉動汽油運轉部件,而不需要潤滑油。
盡管這個泵包含了一些獨特的屬于EPRE專利的零部件,但Pink聲稱這不是重新設計的轉子,而只是通過應用知識與經驗使它達到最優化。
雖然如此,運用他們的知識也不是一件容易的事。以前轉子生產過程包括四個供應商,第一步,生產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個雙葉轉子,用中心鉆孔獲取轉子布局圖,第三步,在每個葉片末端鉆和攻絲10-24個孔。最后,鋁板會被轉移到一個放電加工車間,做成單個轉子,最終做成20條,每條帶有五個轉子。
每個轉子都可以自由切削,可以對每個轉子末端進行局部加工。然后開鑿一個半圓柱形凹槽到中心孔邊緣。通過放電加工,在單個轉子內做一個與之相匹配還能放置銷子的凹槽,把轉子鎖在軸上。“這個麻煩的生產過程結束時,已經過去快四個月了,我們要在每個轉子上花費100美元。”Pink說。
一個Ed Pink為NASCAR V8賽車發動機生產的新賽車油泵有五個排氣部件:四個用于每個曲軸箱的兩個汽缸區域,一個用于發動機的上部。這么一個油泵,僅10個轉子成本就要1000美元,但Pink很快強調說生產延期和這種高成本一樣糟糕。
EPRE公司為NASCAR賽生產的用轉子套住的油泵排氣部件
現在,EPRE公司使用GibbsCAM軟件和他們的三軸CNC加工中心生產轉子。第一步,CNC機床用一個方坯加工復雜的外部輪廓,然后在中心鏜孔,鉆和攻絲10-24個孔,最后加工中心孔旁的合縫銷凹槽完成轉子的生產。
我過去的經驗是要想把一個零部件做的更好或更快,就要花費更多的成本。但是GibbsCAM顛覆了我的經驗。
Pink對于這樣的成效非常高興。“從開始生產到最終完成,通過外部多個廠商加工生產100個轉子需要四個月。現在我們用GibbsCAM軟件和CNC機床自己內部生產,100個轉子只需一周就可以完成。”我們在其它泵上用這些轉子成效顯著。通過減少操作間隙,內部生產的轉子在尺寸上更精確,泵的排出廢氣功能更強。使用GibbsCAM一個意外的好處就是我們能夠更改轉子葉片的形狀,用臺架測試新設計,然后在我們內部生產中具體實踐這些修改部分。
那么成本如何呢?Pink說:“我過去的經驗是要想把一個零部件做的更好或更快,就要花費更多的成本。但是GibbsCAM顛覆了我的經驗。我們生產轉子的成本從100美元降低到不足25美元,每個泵節約了750美元。我們取消了以前常規銑床方面耗費工時的外包生產,現在我們能做出更好更精確的零件,并且速度大大提高。”
當EPRE公司的常規機床日愈閑置時,Ed Pink和他的團隊繼續尋找新的激勵人心的項目,希望生產足夠多的干式油底殼油泵和其它零部件。“通過添加更多的CNC機床,我們可以自己生產,采用了GibbsCAM軟件,單機就能干這么多活兒------機床可以每天24小時運轉呢!”
(審核編輯: 智匯小新)
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