自动化和模具制造:模具生产的行动

去年11月，我们探讨了Moldmakers如何寻求自动化，以帮助他们的成本削减和交流时间减少努力，同时满足严格的质量标准。幸运的是，供应商和制造商在广泛的各种各样的软件和设备上升到任务，以帮助较小的模具制造者，刚刚希望将其运营的各个方面自动化到想要完整的大修的商店。

据尼克·加诺特（Nick Giannotte）介绍，MITSUBISHI EDM（WOOD DALE，IL）-A eDM设备制造商的销售 - 劳动力和成本平均水平的价格决定了今日美国摩尔摩制造商的成功和失败。“制造商不再与邻居竞争;他们在全球市场上竞争，“他说。“美国的最大挑战必须克服，这是其他国家的劳动力成本低。因为美国的劳动成本是指数级的，所以我们依靠技术来最大化我们的回归至关重要。在世界市场中保持盈利和竞争力的关键是最大限度地减少零件成本。由于劳动力代表了我们部件成本的50％以上，美国制造商必须找到尽可能多地将无人看管的生产的方法。“

同意是霍华德迈克尔，首席执行官/丰田机械（Arlington Heights，IL）的总裁-A CNC卧式加工中心和研磨机的制造商。“今天的机器比以往任何时候都更加富有成效，”他评论。“自动化正在允许商店在生产过程中减少定向操作的任务数量。Today, we have fewer talented workers to replenish the positions of machinists who have spent the past 30 years on the shop floor doing repetitive jobs, such as setting up fixtures on a machining center, moving materials, etc. U.S. moldmakers have been forced to find an alternative to this once-substantial workforce. We turn to automation to balance this shortage of skilled laborers.”

考虑到这一点，几家加工设备的领先制造商，EDM机器和软件讨论了他们的观点，并在模具设计师，工程师，摩擦制造商，模具汇编器和模具的最新进步以及他们对商店的最新进步以及它们的知识。整个过程。他们还讨论了行业面临自动化方面的挑战，以及这些挑战的一些推荐解决方案。

软件

进步
重用现有的数据
在CAD/CAM方面，Open Mind Technologies USA, Inc (Wellesley Hills, MA)(为机床提供数控铣削程序的软件供应商)的总经理Alan Levine认为，现代机床设备和CAD/CAM软件系统为自动化提供了许多机会，以提高生产率和产量。从而使模具制造商更具竞争力。他说:“我们的目标不是减少人力劳动，而是利用劳动力来完成高价值的决策任务，并在能够提供积极结果的地方使用自动化。”

Levine认为CAD/CAM编程是潜在自动化的一个领域。他解释说:“通常情况下，产品设计要经过多次修改，有时甚至是在原始部件已经投入生产之后。”“编程系统必须对这种现实做出反应，能够在可能的情况下重用现有的几何数据和处理数据。在其他情况下，新部件仅仅是以前设计和制造的部件的变体。这是一种依赖于以前的设计和分析的哲学，能够创建新的产品和模型，作为现有的和经过验证的技术的变体。这种增量式产品设计理念可以创造出新的产品模型，而成本只是‘白纸设计’的一小部分。”

应用功能识别/技术
Levine继续说，许多系统已经将特征识别和特征技术应用于简单的几何元素，如孔洞和口袋。在这些方法中，在CAD模型中搜索重复的或相似的被识别的实体，以减少程序员的痛苦。但是，模具的模型比孔洞和口袋要复杂得多。Levine说:“特征技术应该应用于任何类似或重复的几何图形。”“零部件家族的应用非常适合这一点，如轮胎模具和瓶子模具。特征技术为CAD模型(或许多模型)增加了智能，减少了用户交互和出错的机会。”

组织/添加智能
根据Levine的说法，组织几何形状后的下一步是为加工过程数据组织和添加智能。“许多特征识别系统不仅识别几何形状，而且可以使用标准加工参数来定义深度和钻井循环的进料，”他说。“多年来，许多软件系统中有一个刀具数据库概念，其中给定的刀具和应用材料可以具有预定义的进料和主轴速度设置。逻辑扩展是添加CAM软件中的能力，以保存到数据库（用于重复使用）任何加工过程参数。目标是在概念上制作更多的零件，而不是让每个部分被视为一份新工作。“

Levine比较在CAD / CAM领域添加自动化，以介绍一台新工程师/
程序员/操作员到商店。“车间应该有现有的标准，无论程序员是谁，CAM软件的结果都应该是相同的，”他解释道。“新员工将在公司学习很多东西，但可以依赖于获得该公司及其设备经过实践证明的最佳加工标准。许多商店都有“培训许可证”，这不仅用于培训新员工，还用于关注流程开发。这个用户可能专注于改进流程和存储知识，而其他程序员则专注于生产和吞吐量。”

结合软件
Jeff Jaje, Marketing & Business Development Manager of Sescoi (Southfield, MI)—a provider of automatic manufacturing software solu-tions—notes that combining what has been traditionally thought of as separate technologies or processes into one will assist the shop’s overall process and automation. “For example, combining shop management software with the CAD/CAM software will assist in managing and automating all processes,” he says. “Another example is combining robots with milling spindles to perform light machining operations.”

向导,指导
据营销经理Delcam的Peter Dickin（Windsor，On）-a制造业 - CAD系统的CAD / CAM软件产品开发解决方案供应商正在提供更多的自动化，这是一个趋势，他看到未来几年。“Most systems now offer a series of ‘wizards’ that guide the user through the various steps that need to be completed in order to create a mold design from a product design—including splitting the model into core and cavity, creating split surfaces, and building up the rest of the tool with components from standard catalogues,” Dickin notes. “These methods speed up the more repetitive aspects of the design process and make mistakes less likely by automating the more routine calculations. They increase the productivity of the skilled designer and leave him more time to consider the best way to lay out the mold, how to incorporated sliders for any undercut regions and other key design issues.”

CAD / CAM之间的链接
此外，Dickin解释说，CAD和CAM之间更紧密的联系也带来了更多的自动化机会。他表示:“虽然目前还没有可靠的自动生成复杂镶件刀具轨迹的方法，但可以将制造信息包含在模板的孔和口袋几何形状旁边。”“这使得自动生成制造数据成为可能。这同样提供了时间优势，但也比基于图纸编程更可靠，例如，当确保孔将在一系列板正确对齐时。”

五轴加工
Five-axis machining is playing a vital role in shop automation, according to ESPRIT Mold Product Manager Marco Levi D’Ancona of DP Technology (Camarillo, CA)—a developer and supplier of computer-aided manufacturing (CAM) software for a full range of machine tool applications. “Visit any machinery exhibition, like the last IMTS 2006 in Chicago, for evidence of the popularity of five-axis machine-tools,” D’Ancona says. “More than simply avoiding the need for multiple positioning, a five-axis machine allows the use of shorter—and therefore more rigid—tools. This reduces the risk of chattering in high speed machining. Existing CAM systems in mold shops are usually legacy selections based on three-axis machining criteria and cannot efficiently answer the needs of five-axis machining.”

Bill Hasenjaeger，CGTECH（IRVINE，CA）的产品营销经理-A数值控制提供商（NC / CNC）仿真，验证，优化和分析软件技术 - 也看到了自动化过程中五轴加工的突出。“在过去，模具加工严格限制在三轴铣削，”他回忆起。“随着五轴铣床变得更加实惠，模具设计变得更加复杂，使用五轴机床用于加工模具腔的制造变得越来越普遍。将来，使用五轴机床的使用甚至可能需要竞争 - 至少用于创造一定的复杂性和复杂性的模具。“

五轴加工显然需要更复杂的软件来支持更复杂的加工过程。Hasenjaeger继续说道:“这需要具有新技能的制造工程师为这些机器设计高效的流程和创建数控程序。“工程师必须有卓越的空间可视化能力和软件工具来支持他的工作。机器仿真和路径验证软件-精确可靠的材料去除模拟复杂五轴切割使用复杂形状的刀具-是有效开发正确的数控程序的必要条件。由于无法对复杂的五轴切割产生的切割表面进行可视化，NC程序员不得不自己去想象，或者等到为时已晚时才去查看物理结果。”

DP技术的D'Ancona补充说，从引入五轴机器中获得真正的优势，必须审查所有生产过程 - 特别注意凸轮系统，切割工具和切割策略。

集成系统
集成系统也可以提供竞争优势。DP Technology的D’ancona说:“集成CAM系统具有许多生产力优势，例如，在任何步骤都考虑到被移除的材料以避免空气切割的同时，可以提供2- 5,3,3 + 2,5轴策略。”“值得注意的是，模具制造商的五轴战略不同于通常在航空航天领域使用的战略。”一些软件制造商提供专门为模具制造业设计的特殊功能。

自动进料计算计算
CGTech的Hasenjaeger指出，目前已经为更复杂的切削工具开发了特殊的软件。他表示:“用一句古老的广告语来说，模拟软件可以帮助数控编程人员了解他的切割策略如何适用于‘橡胶与路面的交界处’。”此外，自动进给速度计算软件根据刀具接触和其他适当的切削进给和速度的经验知识计算进给速度。这可以显著提高切割效率，帮助企业实现最佳进料和速度的标准化。”

挑战/解决方案
挑战:降低成本和生产时间。
解决方案：自动化建议。
DP Technology的D’ancona为解决这些问题提供了以下自动化建议:

• 不要把时间浪费在气割上。
• 避免短刀具路径：刀具路径必须遵循零件的形状
• 提供具有适当点分布的刀具路径的HSC机器。
• 使用攀爬切割，尽可能避免常规切割;结果将是更好的表面质量和较少的插入件。
• 使用具有特殊插入型材的新型HSC工具粗略：毫无疑问，他们可以减少传统的牛鼻形状更快。
• 使用智能，集成凸轮功能保存在编程时间

挑战：机器店的生产力。
解决方法:测量主轴效率。
Open Mind Technologies公司的Levine表示，机械车间的生产率通常由主轴效率来衡量。他解释说:“当购买新机床时，客户可以指定正常运行时间，或者供应商可以给出这样的价值。”“但真正的主轴效率远远超出机器运转或需要服务技术人员的情况。它实际上应该由机床切割的时间来衡量。这个测量包括两个额外的因素，超过了正常运行时间的定义——零件安装过程中损失的时间，以及加工切削空气过程中由于低效的刀具路径而损失的时间。虽然这两个问题是分开的，但都可以在自动化的框架下进行描述，并且可以直接影响主轴效率和模具制造商的竞争力。

挑战:设置时间。
解决方案:增加功能/设备。
Levine表示，有几种不同的方法可以减少重复部件的安装时间。首先，额外的工作托盘可以与机器一起购买，并允许后续工作(相同或不同)装载和校准，而另一个工作是加工。然后，可以采购昂贵的夹具，这样重复的零件就可以在没有太多操作员干预的情况下精确地安装。他说:“这种方法的缺点是，这些夹具应该被储存起来，以备潜在的重复使用，并有一个仓储和储存成本。”此外，现代数控控制可以调整三轴或五轴G-code程序使用标准探测周期和动态夹具偏移。

挑战:紧跟最新技术。
解决方案：投资资本设备。
Sescoi的Jaje补充说，跟上最新技术是模具制造商面临的另一个主要障碍，这通常需要在资本设备上进行大量投资，以利用新技术。“此外，它还可能需要在培训和尝试新想法方面的投资——所有这些都是在时间限制下工作的，”Jaje说。“商店必须能够测试新想法，并确定它们是否为公司流程增加了价值。但是站着不动意味着有人最终会超过你。”

挑战:被软件解决方案所束缚。
解决方法:保持开放的心态。
Delcam的Dickin建议用户不受软件解决方案的约束。“如果自动化解决方案不是他想要的，那么在没有重新运行完整的设计过程的情况下，可能很困难或甚至不可能进行任何改变，”他详细说明。“最好的系统提供自动化，但保留系统的所有功能，以编辑，调整和操作结果，以便完全了解用户需求。当ModeMakers在设计工具时尝试在CAD模型中保留参数历史时，这也可能发生。然后，它可以难以使圆角的半径增加，以改善材料流动而不影响其他圆角或改变一个表面上的触发角度，以使其更容易提取部件而不移动任何其他表面。“

挑战：通过自动化之后。
解决方案:自动化投资必须持续进行。
CGTECH的产品营销经理Hasenjaeger补充说，必须正在进行自动化技术的投资。“自动化需要软件，”他强调。“使用哪种软件 - 如何应用 - 将是成功模具制造公司的重要差异。那些节约软件的人将在其流程后期支付价格。“

加工/ EDM

进步
完善整个流程
Bob Burrows，Haas Automation，Inc。的产品经理（Oxnard，CA）-A CNC机床制造商 - 指出，自动化的趋势和进步在过去几年中没有改变大量巨大。“主要目标是不仅生产更多的产品，而且更好的产品在更短的时间内，较少的人，”洞穴笔记。“这是通过改进完整过程来实现的，而不仅仅是看自动化。有竞争力的是，公司必须利用可用的最佳资源。在美国的摩尔制造商没有招聘1美元的劳动者，以便像他们在中国那样手动波兰模具。模具必须以良好的饰面脱机，需要很少或根本没有手动。这意味着选择和使用合适的人员，机器，机器选项，CAD和CAM软件，工程和切割工具。

简化单元控制器
EROWA Technology, Inc.(阿灵顿高地，伊利诺伊州)是制造业托盘化和自动化系统的供应商。据该公司销售和市场副总裁Bob Byers说，模具制造商面临的利润迫使生产自动化解决方案的公司降低成本，减少复杂性。拜尔斯解释说:“这些系统几乎是即插即用的，几乎不需要培训，而且与如今的模具制造商的工作方式无缝对接。”“这些系统必须通过一个简化的单元控制器与它们的设计部门进行控制，目标是最大限度地延长主轴时间，减少模具制造商实际执行的琐碎任务。”

使用标准的工件设计
模具设计师将不得不利用“标准化”的工程设计，并以这种方式开始他们的过程，按人们仍在继续。“实际机器人似乎是机床的扩展，并被识别为类似于工具刻录器的外围设备。”

研磨操作
谈到磨削操作，奥卡莫托公司的技术销售工程师（布法罗格罗夫，IL）-An磨料技术供应商 - 自动化在这种整理过程中正在采用，这些过程经常遵循即时性或EDM。在几乎所有情况下，研磨是过程中最准确的部分，Truelsen状态。随着磨削仍然是必须误解所有金属去除过程，获得一致，高精度部分是最经验丰富的研磨机的挑战。在许多情况下，当使用更少的体验运算符时，此问题乘以。研磨需要大量的动手操作来完全尊重和理解在持有.00001“的大小或平方时”播放的许多变量。为了帮助在磨削过程中实现更一致的准确性，其中许多较大终端模具商店正在使用自动化，用于这些模具组件的负载和研磨。这些部件将在.0001中的模具块的简单平方中磨损，以磨削多个形成的模具插入件。这允许零件以最小的操作员干预绕时钟运行。

挑战/解决方案
挑战:心态、成本和执行。
解决方案：一种新方法。
“需要一个新的方法来成功，”Erowa技术的教徒强调。“大多数商店都在他们设计模具的现代化现代化，但仍然依靠商店地板来弄清楚如何抓住工件来机器机器。我们必须创建我们以标准格式保存我们机器的Mindset，并允许标准夹具创建我们的定位点并消除指示和设置时间。这将允许自动化成为工作流程的简单扩展。简而言之，他们必须在他们的思想中对如何通过他们的商店进行工作来实现激进的变化。实施新的流程风格极其容易和成本效益。所涉及的成本是一支心灵的障碍，曾经从投资回报中看，实施共同的工作持有系统后，成本不再是一个问题。实施的时间成为新的挑战。

“大多数模具店主正在努力履行客户对模具价格降低，更高质量和更短的步伐的需求，”任何人都在继续。“随着全球竞争，保持任何保证金并满足上述要求非常艰难。今天的店主正在争先恐后地实施新想法，但大多数都是基于商店和行业的旧习惯。“

丰田机械的迈克尔对此表示赞同。“美国模具制造商必须认识到集成自动化和技术进步对于持续成功的重要性。”“在考虑购买自动化设备时，价格是需要克服的最大障碍之一。对于中小企业来说，在考虑这种高价商品时，很容易感到一点“价目表冲击”。自动化的整合应该被看作是对公司未来的一项投资，而不是一项开支。我们很容易就会想，‘如果我们能用现有的设备继续生产这种产品，为什么要改变呢?’但这种胆怯的心态会阻碍公司的发展，导致公司的灭亡。”

挑战:减少加工时间。
解决方法:增加每分钟去除材料的立方英寸。
哈斯商学院的Burrows同意上述观点是一个严峻的挑战。他解释说:“与易于实现自动化的典型生产部件相比，模具的单位产量只是一小部分。”“制造模具的大部分时间是加工时间，你不可能通过大量自动化来减少加工时间。您可以使用零件和工具探测设置和调整偏移量，并检测损坏的工具，因此数控机床可以自动调用冗余的工具。然而，要减少加工时间，关键是要增加每分钟去除材料的立方英寸。这没有什么秘密或神奇的公式。你需要在整个过程中做好每一件事，包括选择我上面提到的适当资源。”

挑战:减少过程中的劳动力。
解决方案：自动化从劳动力驱动到技术驱动。
三菱的Giannotte推荐摩尔制造商评估他们的操作，并找出削减劳动时间的方法。“自动化是成功将工作环境从劳动力驱动业务转换为技术驱动的业务的关键，”他说。“例如，模具店可能每周五天峰值效率运行，每天两个班次。但是当加工过程在周末停止两天时，商店正在失去70小时可能的生产力。通过在整个周末结合自动化和运行，这家公司可以每周将其劳动力成本降低30％。“

在这些思想中扩展是丰田机械的迈克尔。“考虑自动化整合可以带到公司的总价值，”他说。“自动化允许Metummaker通过最大限度地提高机器生产率并最大限度地减少每个部分的劳动力负荷来盈利地运行。”

挑战：简化流程。
解决方案:在流程的所有步骤中使用自动化。
丰田机械(Toyoda Machinery)的迈克尔(Michael)指出，自动化有助于简化流程，将手工操作降至最低，使模具制造商以最高效率运行。他指出:“现代设备可以全天候无人驾驶运行。”“如果在无人看管的生产过程中出现任何问题，通知可以立即发送到手机或传呼机上。通过让操作人员立即意识到无人值勤加工过程中出现的问题，产量仍然可以达到最高效率。”

挑战:更多的资本投资。
解决方法:着眼于长期和短期。
Okamoto的Truelsen扩大了这些思想。虽然自动化是许多帮助获得更多生产的答案，但在更好的一致性的增加的好处，但它确实需要更大的初始价格标签。随着磨削过程所持的准确性非常紧，不仅需要顶部质量磨床，而且是顶部质量的工具。这包括磨削轮子，其与机器操作中使用的液压，卡盘和冷却剂的液压和冷却剂正确匹配。顶级质量夹具也是一个必须包括（+/- 1弧秒）精度的高端伺服件索引器，以及高精度托盘，用于附着部分以从装载系统到磨削机的运输。

丰田机械公司的霍华德敦促模具制造商对每个部件的成本和相对效率进行分析，以帮助计算这种投资的回报。他表示:“当生产成本更加计算和清晰时，模具制造商就能更好地把握购买和集成当今自动化设备背后的价值。”“这有助于保持企业持续增长的定位。”

自动化或死亡？

行业专家对商店地板上实施自动化有力。毕竟，您的成功能力直接影响它们。根据三菱EDM的Giannotte的说法，Techno-Logy是成功运营当今模具商店的关键。“店铺管理看起来很重要，如何利用正确的工具自动化，软件，测量设备，工具系统和机器技术 - 将减少整体成本因素，使其更具竞争力，”他说。

添加到Toyoda Machinery的Michael。“通过利用可以保持手动操作的设备倾斜和最大化每个周期的部件，美国摩尔制造商可以在全球范围内竞争，以及劳动力成本如此便宜的国家，”他肯定。“技术使我们的机会无限。我们需要保持进步性的国家，并认识到更复杂的软件和自动化为我们作为一个国家的价值。最终，它是在美国和全世界内存在美国和竞争中的工厂。“