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5 H! n5 h2 r9 M1 m% _GibbsCAM 编程提速纳斯卡（NASCAR）赛车制造
( R/ F/ b A% W9 k$ q, GEd Pink于1959年创建自己的企业，并逐步发展成为现在拥有23名雇员的研发公司，即Ed Pink' k4 Q+ v& r/ p7 _
Racing Engines公司（简称EPRE，位于美国加利福利亚州的Van Nuys）。
9 U$ d I' f% M0 p* PEPRE公司是一家拥有15000平方英尺（1394平米）的工厂，他们生产的高性能发动机和零部件在赛
! M) N% }+ I. O, F车界，亦或更准确的说是在椭圆形赛道赛车界，非常有名。在他们的众多客户中包括通用、福特、日产
7 U' T4 V0 |3 Q5 `* B+ V和丰田。1 v, |$ z% ^. G1 P; b4 s
该公司出色的项目包括在印第赛车（北美方程式赛车）上的涡轮增压Cosworth和Buick V6引擎，以0 G+ M: Y) _$ R' n/ P% E$ y
及可以跑12小时和24小时耐力汽车赛的涡轮增压保时捷引擎。EPRE公司的产品几乎覆盖所有主要系列) O. r" e* A/ d- l* P: Y6 Z: w& i
赛事，包括印第赛车联盟、Champ Car赛（前身为CART车赛），USAC赛（美国汽车俱乐部赛车）和美
( T/ N: P3 o( `, z- B4 ?国纳斯卡赛车(NASCAR)。EPRE公司甚至将生产多年的发动机改造，使其发动机运转速度达10000转/' y& O3 u* p: h% I; v- V1 g
分，近800马力（即597千瓦）。$ J& F6 H/ H% B! a7 B$ [2 X e
所有赛车组织对车、发动机和零部件的尺寸和重量上有严格的限制。EPRE公司的创始人兼老板Ed" e, _! H( j) H* f6 i2 _
Pink说“NASCAR是要求最为严格的赛事。他们的规则使得任何人都很难获得优势，但对我们而言是好生2 q3 Z; e9 m- ^. v- s- I$ `
意。”: j8 y% l4 ]0 w5 n0 x w. G' ^
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. h, F. }. ?/ v) n在哈斯 VF3 加工中心上生产的用于 NASCAR 赛车的油泵转子的最终轮廓。
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( g( Q7 b: ~- R; JEPRE公司的核心业务是为赛车行业研究、设计、测试和开发高性能发动机和零部件，他们的非定制
+ S: {* J& [) u; m' k4 s( S零部件产品通常采用外包形式，这些零部件包括凸轮轴、连杆、发动机轴承、活塞、汽门机构、水泵、
8 a# S4 d$ W* F, |0 g y" c$ B干式油底壳油泵、冷却系统、进气口、点火器和排气系统。# r1 O$ j0 n2 S) i3 J
在生产样品时EPRE公司遇到了似乎无法逾越的挑战。虽然该公司的加工车间占地7500平方英尺
7 Y |% P2 g5 O; C（697平方米），常规机床装备精良，（三台车床、四台立式铣床、两台卧式铣床和一台测量机），
9 }- D, \# f9 i J2 w$ G4 qEPRE发现他们如果要连续及时生产，还需要设备。3 ~, T# S+ j* A" m7 k& F7 w1 l
传统的依赖外包的生产方式已是个非常令人头疼的问题。“很难找到满足你质量与交货要求的可信赖
/ E& F& ]( |6 t加工车间。当你找到时，他们有时会收取你完全无法支付的高昂费用。经过多次被制约后，我们确定我- r2 p. Z3 U! `
们需要改变现况，我们必须找到一种更好的方式来加工我们的零件。” Pink解释说。7 |# X. T3 z2 q
Pink的团队带着一个难题和一点点CNC机床知识，调研了几台机床后，最终从Haas自动化公司（位+ @1 F6 c" D5 t! Z* T& T5 a8 B; I
于加利福利亚州的Oxnard）选择了一台Haas CNC数控 VF3 立式加工中心。EPRE公司需要合适的软+ P4 v$ v& l* [: g- O/ Q
件，以便于充分发挥机床用途，缩短从样品到正式生产的周期。# H1 S7 J0 ^6 a. e% A7 w
“NASCAR 是要求最为严格的赛事。他们的规则使得任何人都很难获得优势，但对我们而言是好生
" e! Q( ?, t6 r意。”6 s4 D; r0 e. p6 @+ Z
“由于毫无经验，我们参加了WESTEC博览会，看到不计其数的软件产品，” Pink笑着说。“除了& g( V- r2 b8 I9 @! l8 b; r% \$ z
Gibbs公司（位于加利福利亚州的Moorpark）外，其它绝大多数厂商对待我们就像对待讨厌鬼一样。Bill. H% _ Z. {$ f. T0 ^& [8 F
Gibbs本人把我们当作有诚意的买家一样对待，悉心教导我们，向我们演示软件，并回答我们提出的种种
! J! |: ^3 M" @问题。他们的耐心证明当我们在学习过程中，他们将能够提供我们需要的服务。” Pink说。
* {, Z( R5 J) t" t( Q {7 PEPRE公司设计工程师Mike Johnson的很多产品开发Pink都很赞赏，而根据Mike Johnson的说法，
+ }' i" M, [1 |GibbsCAM软件易学易用。“几乎全部的设计我们都使用SolidWorks。我可以把模型发给我们的编程人员! B$ B% c) ^! t' Y0 j7 o
兼操作工Doug Nealy，他再导进GibbsCAM，而立即可以编程，” Johnson说。“GibbsCAM操作起来非常
5 v& V! ?' x) |0 r) H% E3 C简单，适应环境能力很强。我们可以完全导入一个零件模型并进行操作。自从使用GibbsCAM后，我们
! x7 J& B1 Q' U2 r5 {4 u6 x7 u5 y车间那些常规机床使用率大大提高，积灰很慢，我们的废品率也非常非常低。”7 s$ d" ~; s' q! }
GibbsCAM可以直接读取SolidWorks设计的模型，当产品模型发生变更时，其几何结构、工艺参数
+ d5 `( s& i, p8 U9 G) K2 ]% I与刀具路径具有关联性，可自动转换。SolidWorks中有插件可以把模型从SolidWorks直接导入到" ~$ P2 m7 L; J! u, O
GibbsCAM。$ |) Z$ n- c* E% O" ^
“我们在 GibbsCAM 的刀路仿真中运行模型，我们可以仔细研究，以检查存在的潜在问题，并看
: r; b4 H5 @- j4 \5 U4 Q- ?6 E8 Z我们能采取什么更好的方法。”
( ^' K2 L& a$ _& p& q“我们在GibbsCAM的刀路仿真中运行模型，我们可以仔细研究，以检查存在的潜在问题，并看我们1 h; G2 w7 o+ V6 I' a7 d$ Q5 Z
能采取什么更好的方法。” Johnson解释说。“通常，你会看到在哪里改变加工方法或刀路可以节约时间。
& i4 b. D# E2 t& |& ~0 d- m1 u; {自从使用GibbsCAM软件后，我们已经大大降低了我们的废料率，缩减了生产成本，并缩短了产品交付
j& v0 S1 O4 u; L& d5 J# c时间。”# f3 p: v2 X* {, ]
使用GibbsCAM的最大好处就是它能加工新设计的零件，把零件放进检测实验室核查其性能，并进/ W) h- A" M% v
行快速修改。“以前，我们需要等好几周才能知道检测结果。现在，我只要几个小时就能生产一个很好的) Z2 ?# J3 N3 p h8 `+ m( t
功能零部件，并通过测试，准备投产。” Nealy说。
0 F4 k* C+ @+ R2 k$ T2 awww.cimatron.com.cn www.gibbscam.com
9 ]3 F M$ g7 S) z' ?- P1 d* [一个意想不到的好处就是它能从小的坯料直接加工零件，这样的零件以前要通过放电加工或铸造生
' {, E$ W9 B, Z7 Q1 _产。这样的例子很多，比如说Johnson为几个NASCAR赛车队设计的新干式油底壳油泵的一个关键零8 Y5 U6 @0 J7 K& d
件：转子，现在已经进行到开发的最后阶段了。
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' I2 [4 A$ I9 o0 z, K8 hGibbsCAM 的模拟加工渲染功能可以模拟刀具运行轨迹和余量去除，使油泵转子加工达到最优化。% N) n% J( J2 M
这个泵旨在加强赛车机油控制，通过减少摩擦力和阻力来降低功率消耗。与大多数其它干油底壳泵: E1 G" j9 e7 W; u% h5 u4 h
不同，在每个排出废气（或回油）部分EPRE公司的设计采用两个转子，使齿轮只在增压部分转动。Pink
5 _" h m5 X/ b- A7 p; R的工作团队认为转子可以更加有效地排出废气，并在发动机曲轴箱内生成高负压，有助于拉动汽油运转, v( r7 j8 q& Q8 K/ r
部件，而不需要润滑油。% ~& _/ B# v9 G! z1 J9 A. N
尽管这个泵包含了一些独特的属于EPRE专利的零部件，但Pink声称这不是重新设计的转子，而只是/ H7 s% L* P* T R; t
通过应用知识与经验使它达到最优化。
' \. K9 |+ g" G虽然如此，运用他们的知识也不是一件容易的事。以前转子生产过程包括四个供应商，第一步，生+ M8 Z0 \! x8 k5 @ l8 y) [
产2"（50.8毫米）厚，2'（0.6毫米）平方的铝板，它可以用表面研磨获得良好的平整度。第二步，在板& C8 @, u5 Y) `- y
上放置100个双叶转子，用中心钻孔获取转子布局图，第三步，在每个叶片末端钻和攻丝10-24个孔。最# J$ L# I8 \8 V* i; H
后，铝板会被转移到一个放电加工车间，做成单个转子，最终做成20条，每条带有五个转子。
9 C: m; o, C' N" s% O每个转子都可以自由切削，可以对每个转子末端进行局部加工。然后开凿一个半圆柱形凹槽到中心
' G- Y1 `, m. q; `! T5 Y7 H孔边缘。通过放电加工，在单个转子内做一个与之相匹配还能放置销子的凹槽，把转子锁在轴上。“这个+ x" k' R& ~$ d7 ~! t
麻烦的生产过程结束时，已经过去快四个月了，我们要在每个转子上花费100美元。” Pink说。4 n- E; x; x2 z* ^/ U
一个Ed Pink为NASCAR V8赛车发动机生产的新赛车油泵有五个排气部件：四个用于每个曲轴箱的
/ @/ j0 G4 Z0 C3 q! G两个汽缸区域，一个用于发动机的上部。这么一个油泵，仅10个转子成本就要1000美元，但Pink很快强
% X' X8 F" h0 r0 I调说生产延期和这种高成本一样糟糕。# C8 X9 J% U2 m0 T* y
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. D9 t" G! ^1 K# y$ |' V（上图）EPRE 公司为 NASCAR 赛生产的用转子套住的油泵排气部件。+ @. r% Y# E* n5 x. G2 t: R
* y6 F8 `4 @: [6 B现在，EPRE公司使用GibbsCAM软件和他们的三轴CNC加工中心生产转子。第一步，CNC机床用
- i& ]+ q- J" \6 ?# t2 ]一个方坯加工复杂的外部轮廓，然后在中心镗孔，钻和攻丝10-24个孔，最后加工中心孔旁的合缝销凹槽' T! o7 Z% e4 k8 ]. Z9 K9 }
完成转子的生产。9 d: s, C- q9 v) l8 R
我过去的经验是要想把一个零部件做的更好或更快，就要花费更多的成本。但是 GibbsCAM 颠覆3 v9 q) t- ~, M
了我的经验。
3 M C% ^: [+ ?* m# `; h( W8 a. H3 oPink对于这样的成效非常高兴。“从开始生产到最终完成，通过外部多个厂商加工生产100个转子需5 p- g' Q6 B- ~
要四个月。现在我们用GibbsCAM软件和CNC机床自己内部生产， 100个转子只需一周就可以完成。”我
; b0 l7 n+ u2 e3 j们在其它泵上用这些转子成效显著。通过减少操作间隙，内部生产的转子在尺寸上更精确，泵的排出废
/ I+ o. h: y" f: U气功能更强。使用GibbsCAM一个意外的好处就是我们能够更改转子叶片的形状，用台架测试新设计，4 h, `6 X. \4 r, B b
然后在我们内部生产中具体实践这些修改部分。
) l: Z F# {' G$ x那么成本如何呢？Pink说：“我过去的经验是要想把一个零部件做的更好或更快，就要花费更多的成7 E: g3 V2 j( N
本。但是GibbsCAM颠覆了我的经验。我们生产转子的成本从100美元降低到不足25美元，每个泵节约了
$ i" L0 [: y0 K5 M) [; ~8 H4 r750美元。我们取消了以前常规铣床方面耗费工时的外包生产，现在我们能做出更好更精确的零件，并且
& n6 Y. D" b6 ]5 t8 O y3 e0 I速度大大提高。”
/ ~3 R8 V( m8 \- C* I z当EPRE公司的常规机床日愈闲置时，Ed Pink和他的团队继续寻找新的激励人心的项目，希望生产
* Q/ [, i% e1 N! @+ q足够多的干式油底壳油泵和其它零部件。“通过添加更多的CNC机床，我们可以自己生产，采用了
6 F- Q3 Z; M6 R g* _/ Z/ rGibbsCAM软件，单机就能干这么多活儿------机床可以每天24小时运转呢！” |
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发表于 2012-10-10 16:36:44