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原型制造的地位

原型制造的地位 2011年12月04日 来源： 如果你问Richard Alfoni，他的位于马萨诸塞州Rowley市的工厂在加工一个原型零件后能赚多少，你得到的回答将是挣不到钱。这就是很多工厂不再承担这种一次性任务的原因所在。但为什么他不拒绝原型项目，不管材料的类型或者零件的复杂程度？因为他发现加工一个单一的原型零件要比立刻车削镍合金有更多的内涵。

通常，工厂加工某个制造商的原型为得到后续可能的任何生产任务创造有利条件。如果零件能进行到生产阶段，原型制造就能为工厂带来收益。 尽管如此，Alfoni先生把原型制造不仅看成是生产任务的诱因，而且还看作是针对他的员工的一种持续的培训工具。 另外，原型制造提供赢取新客户的机会，也显示出从现有客户处确保更多任务的非凡能力。融合原型制造与生产加工要求职员、设备与业务方法的柔性，而他的Eastern Science公司对于这种任务有足够的灵活性。 独特的开始 如果名称“东方科学”听起来不像一个典型的机械厂的话，那是因为从许多方面看它的确不是（即使Alfoni先生也许谦虚地讲其他方面）。该公司于1919年由两位设计并建造天文仪器的MIT毕业生建立。一直到Alfoni先生在1972年从他父亲手里接管之前，它更像是一个“业余作坊”而不是一个机械厂。那里加工一次性任务与原型，但是看不到生产任务。 这些年来，公司积聚了针对有效加工特殊外形与材料（包括高温合金、钛合金、塑料与陶瓷）的重要知识基础。它目前把那些经验用于为半导体、航空与医疗客户在手动与CNC机床上加工高精度零件。现在与1972年之前最大的不同在于：如今公司的目标是赢得生产任务。 为什么选择原型? Alfoni先生以多种方式投资于原型项目。首先，这些项目使员工对他们的工作保持兴趣与兴奋。“知道你加工的零件是发射到太空的火箭上的元件是令人激动的，”Alfoni先生说道。 原型制造还可用作新、老员工的在职培训。因为Alfoni先生不期望他的新雇员要有金属加工的专业背景（他的CAD/CAM编程员拥有建筑学的学位），这尤其有帮助。按照Alfoni先生的观点，具有良好态度与愿意学习的人有利于成为一个好的候选人。 最近的一项原型任务是解释原型制造如何推动员工提出独特解决方案的好例子。它是一个直径12英寸、厚度仅1/16英寸的半导体零件，在外径上有一个小的矩形凸台而且上面密布小孔。像许多其它半导体零件需要多层叠加起来一样，表面的平行度必须控制在千分之十英寸以内。“他们把这个任务提供给我们，而且我们告诉他们愿意尝试一下，”Alfoni先生说。“我们肯定使用气动夹具，但是我们可能必须轻轻拍打那个夹具来确保零件极好的平面度，而且我们还可能使用销钉来帮助夹紧零件。”即使这个任务不发展成生产的意外收获，如果工厂在将来得到相似结构的零件时，原先所作的工作就得到了补偿。

展现处理不同项目的愿望能吸引新的客户并能帮助进入新的市场。它还有助于维护现有客户的良好关系。“我们的客户忠于我们，因为我们忠于他们，” Alfoni先生说。“有一些实验性的项目我们并不知道将来是否有前途，但是丛照顾重点客户的角度，我们将接受项目。培育牢固的关系，有很长的路要走。” Alfoni先生在提供员工培训经验方面如此的无私还不至于让他忘记了他正在经营业务的事实。原型制造帮助工厂赢得生产任务，而且在原型制造中装夹、加工、工艺参数方面获得的知识能更快地转入生产并更快地交货给客户。 混合加工 在过去，几乎每个原型零件都是在手动机床上加工的，因为装夹更容易而且更快。随着工厂在其CNC机床上获得的经验（它的第一台CNC车床于1992年购入），根据零件的数量与形状，原型零件现在可在CNC上加工或者在两种机床上混合加工。

Eastern Science公司不断往工厂里添加CNC设备。对于车削任务，公司主要使用来自Mori Seiki（Texas州Irving市）的带B轴的车削中心。“我们考虑了车/铣机床，但我们决定采用带B轴的车削中心来满足一次装夹完成车削与铣削的需要，” Alfoni先生解释道。 工厂里还有一些来自Kitamura（Illinois州Wheeling市）的Mycenter立式加工中心。通过尽可能成组加工零件，工厂对CNC的速度与重复精度运作自如。已经发现花时间去设计灵巧的装夹方法能使加工任务的收益更大。 公司的来自Starret公司（Massachusetts州Athol市）的Premis CMM测量机能提供导入3D CAD文件的特性，加快了检查程序编程的速度。“我们服务的许多公司并不知道存在这种功能，” CMM操作者Greg Santiago说。这种特性对于原型制造与生产任务都能大幅减少开发检查程序所需的时间，使它比用零件实物写程序要快得多。 材料差异 激光固化快速成型、激光烧结金属与其它快速成型方法对于诸如模具制造之类的案例肯定是有价值的。可是，Eastern Science公司的客户实际上需要用指定的材料来验证他们的复杂零件。由于工厂已经加工了大量各种类型的材料，对于难加工材料需要何种形式的加工有很好的见解。 对于高温合金，工厂用高速钢或金刚石涂层刀具进行干式加工。塑料（包括聚醚酰亚胺Ultem与玻璃纤维G-10）有非常高的耐磨性，使得刀具寿命降低。对于这类材料工厂里使用硬质合金刀具。 五刃硬质合金立铣刀被用于陶瓷零件的粗、精加工。“有人推荐我们使用金刚石涂层刀具加工陶瓷，但根据我们的经验，加工陶瓷时金刚石更易于产生崩刃，”Alfoni先生说。“我宁愿用几把价值$25的硬质合金立铣刀来加工，而不用可能产生崩刃并使陶瓷零件报废的价值$125的金刚石立铣刀。” 当碰到很贵重的材料时，在工件装夹时Eastern Science公司有时使用成本较低的替代材料。例如，对于最近的一个用每英尺$550的聚三氟氯乙烯（PCTFE）加工的零件，公司使用较便宜的聚甲醛树脂Delrin来完成装夹。 提供更多 Eastern Science公司努力与客户的零件设计师保持紧密的关系。那样的话，通过设计上的改变来使得加工更容易。它还努力提供比客户需求更多的服务。例如，为了证明它的能力，工厂可能采取额外的步骤来提供比要求表面粗糙度好得多的零件。“我们注意到某特定客户的产品有更高表面粗糙度要求的趋势，而这样做能让我们有机会表达我们为承接他们下一步的任务做好了准备，” Alfoni先生说。

因为几乎任何一家工厂都能按规定加工零件，寻求外加工的公司希望找到能提供更高产品质量的工厂。正如Alfoni先生指出，“我们不是制造商 ；我们是一种服务。”基于这个理由，工厂也许会发现重新考虑对原型制造说“不”的策略是有帮助的。 靠加工一个原型来挣钱是困难的。尽管如此，只要具备承担任何原型项目的能力与愿望就使得这个公司以其他途径在原型制造上挣钱。 竞争的成功案例 来自“现代机械工厂” 现代机械工厂不单单靠好的设备来吸引与维护客户。通过做其他人不能或不愿做的任务，也能提供员工持续发展针对复杂形状与难加工材料新工艺的环境， 这个工厂提供给客户的不仅仅是加工。 Eastern Science公司承接所有类型与所有材料的原型项目。原型制造使工厂为争取生产任务创造条件，而且也可看作针对员工的一种持续的培训工具。 对于很多原型项目而言，原先为生产而购买的带B轴的CNC车削中心被发现能提供单独使用或与手动机床结合的柔性。 原型零件要比立刻车削镍合金有更多的内涵。 对于用贵重材料加工的零件，工厂可能首先使用较便宜的材料作装夹的验证。在每英尺成本超过$550的难加工尼龙棒料加工之前，这个零件首先用聚甲醛树脂 Delrin进行试验加工。(end)

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