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哈斯技术培训中心(HETC)中诞生的坦克项目
来源: 作者:Brad Branham 浏览次数:0
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RPI 团队决定用铝合金加工坦克的主体,然后采用ABS 塑料注塑的方式加工其他小配件。在哈斯VF-1 立式加工中心上我使用Mastercam. X3 编写G 代码程序,采用6061 铝合金加工坦克的主体、注塑所用的模具以及其他需要精加工的用具。
  “我们的任务是制造一台小型的M1A1 艾布兰坦克—一个模型也可以说是一个玩具,我们选择在哈斯技术培训中心(HETC)中进行所有操作,我们决定采取一种折中的设计,既不像传统意义中的模型,也不是单纯的玩具。”      ——RPI 团队 队长Alexander Weisser
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RPI 团队 队长Alexander Weisser
  位于纽约特洛伊市的Rensselaer PolytechnicInstitute( 伦斯勒理工学院) (RPI) 是美国历史最悠久的理工大学,素来以高度重视制造技术教学和研究而著称。至少学校备受瞩目的工程学院里的一个项目教给了学生们一些与众不同的东西。
  工程学院的学生们在第一个学期刚刚开始的时候接到了一项设计产品的任务,因此大家共同在RPI 学习了两个学期的Advanced Manufacturing Lab (AML)课程。这次的课程与众不同,因为学生们不仅要设计产品的加工方法,而且要亲自动手加工出成品。
  “RPI 的AML 课程主要是教授未来的工程师们如何使用不同的系统进行加工制造,”工程学院制造和原型制作方面的负责人Sam Chiappone 告诉我们,“第一学期,通过练习学生们熟悉了制造方法,例如CAD/CAM、机器人技术、工程塑料—这些都是设计所必需的工具。”
  “第二学期,” Chiappone 接着说,“在Larry Ruff 工程师的监督下,学生们完成了制造和组装。他们在短短14 天内就共同构建了一个制造系统的雏形来将产品的成本控制在预算范围内。时间真的非常紧张!”
  AML 深受所有学生的喜爱,即使有些人将来并不准备涉足制造业。“让所有工程师认识并思考制造理念是十分重要的,”他说,“这驱使着他们从优化、效率和流程的角度进行思考。”
  现在这批主修工程系的学生们不仅成功地研发出了一个完整的制造系统,而且赢得了ASME 学生制造设计比赛的冠军。
  “我们的任务是制造一台小型的M1A1 艾布兰坦克—一个模型也可以说是一个玩具,”组长 Alexander Weisser 向我们解释说,“我们选择在哈斯技术培训中心(HETC)中进行所有操作,我们决定采取一种折中的设计,既不像传统意义中的模型,也不是单纯的玩具。”
  “ AML的第一个学期,”Alex说,“我们设计出了这款坦克并进行了市场调研。我们自己设计了CAD 模型,集合了各种创意和想法,并最终形成了完整的制造计划。第一学期结束的时候,我们完成了全部的CAD 模型,而且成功制造出了几个初模。”
  “到了第二学期中旬的时候,”他接着说,“所有加工代码便全部设置好了,夹具准备就绪,模具也已经完成,接下来就是投入生产了—而且我们也准备好了应对各种突发的问题。学期结束的时候,我们这个拥有15 名成员的团队已经完成了400 个坦克,并且设计和生产了相应的外包装。”
  RPI 团队决定用铝合金加工坦克的主体,然后采用ABS 塑料注塑的方式加工其他小配件。Brian Bidwell 兼任制造经理和数控编程员及操作员。“在哈斯VF-1 立式加工中心上我使用Mastercam. X3 编写G 代码程序,” Brian回忆说,“我们采用6061 铝合金加工坦克的主体、注塑所用的模具以及其他需要精加工的用具。”
  “坦克的主体由坯料直接加工而成,使用的是带ZrN 涂层的高速硬质合金钢端铣刀,” Brian 接着说,“我们还使用了哈斯VF-1 的第四轴转台以便将装夹次数降至最少。这种坦克具有很多棱角和微小的细节,制造过程中需要投入很多的思考和创造力。”
  Tiffany Hu 在我们的团队中主管财务,还负责用哈斯VF-1 上加工出来的模具注塑侧甲板、炮台、两种不同规格的车轮以及其他配件。“车轮采用Battenfeld 注塑成型机进行加工,”她向我们解释说:“使用尺寸为3” x 3”且带有成型腔的模板,一次性便可以加工出四个圆型的车轮以及一个正齿轮状的车轮。我们总共需要9800 个良件。”
  Nick DeMartin 是M1A1 艾布兰坦克项目中的组装负责人。“我负责设计组装步骤,以及后续监督(直至成品件完成),”他说,“安装炮台的时候我们使用Adept 品牌的4 轴机械手进行零件定位,并采用热熔定位工具将它们焊接在一起。”
  “每个坦克都有9 根车轴和18 个车轮,” Nick 解释说,“我们总共制造了400 个坦克,也就是3600 根车轴和7200个车轮。我们结合使用了自动式的车轴进给器以及线性轴承夹具(由Staubli 品牌带定制型端传感器的6 轴机械臂进行控制)。轮胎和炮台均为手工组装,侧甲板则采用挤压的方式进行安装。”
  RPI 团队在制造过程中也碰到了几个非常棘手的问题,但经过合理的设计和精巧的构思都顺利地解决了。他们改变了加工时长、研制了定制型传感器、并且设计了装配夹具,总而言之成功地解决了很多复杂的问题。
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  生产完成后,他们把全部精力集中在ASME 比赛上,包括全面的描述、编码、注释以及流程。进入ASME 学生制造设计比赛决赛的选手必须现场为多位业内专家口述加工项目(搭配成品展示)。然后,他们必须在年度ASME/ 制造工程分会场经过重重难题的考验。
  “我们仔细审视了加工流程的各个方面,” Alex 回忆说,“我们想记录下所有必要信息,这样就能够在其他地方建立起另一条组装流水线。最终,凭借这些数据我们参加了ASME 学生制造设计比赛制造系统管理和优化组别的角逐。”Alex 来到美国俄勒冈州代表RPI 项目组做竞赛展示并最终赢得了比赛!
  RPI AML 坦克计划和当地企业进行合作,获得了原材料以及其他方面的赞助。这些赞助商包括Ensign-BickfordAerospace & Defense 公司,LoDolceMachine Co., RBC Bearing。
  Covidien,以及Haas Factory Outlet-Allendale(位于Allendale 的哈斯机床专卖店),没有他们的帮助就没有RPI 团队的成功。
  “参加AML 的M1A1 艾布兰坦克项目为热衷于制造方面的学生提供了很好的动手实践的机会,” Tiffany 说,“这一系列课程中所学到的知识非常实用,对于我这样毕业后想要从事制造类工作的学生来说无疑是很好的铺垫。”
  “我感到非常自豪,” Nick 补充说,“坦克的诞生让我感到自豪,我们在ASME 比赛中获得的骄人成绩更让我感到骄傲。但最让我自豪的还是我的团队。”
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