模具制造商拥抱 IIoT 以转向短期生产

American Punch Co.（俄亥俄州欧几里德）是一家为建筑等大规格冲压市场和汽车等小规格冲压市场提供冲头和模具的供应商，它必须与其客户群保持同步。这意味着从大批量生产转向以更短的周转时间有效加工小批量生产，以满足客户实施精益战略所要求的及时交货订单。正如人们所期望的那样，适应这些需求已经创造了自己的一系列挑战，包括在可能增加劳动力参与的情况下找到降低成本的方法。

面对这些问题，生产工程师 Brian Cain 于 2012 年开始重新评估公司的制造流程。当年参加国际制造技术展 (IMTS)，Cain 先生与 LNS 取得了联系，LNS 的 e-Connect 系统引入了 American Punch工业物联网 (IIoT) 以及在棒材进料器和车床之间实现程序切换自动化的方法。

寻找缩短生产周期的方法

虽然 American Punch 的高精度冲头和模具受到客户的好评，但其制造工艺面向标准生产实践，可生产数百个单个零件，而不是客户日益要求的 5、10 或 20 个小批量.

“像这样的短期运行需要多次设置和机器操作员的更多关注，这当然会增加零件的时间和劳动力成本，”凯恩先生说。 “另一种方法是延长生产周期并储存成品，直到客户需要它们。虽然我们确实为某些客户库存了一些高周转零件，但添加许多这些小批量零件会占用额外的营运资金，需要更多的占地面积并增加我们的在制品。因此，我开始寻找使这些小批量运行更高效的方法。我们已经在使用自动送料机将材料装载到我们的 CNC 机床中，这对于大批量生产非常有效，但不适用于客户想要的更短的运行时间。每次我们更换一个新零件都意味着在车床和送料机上调用另一个程序。”

在 IMTS 遇到解决方案

Cain 先生认为理想的解决方案是将一系列具有各种长度和特性的相似部件组合在一起，然后使用一个设置同时运行它们。然而，在贸易展上与他交谈的任何人都无法想出一种在单一设置中从棒料中运行多个零件的好方法。

然后他参观了 LNS America Inc. 的展位，并与系统软件和控制经理 Randy Lewis 讨论了他的需求。他们讨论了 e-Connect 以太网通信系统，该系统使棒材送料机和 CNC 机床控制能够共享数据。

当 e-Connect 与机床 CNC 进行“对话”时，前者可以在完成一个零件运行后查看生产计划，以选择下一个要生产的零件，然后将此数据传递给棒料机.棒材送料器会查询其内部零件库，该库存储了多达 500 个零件程序的所有棒材送料器参数，选择与主计划选择的程序相匹配的程序，然后自动调整自己以适应新程序。

这正是该隐先生正在寻找的解决方案。 “我了解到，我们处于这种数据共享的底层，这种数据共享现在变得越来越普遍，”他说。当时 Cain 先生的机器还没有准备好共享数据，因此 LNS 与 American Punch 的机床供应商和原始设备制造商合作，让他们跟上进度。

使机床连接发挥作用

在该应用中，e-Connect 系统安装在 LNS Quick Load Servo 80 S2 中：一种主轴长度、全电动、伺服控制的全自动棒材送料机，可加载 14 至 63 英寸直径范围为 1/4 的棒材到 3 ¹ /8 英寸。 American Punch machine 操作员将用 1 ½ 英寸工具钢棒料加载棒料进给机，并运行一个宏程序，使车床控制和棒料进料机能够在运行中从一个零件系列更改为另一个。

一个典型的设置包括加载适当直径的棒料来制造不同数量的不同长度的零件。例如，它将使用 1 ½ 英寸直径的棒材来生产 50 个 2.500 英寸长的零件、10 个 3.025 英寸长的零件、75 个 3.500 英寸长的零件等等。这些部件的形式也可能有所不同。这种设置可以在小批量生产中实现无人值守、甚至无人值守的生产。

如今，American Punch 拥有四个使用 LNS e-Connect 系统和棒材送料机的工作单元，每月运行超过 300,000 个零件，并且正在增加额外的产能以满足客户需求。最新的工作单元由一个 LNS Quick Load Servo 80 S2 棒料进料器组成，将棒料装载到能够铣削、钻孔和攻丝的 Doosan Puma 2100SY 车削中心。除了与 LNS 棒料进给器接口外，机床的 CNC 还与可编程高压系统通信，为每次加工操作提供精确量的冷却液。

e-Connect 系统的另一个好处是减少了材料浪费。除了存储每个零件程序的送料机参数外，e-Connect 还跟踪材料使用情况并将此信息传达给机床。主计划查看生产队列中可用材料的数量和零件的长度，以确定是否有足够的材料来运行特定零件的所需数量。如果整个运行过程中没有足够的材料，系统会确定任何剩余的长度，调用计划中适合剩余库存的下一个零件，并且车床和棒材进料器会自动调整以制造新零件。棒材使用完毕后，棒材送料器会加载下一根棒材，系统会重复该过程，直到生产出所有预定的零件。

Cain 先生说：“这些工作单元通过无人值守操作和增加无劳动力的通宵班次，显着提高了我们的单件成本，”他补充道，“我们不仅解决了交货时间问题，我们已经扩大了承担更多工作的能力。”