2016 年北美金屬成形卓越獎

卓越設計獎 - Federal Tool & Engineering

來自威斯康星州西本德的Federal Tool & Engineering 公司榮獲2016 Higgins-Caditz設計獎。該公司為餐飲設備、發電、公路及非公路交通、商用照明及家用電器等行業的設備制造商提供金屬零件及手工裝配件。

原先的裝配件存放在不同的物料箱中，每個零件的加工時間為34-48 秒

Federal Tool & Engineering公司因重新設計了一款安裝支架而榮獲該獎項，這款支架用于將加熱線纜固定在商用餐飲烤箱的外部。根據烤箱的尺寸不同，需要單孔、雙孔或三孔的安裝支架。之前，每個支架都是分開制作的——用回轉頭壓力機或激光設備進行沖孔及落料，然后用回轉式折彎機進行折彎，滾光去毛刺后進行點焊——每個零件的總加工時間為34-48秒。生產2,000件支架通常需要26小時。在每年45,000件的年產量下，總加工時間要超過550個小時。除了要將卡扣焊接到每個支架上，其他方面的挑戰還包括三個不同類型零件的存儲、管理及采購。

重新設計之后，Federal Tool & Engineering公司現在通過一臺165 噸位的壓力機，采用連續模和304 號不銹鋼原材料直接一次性沖壓成形零件。零件為三孔結構，可以分開為單孔和雙孔。每個零件的加工時間被縮短至5-6秒，一次性加工2,000個零件大概只需要4個小時。交貨期從6周縮短至2周，這樣一來，公司的庫存現金也得到了減少，每年可節省約155,000美元。

新設計的零件采用連續模沖壓而成，周期時間為5-6 秒

新的設計減少了三道沖壓及沖壓后工序。此外，原本的流程是，零件先交付客戶，客戶自己采購兩到三個卡扣，然后再通過點焊的方式焊到零件上。而且，零件是分開存放在三個物料箱中的?，F在，客戶收到的是一個完整的零件，不需要再進行任何加工，而且可以作為一個零件存放，在需要的時候再分開成其他結構的支架。

卓越安全獎 - E&E Manufacturing 公司

密歇根州普利茅斯的E&E 公司被授予2016 Pitcher Insurance Agency安全獎，表彰其開發了兩種定位塊，可以消除在將沉重的定位塊放到壓力機時存在的潛在危險。E&E公司為汽車、重卡、軍事及其他行業的一、二級供應商和OEM 客戶提供大尺寸沖壓成形金屬緊固件、連續模金屬沖壓件以及高附加值組裝件。

采用創新設計的安全定位塊可以很容易地放到應有位置且不會因提起重物發生危險。

第一種類型的定位塊為翻轉式，或稱為Easy Set定位塊。雖然很重，但是工人依然可以很輕松地將其翻轉到應有位置，不過需要借助氣體彈簧和減振器來緩沖。E&E公司還在這些定位塊上加了兩個安全開關，當定位塊處于豎直向上位置時可以自動脫離。Easy Set在定位塊的可調螺紋部分采用了氣體輔助裝置。

第二種類型的定位塊稱為Snake，工人只需簡單按下一個按鈕就可以將定位塊移出、移進壓力機。該定位塊轉為采用其他系統或功能比如運輸系統的壓力機設計，因為當采用這些系統時，壓力機無法采用Easy Set定位塊。Snake定位塊有一個彈簧支撐的汽缸定位銷裝置，可以將定位塊鎖在初始位置或滑臺下。定位銷通過手動操作的氣閥釋放，氣閥位于定位塊的側邊上。連接裝置的制造和裝配方法讓Snake定位塊不僅能夠支撐起沉重的定位塊，還可以很輕松地移動定位塊。

卓越生產力獎 - Tella Tool & Mfg. Co.

為了更加有效地簡化高產量零件的包裝流程，Tella Tool & Manufacturing 公司開發了一種旋轉分流盤，可以在零件從壓力機流出后對其進行定向、堆碼并計數。

Tella Tool & Mfg. 公司榮獲2016 Zierick Manufacturing Corporation生產力獎，獲獎原因是該公司簡化了一款年產量高達300萬件的生產工具的包裝流程。為了研究和開發一個更加有效用及有效率的流程，該公司專門成立了一個跨部門的工作小組。Tella Tool & Mfg. 公司從事金屬沖壓、成形和CNC 機加工等業務，服務汽車、航空航天、國防及消費品等行業，在德克薩斯州布朗斯維爾和伊利諾伊州朗巴德擁有生產設施。

之前在沖壓過程中進行的堆碼、稱重、打包和產線內檢驗流程需要三個操作工。壓力機每分鐘沖壓37 次，零件在滑下出口時常?；祀s在一起，導致機器停機。匯流條需要進行手動稱重計數，確保每捆120個零件都擺放一致并用襯紙包裝好。最后，每三捆的零件擺放進一個包裝箱，等待出廠發貨。此外，堆碼中被折彎的零件會在客戶工廠的自動取放設備上帶來問題。

采用自動化的方案后，公司可以實現精確的零件堆碼，同時還使壓力機工作速度提升了48%，節省下了兩個操作工，僅留一個人操作即可。

Tella Tool & Mfg. 公司跨部門工作小組群策群力想了許多方法，最終開發了一個稱為Auto Stacker的裝置——可以在零件滑出壓力機并從輸送帶上傳送出來時自動對其定向、堆碼和計數。該裝置由Tella Tool & Mfg. 公司自己設計并制造，包含12個盒倉，平均分布在一個精密旋轉式分度盤上，同時還配備裝配盒，自動用襯紙對零件碼垛進行捆裝。PLC和電子傳感器用于控制盒倉的自動轉位、伺服電機的運轉以及每捆零件的數量。

新的工藝流程僅需要一個操作工完成整個沖壓和包裝作業，同時還可以有效進行產線內檢驗——根本不用停機。而且，完全不需要進行手動堆碼、稱重和計數。在采用了新開發的Auto Stacker裝置后，Tella Tool & Mfg. 公司成功將壓力機工作速度提高了48%，每年可節省624個小時的壓力機工作時間。此外節省出來的兩個操作工被安排從事公司其他工位的工作?？偟膩碚f，這項改進工作每年為公司節省了11.4萬美元。

卓越創新及技術獎 - HK Metalcraft Manufacturing Co.

位于新澤西州洛迪的HK Metalcraft Manufacturing Company獲得2016 Plex Systems創新及技術獎，獲獎原因為該公司應用的“云技術”幫助提升了整個公司的信息分享和內部交流。不僅如此，公司還可以通過內置的質量檢驗和實時統計過程控制（SPC）收集的數據獲得更多的信息，同時還通過更加精確的流程控制提升了公司運營。HK Metalcraft 公司為全球各個行業的客戶供應高質量的精密金屬沖壓件、金屬墊片、彈簧墊圈、成形產品和相關裝配件。

上個世紀80年代，HK Metalcraft公司在整個公司范圍內安裝了ERP系統。近三十年后，公司決定用云解決方案來替代之前的ERP系統?，F在，HK Metalcraft公司實現了序列化的集裝箱水平的庫存，使批次管理更加精確。公司完成的庫存更多，流程方面的工作更少，且工藝路線更為詳盡。

此外，HK Metalcraft公司現在可以收集車間內的數據，并針對每個產品的尺寸進行SPC檢查，確保了尺寸精度。公司可以掌握產品的成本結構，了解直接成本、可變成本及直接勞動力成本等信息。由于工藝路線和速度都進行了調整，公司可以通過對產品成本結構的掌握來確定導致盈利或損耗的地方。

與此同時，公司還獲得了更多的關于停機的信息。之前的壓力機系統需要操作工手動輸入停機的原因代碼。由于缺乏標準，操作工有時候只會輸入通用代碼，這樣就會導致報告不夠準確。在使用了云端ERP 系統后，HK Metalcraft公司現在可以知道每次造成停機事件的真正原因，有了具體的審核跟蹤系統，這樣就可以采用更有針對性的解決方案。

HK Metalcraft 公司采用云技術還制定了一個工業物聯網戰略，其中包括聯網的壓力機計數器、數字化稱重器、光學檢測系統以及用于顯示實時工作狀況的車間儀表板。

卓越產品開發獎 - Pentaflex

來自俄亥俄州斯普林菲爾德的Pentaflex公司榮獲2016 Ulbrich卓越產品開發獎，表彰其成功開發并制造了一款用于Class 8卡車的沖壓成形制動底板。Pentaflex公司主要為重型卡車生產深沖重型沖壓件及焊接組裝件，同時還服務于汽車、農機、非道路及國防業。

Pentaflex公司的客戶提出了這樣一種需求——用沖壓方式來生產制動器底板，替代當前的鑄造件，這樣不僅可以大大節省成本還具有重量上的優勢。由于剎車負荷通常超過26,000磅（11.8噸），制動器底板一般采用鑄造的方式來生產。

Pentaflex公司利用公司在制造方面的能力包括成形、焊接、機加工和裝配全面參與了這項產品的開發工作。按照設計方案，新的制動器底板采用高強度低合金鋼沖壓而成，在剛度、強度和耐久性方面都得到了提高。

為了達到新設計部件的沖壓要求，Pentaflex公司重新改造了公司一臺1600噸位的機械式壓力機，配置了一個新的零件傳輸系統，以滿足批量生產和緊湊的設計要求。此外，公司還購買了氣體保護金屬電弧焊設備，用于將制動帶安裝到底板上，同時還購買了一臺全新的CNC加工中心，用于鉆孔和對齊緊公差墊圈和車輪安裝孔，以及選裝的ABS制動槽。一臺現有的壓力機則用于沖壓車輪附件安裝孔。Pentaflex公司還開展了一個焊接開發項目，確定所需的焊接參數，制定最佳焊接模式強度和淬火要求。

Pentaflex 公司利用其在制造和設計方面的專長開發了一種輕量化、低成本的重卡剎車沖壓件（左），替代了原本的鑄造件（右）。

從2015年夏季該項目啟動到第一批樣品做出來之前，Pentaflex公司在產品開發方面一直馬不停蹄，一共生產了10萬多個產品樣件，到目前位置已經為不同OEM 客戶制作了80多個采用不同設計的樣品。

采用沖壓方式生產的制動器底板在成本和重量方面具有明顯的優勢。每件產品成本可節省近2美元，最終確定的投入量產的制動器總成幫助整車節省了3-6磅的重量。

卓越培訓及教育獎 – DeWys Manufacturing Inc.

位于密歇根州馬恩的DeWys Manufacturing Inc. 榮獲2016 A.R. Hedberg 培訓及教育獎。該公司專注于提供精益生產服務，為客戶提供全面的定制化金屬加工服務，包括定制的工程及產品開發。

DeWys 大學提供的培訓涵蓋關鍵的技術領域，包括焊接、機械式壓力機成形、機加工和粉末噴涂。

DeWys Manufacturing公司獲獎的主要原因是其建立的DeWys大學——其目的是為了滿足公司不斷增長的員工需求。DeWys大學提供的培訓涵蓋關鍵的技術領域，包括焊接、機械式壓力機成形、機加工和粉末噴涂。這些培訓項目為公司儲備了大量訓練有素、積極向上的技術人才——他們在公司有較高的需求。

在DeWys大學的培訓項目中，一個課程可以由一到兩個培訓師來教學。以焊接培訓為例，通常只有兩個學生參與，每個學生跟著一個培訓師進行動手操作，課時總長為6周。在這段時間內，培訓師評估技術、對公司的承諾以及整體能力。經過6周培訓后，受訓人員就會按計劃安排到指定的班次和部門。與此同時，他們還會與師傅配對，在必要時尋求其幫助。將一個新的培訓生培訓成高效的焊接工大概需要6個月。

DeWys大學會根據空缺的崗位不斷地招收新的培訓生。壓力機和焊接操作工向來是對培訓最有需求的兩個工種。要想加入培訓項目中，應聘人員需要通過多次面試，同時還要接受技能測試或機械理論測試。DeWys大學不僅是為了新員工設立的，公司現有員工也可以參加。每個培訓項目都會根據受訓人員的技能、能力和服務年限分5到6個級別。內部培訓項目不僅為公司提供了所需的技術人才，還幫助增加了員工人數和工資待遇，提升了員工的整體狀態。

卓越教育機構獎 - 中田納西州立大學

位于田納西州默夫里斯伯勒的中田納西州立大學因其試驗車輛計劃（EVP）榮獲2016 Clips & Clamps Industries教育機構獎，該計劃為參與高校競賽創造并組裝了一些試驗性車輛，并因此提供了大量實踐機會。整個計劃包含5 個試驗車輛項目，將學生分成組，各自研究、設計并制作車輛。平均來看，每個學期約70-80名學生參與了該計劃，幫助學生獲得了大量的技巧，包括解決問題、創新和智謀等。

參與其中的學生學到了寶貴的工作職能，同時有機會接觸加工設備。該計劃不僅為學生提供了設計作業和技術工作匯報的鍛煉機會，還讓他們有機會學習技術技能和溝通技巧。

中田納西州立大學的試驗車輛計劃在全國及國際競賽中表現突出。2015年，其中一個試驗車輛——“NASA月球車”在美國全國的競賽中榮獲第一名，在國際中排名第三。該月球車的設計小組還榮獲安全獎以及阿姆斯特朗卓越設計獎。

幾家金屬加工行業的企業為試驗車輛計劃提供了指導和協助。此外，正是因為該計劃的成功，許多金屬成形企業希望雇用這些年輕的工程師，因為他們不需要再接受培訓就已經具備應有的知識，而且可以善用通過項目的參與獲得的解決問題的技能。大約90%參加項目的學生都已經得到金屬行業企業的青睞，畢業后都有工作等著他們。