2016 年北美金属成形卓越奖

卓越设计奖 - Federal Tool & Engineering

来自威斯康星州西本德的Federal Tool & Engineering 公司荣获2016 Higgins-Caditz设计奖。该公司为餐饮设备、发电、公路及非公路交通、商用照明及家用电器等行业的设备制造商提供金属零件及手工装配件。

原先的装配件存放在不同的物料箱中，每个零件的加工时间为34-48 秒

Federal Tool & Engineering公司因重新设计了一款安装支架而荣获该奖项，这款支架用于将加热线缆固定在商用餐饮烤箱的外部。根据烤箱的尺寸不同，需要单孔、双孔或三孔的安装支架。之前，每个支架都是分开制作的——用回转头压力机或激光设备进行冲孔及落料，然后用回转式折弯机进行折弯，滚光去毛刺后进行点焊——每个零件的总加工时间为34-48秒。生产2,000件支架通常需要26小时。在每年45,000件的年产量下，总加工时间要超过550个小时。除了要将卡扣焊接到每个支架上，其他方面的挑战还包括三个不同类型零件的存储、管理及采购。

重新设计之后，Federal Tool & Engineering公司现在通过一台165 吨位的压力机，采用连续模和304 号不锈钢原材料直接一次性冲压成形零件。零件为三孔结构，可以分开为单孔和双孔。每个零件的加工时间被缩短至5-6秒，一次性加工2,000个零件大概只需要4个小时。交货期从6周缩短至2周，这样一来，公司的库存现金也得到了减少，每年可节省约155,000美元。

新设计的零件采用连续模冲压而成，周期时间为5-6 秒

新的设计减少了三道冲压及冲压后工序。此外，原本的流程是，零件先交付客户，客户自己采购两到三个卡扣，然后再通过点焊的方式焊到零件上。而且，零件是分开存放在三个物料箱中的。现在，客户收到的是一个完整的零件，不需要再进行任何加工，而且可以作为一个零件存放，在需要的时候再分开成其他结构的支架。

卓越安全奖 - 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安全奖，表彰其开发了两种定位块，可以消除在将沉重的定位块放到压力机时存在的潜在危险。E&E公司为汽车、重卡、军事及其他行业的一、二级供应商和OEM 客户提供大尺寸冲压成形金属紧固件、连续模金属冲压件以及高附加值组装件。

采用创新设计的安全定位块可以很容易地放到应有位置且不会因提起重物发生危险。

第一种类型的定位块为翻转式，或称为Easy Set定位块。虽然很重，但是工人依然可以很轻松地将其翻转到应有位置，不过需要借助气体弹簧和减振器来缓冲。E&E公司还在这些定位块上加了两个安全开关，当定位块处于竖直向上位置时可以自动脱离。Easy Set在定位块的可调螺纹部分采用了气体辅助装置。

第二种类型的定位块称为Snake，工人只需简单按下一个按钮就可以将定位块移出、移进压力机。该定位块转为采用其他系统或功能比如运输系统的压力机设计，因为当采用这些系统时，压力机无法采用Easy Set定位块。Snake定位块有一个弹簧支撑的汽缸定位销装置，可以将定位块锁在初始位置或滑台下。定位销通过手动操作的气阀释放，气阀位于定位块的侧边上。连接装置的制造和装配方法让Snake定位块不仅能够支撑起沉重的定位块，还可以很轻松地移动定位块。

卓越生产力奖 - Tella Tool & Mfg. Co.

为了更加有效地简化高产量零件的包装流程，Tella Tool & Manufacturing 公司开发了一种旋转分流盘，可以在零件从压力机流出后对其进行定向、堆码并计数。

Tella Tool & Mfg. 公司荣获2016 Zierick Manufacturing Corporation生产力奖，获奖原因是该公司简化了一款年产量高达300万件的生产工具的包装流程。为了研究和开发一个更加有效用及有效率的流程，该公司专门成立了一个跨部门的工作小组。Tella Tool & Mfg. 公司从事金属冲压、成形和CNC 机加工等业务，服务汽车、航空航天、国防及消费品等行业，在德克萨斯州布朗斯维尔和伊利诺伊州朗巴德拥有生产设施。

之前在冲压过程中进行的堆码、称重、打包和产线内检验流程需要三个操作工。压力机每分钟冲压37 次，零件在滑下出口时常常混杂在一起，导致机器停机。汇流条需要进行手动称重计数，确保每捆120个零件都摆放一致并用衬纸包装好。最后，每三捆的零件摆放进一个包装箱，等待出厂发货。此外，堆码中被折弯的零件会在客户工厂的自动取放设备上带来问题。

采用自动化的方案后，公司可以实现精确的零件堆码，同时还使压力机工作速度提升了48%，节省下了两个操作工，仅留一个人操作即可。

Tella Tool & Mfg. 公司跨部门工作小组群策群力想了许多方法，最终开发了一个称为Auto Stacker的装置——可以在零件滑出压力机并从输送带上传送出来时自动对其定向、堆码和计数。该装置由Tella Tool & Mfg. 公司自己设计并制造，包含12个盒仓，平均分布在一个精密旋转式分度盘上，同时还配备装配盒，自动用衬纸对零件码垛进行捆装。PLC和电子传感器用于控制盒仓的自动转位、伺服电机的运转以及每捆零件的数量。

新的工艺流程仅需要一个操作工完成整个冲压和包装作业，同时还可以有效进行产线内检验——根本不用停机。而且，完全不需要进行手动堆码、称重和计数。在采用了新开发的Auto Stacker装置后，Tella Tool & Mfg. 公司成功将压力机工作速度提高了48%，每年可节省624个小时的压力机工作时间。此外节省出来的两个操作工被安排从事公司其他工位的工作。总的来说，这项改进工作每年为公司节省了11.4万美元。

卓越创新及技术奖 - HK Metalcraft Manufacturing Co.

位于新泽西州洛迪的HK Metalcraft Manufacturing Company获得2016 Plex Systems创新及技术奖，获奖原因为该公司应用的“云技术”帮助提升了整个公司的信息分享和内部交流。不仅如此，公司还可以通过内置的质量检验和实时统计过程控制（SPC）收集的数据获得更多的信息，同时还通过更加精确的流程控制提升了公司运营。HK Metalcraft 公司为全球各个行业的客户供应高质量的精密金属冲压件、金属垫片、弹簧垫圈、成形产品和相关装配件。

上个世纪80年代，HK Metalcraft公司在整个公司范围内安装了ERP系统。近三十年后，公司决定用云解决方案来替代之前的ERP系统。现在，HK Metalcraft公司实现了序列化的集装箱水平的库存，使批次管理更加精确。公司完成的库存更多，流程方面的工作更少，且工艺路线更为详尽。

此外，HK Metalcraft公司现在可以收集车间内的数据，并针对每个产品的尺寸进行SPC检查，确保了尺寸精度。公司可以掌握产品的成本结构，了解直接成本、可变成本及直接劳动力成本等信息。由于工艺路线和速度都进行了调整，公司可以通过对产品成本结构的掌握来确定导致盈利或损耗的地方。

与此同时，公司还获得了更多的关于停机的信息。之前的压力机系统需要操作工手动输入停机的原因代码。由于缺乏标准，操作工有时候只会输入通用代码，这样就会导致报告不够准确。在使用了云端ERP 系统后，HK Metalcraft公司现在可以知道每次造成停机事件的真正原因，有了具体的审核跟踪系统，这样就可以采用更有针对性的解决方案。

HK Metalcraft 公司采用云技术还制定了一个工业物联网战略，其中包括联网的压力机计数器、数字化称重器、光学检测系统以及用于显示实时工作状况的车间仪表板。

卓越产品开发奖 - Pentaflex

来自俄亥俄州斯普林菲尔德的Pentaflex公司荣获2016 Ulbrich卓越产品开发奖，表彰其成功开发并制造了一款用于Class 8卡车的冲压成形制动底板。Pentaflex公司主要为重型卡车生产深冲重型冲压件及焊接组装件，同时还服务于汽车、农机、非道路及国防业。

Pentaflex公司的客户提出了这样一种需求——用冲压方式来生产制动器底板，替代当前的铸造件，这样不仅可以大大节省成本还具有重量上的优势。由于刹车负荷通常超过26,000磅（11.8吨），制动器底板一般采用铸造的方式来生产。

Pentaflex公司利用公司在制造方面的能力包括成形、焊接、机加工和装配全面参与了这项产品的开发工作。按照设计方案，新的制动器底板采用高强度低合金钢冲压而成，在刚度、强度和耐久性方面都得到了提高。

为了达到新设计部件的冲压要求，Pentaflex公司重新改造了公司一台1600吨位的机械式压力机，配置了一个新的零件传输系统，以满足批量生产和紧凑的设计要求。此外，公司还购买了气体保护金属电弧焊设备，用于将制动带安装到底板上，同时还购买了一台全新的CNC加工中心，用于钻孔和对齐紧公差垫圈和车轮安装孔，以及选装的ABS制动槽。一台现有的压力机则用于冲压车轮附件安装孔。Pentaflex公司还开展了一个焊接开发项目，确定所需的焊接参数，制定最佳焊接模式强度和淬火要求。

Pentaflex 公司利用其在制造和设计方面的专长开发了一种轻量化、低成本的重卡刹车冲压件（左），替代了原本的铸造件（右）。

从2015年夏季该项目启动到第一批样品做出来之前，Pentaflex公司在产品开发方面一直马不停蹄，一共生产了10万多个产品样件，到目前位置已经为不同OEM 客户制作了80多个采用不同设计的样品。

采用冲压方式生产的制动器底板在成本和重量方面具有明显的优势。每件产品成本可节省近2美元，最终确定的投入量产的制动器总成帮助整车节省了3-6磅的重量。

卓越培训及教育奖 – DeWys Manufacturing Inc.

位于密歇根州马恩的DeWys Manufacturing Inc. 荣获2016 A.R. Hedberg 培训及教育奖。该公司专注于提供精益生产服务，为客户提供全面的定制化金属加工服务，包括定制的工程及产品开发。

DeWys 大学提供的培训涵盖关键的技术领域，包括焊接、机械式压力机成形、机加工和粉末喷涂。

DeWys Manufacturing公司获奖的主要原因是其建立的DeWys大学——其目的是为了满足公司不断增长的员工需求。DeWys大学提供的培训涵盖关键的技术领域，包括焊接、机械式压力机成形、机加工和粉末喷涂。这些培训项目为公司储备了大量训练有素、积极向上的技术人才——他们在公司有较高的需求。

在DeWys大学的培训项目中，一个课程可以由一到两个培训师来教学。以焊接培训为例，通常只有两个学生参与，每个学生跟着一个培训师进行动手操作，课时总长为6周。在这段时间内，培训师评估技术、对公司的承诺以及整体能力。经过6周培训后，受训人员就会按计划安排到指定的班次和部门。与此同时，他们还会与师傅配对，在必要时寻求其帮助。将一个新的培训生培训成高效的焊接工大概需要6个月。

DeWys大学会根据空缺的岗位不断地招收新的培训生。压力机和焊接操作工向来是对培训最有需求的两个工种。要想加入培训项目中，应聘人员需要通过多次面试，同时还要接受技能测试或机械理论测试。DeWys大学不仅是为了新员工设立的，公司现有员工也可以参加。每个培训项目都会根据受训人员的技能、能力和服务年限分5到6个级别。内部培训项目不仅为公司提供了所需的技术人才，还帮助增加了员工人数和工资待遇，提升了员工的整体状态。

卓越教育机构奖 - 中田纳西州立大学

位于田纳西州默夫里斯伯勒的中田纳西州立大学因其试验车辆计划（EVP）荣获2016 Clips & Clamps Industries教育机构奖，该计划为参与高校竞赛创造并组装了一些试验性车辆，并因此提供了大量实践机会。整个计划包含5 个试验车辆项目，将学生分成组，各自研究、设计并制作车辆。平均来看，每个学期约70-80名学生参与了该计划，帮助学生获得了大量的技巧，包括解决问题、创新和智谋等。

参与其中的学生学到了宝贵的工作职能，同时有机会接触加工设备。该计划不仅为学生提供了设计作业和技术工作汇报的锻炼机会，还让他们有机会学习技术技能和沟通技巧。

中田纳西州立大学的试验车辆计划在全国及国际竞赛中表现突出。2015年，其中一个试验车辆——“NASA月球车”在美国全国的竞赛中荣获第一名，在国际中排名第三。该月球车的设计小组还荣获安全奖以及阿姆斯特朗卓越设计奖。

几家金属加工行业的企业为试验车辆计划提供了指导和协助。此外，正是因为该计划的成功，许多金属成形企业希望雇用这些年轻的工程师，因为他们不需要再接受培训就已经具备应有的知识，而且可以善用通过项目的参与获得的解决问题的技能。大约90%参加项目的学生都已经得到金属行业企业的青睐，毕业后都有工作等着他们。