Marotta Controls公司重视在制造细节上的革新，使自身成功克服了在武器系统阀门生产上日益增加的成本开支。
Marotta Controls公司设计精密气动组件的工程师们就坐在离公司制造工厂几码之外的地方。在他们为美国空军的小直径炸弹系统(SBD)设计新的弹射系统时，这种距离上的接近让他们受益匪浅。这款即将推出的系统用于包括F-15E在内的现存战斗机中，可让战斗机一次携带四枚较小的炸弹，而不是一枚大炸弹，这样在战斗时战机具有更大的杀伤力。这些小型炸弹重250磅，长70英寸，其重量仅是目前空军用的最小炸弹的一半。除了尺寸小之外，这种新型的炸弹还具有高级GPS导航和其他目标系统，这些系统可以提高命中精度，另一个特点是它们将安装一个新式的气动炸弹弹射系统。 
两台Mori Seiki型号为SuperMiller 400的五轴磨床
还有车削功能和对阀体其他复杂的附加加工功能
这就是Marotta公司在其中扮演的角色。该公司将供这种气动发射阀门和加速器，用于从飞机上投放这些小而有威力的炸弹。从某种意义上来说，这种阀门代表了公司的普遍业务。该公司还为军队、航空部门和精密工业设备提供精确流体控制组件。这一系列组件包括平衡提升电磁阀，其操作原理和SDB发射阀门类似（了解更多关于平衡提升阀设计的详细信息，请浏览http://designnews.com.cn/0607-151.aspx。）
但是实事证明这种阀门在设计和制造上都特别困难。Marotta公司航空系统部门的经理Richard Molesworth在谈到设计和性能细节时故意闪烁其辞，称这是出于保密要求。但是他确实指出SDB方法一般是把很多组件装在较小的空间内。毕竟它要在武器悬挂系统中通常装一个炸弹的空间内装四个炸弹。这种装配约束最终会给阀门的设计增加困难，因为阀门必须在常规功能上集成一些其他功能以节省空间。例如，阀门包括了偏心锁装配点，并可驱动偏心锁，偏心锁用于将炸弹载入悬挂系统。“装配约束要求我们增加更多和其他系统组件的机械接口。” Molesworth说。
从制造的角度看来，该公司的工程师还面临着其他困难。首先，阀门体对尺寸精度和表面光滑度的要求很苛刻，这些要求即使按照Marotta公司的标准来说也是相当苛刻的。比如，一些孔的同心精度小于0.001 inch，整个组件平均光滑度为16 rms。
因此，仅仅制造一个这样的阀门体就相当困难了，但是对Marotta公司来说，更大的困难就是要达到比平时多得多的产量。“大多数情况下我们只需要生产两到三套设备，”Molesworth说。然而一旦这个项目启动，为SBD生产的阀门产量要以“千”计。
最后，Marotta公司生产这种难以加工的组件时还必须符合成本要求－－国防业务中所谓的“生产平均价格”。“我们客户的期望价格是固定的，”Molesworth用外交辞令解释道。在这种期望价格下，Marotta公司不会启动项目。“我们原来无法以已有的工艺和供应模型实现这个目标价格。”公司的高级项目经理Tony DiGiovanna说。
所以Marotta公司的工程师们做了一些修改，采用一种被成为三分叉理论的方法完成了这个任务。
首先关注组件设计问题
遵循可制造性设计（DFM）原则在实现生产和成本目标上发挥了重要作用。Marotta公司的设计团队和一名独立审核人找出阀门中不利于生产的设计。他们发现其中最经常遇到的不利于生产的设计是尺寸误差问题。
就如Molesworth所说的那样，对尺寸过度苛刻的要求一般来说会极大地影响产量，最终会导致成本的增加。在阀门体投入生产以前，Marotta公司的工程师们检查了每个尺寸误差，寻找那些可以放宽要求的地方。“在那些不需要非常苛刻的尺寸要求的地方，希望不必满足这种要求，”Molesworth称。当然，这个阀门仍然有严格的尺寸要求——主要是因为它的反应时间要小于50毫秒，并且工作压力超过6，000磅/平方英尺。最重要的是密封面的误差。“其他方面情况要好得多，”Molesworth称。
Marotta 为降低生产成本，建立了独立的火控阀体生产单元，
并实施了Kanban 供应链系统
公司的工程师并不就此止步。他们还寻找其他可以简化生产的设计方法。他们考虑采用不同的方法来保持其中一个阀门的O形环，例如阀门体内一个机械加工凹槽或者裂口衬套。他们最后选择了衬套，尽管这个选择还需要另加一个组件，但这避开了一个潜在的困难而且降低了加工成本。
为了满足成本和产量双方面的要求，Marotta公司为发射阀门制作了一个独立生产单元，并且制定了Kanban供应系统。
寻找合适的加工工具
在所有影响阀门成本的因素中，最大的单个成本动因就是阀门体。Molesworth指出仅这一项就占了硬件称本的65%，因此不难理解为什么要指定它的加工要求。阀门体由硬化热处理17-4 PH钢制成，有18个精密尺寸孔，其中有9个螺纹孔和一些斜钻孔。多数孔的同心度为0.001inch，少数孔有更高的尺寸精度要求。并且作为一种熔模铸坯，这种零件的六个面都需要进行机械加工。
Marotta公司的工程师们清楚在不增加成本的情况下加工这种复杂的零件，他们需要制造一款功能特别强大的加工单元。所以他们用穷举搜索的方法来寻找合适的加工工具。DiGiovanna回忆说八个加工工具卖家一开始看上去都不错，然而除了三家之外其他的很快在竞争中被淘汰。“其中的五个就是不能满足我们的要求。”他说。Marotta工程师们继续研究剩下的三家卖家的四个方案（从表中可以了解评估准则的详细信息）。 
*A: 车床, 水平铣床, 和竖直铣床
*B:车床, 两个水平铣床，和竖直铣床
*C 两个车削加工中心
哪台机床是Marotta最好的阀体制造工具？公司的工程师为此研究煞费苦心。终于，Mori Seiki型号为SuperMiller 400的系统最终胜出。它能用长时间处于自动生产状态的两台设备，完成各种生产任务，极大地减少了人工费用。
其中一个方案，是Mori Seiki的一对SuperMiller 400系列产品，“从剩余的方案中脱颖而出，”DiGiovanna说。这些机器的特点是有一个五轴的具有车削功能的加工中心（浏览http://designnews.com.cn/0607-152.aspx了解所有的规格信息）。值得注意的是从技术上看最后四个加工解决方案都符合要求，都可以生产阀门体部件。但是如果考虑操作员成本，Mori Seiki就略胜一筹。SuperMillers的产品可以在无人看管的条件下每天运转八个小时，而其他的解决方案在无人看管时只能运转一个小时甚至更短时间。
组装灵巧性
阀门体成本占了大部分的阀门成本，占阀门成本次多的就是组装和测试成本。Marotta公司通过改变供应模型节约了部分组装和测试成本。例如，Marotta将低产量产品软焊和束线加工交给一个供应商做外包。“现在公司用到的电子组件都是电子模块，”Molesworth说。
为了在保证大产量的同时进一步降低组装和测试成本，Marotta公司还用一个Kanban供应系统制作了独立生产单元。Marotta公司在这个单元内装了组装系统，这可能会增加前期成本但是最终会节省时间和成本。例如这个单元包括计算机控制装配台。这些工作台可以动态地演示正确的装配程序，收集装配数据－例如螺栓扭矩－以进行统计质量控制。
Molesworth举了另一个好例子，就是系统的激光标签系统。它的初始成本显然超过了几个标签的成本，但是激光标记机最终节省了购买、保存和粘贴标签的成本。而且它还避免了错误标签的成本。“我们主要的目标是增加前期加工投入，这样就会降低我们的生产成本。”他说。
现在看来这种方法是划算的。在项目一开始，公司就把制作这些阀门的总成本降低了一半。DiGiovanna说。而且他还期望下个月该生产线启动之后这个数字会进一步降低。
集成加工选项
当前加工工具的最大趋势是走向集成加工－实现在同一台机床上进行铣削和车削加工。Mori Seiki公司的SuperMiller 400在车削机械上增加了五个铣削轴，是这一趋势的具体实施。但是它还采用了一个和多数集成机床略有不同的方法，据Mori Seiki公司的经理David Austin说。“通常的集成机床都被设计成车床式的，这样就可以增加铣削功能，”他说，“SuperMiller采用了完全相反的方法。”
因为SuperMiller 400的设计是基于一个加工中心，所以和普通基于车床的设计不同的是它可以在x,y和z轴有更大的位移，Austin reports说。“你无需重新对组件进行定位就可以对整个加工系统进行加工，”他说。为了把底部作为加工中心，SuperMiller将车削转子集成在工作台上，这确实在某种程度上限制了它的尺寸。结果就是，Austin解释说，SuperMiller能提供比车削功率更大的铣削功率。而一个更像车床的机器会达到相反的效果。
SuperMiller 400的应用－国内第一个进入Marotta Controls公司的－包括有较少的车削特性且所有面都需要加工的组件。了解更多信息，请访问www.moriseiki.com。
原载《DESIGN NEWS China》(end)
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