スマートフォンから自動車に至るまで、私たちが日常的に使用するほぼすべての製品は、その起源を製造プロセスにまで遡ることができます。これらのプロセスは、製品の品質と生産効率を決定するだけでなく、企業のコスト管理や市場競争力にも直接影響します。この記事では、製造プロセスを定義し、そのカテゴリとさまざまな方法を詳しく掘り下げます。今すぐその広範な影響を探ってみましょう!
製造プロセスがどのようなものかを説明する前に、製造の全体像を少し見てみましょう。製造とは、工具、機械、労働力を使用して、原材料またはコンポーネントを完成品に変換するプロセスです。
製造業の歴史は、人類が初めて材料を切断、粉砕、成形するために単純な道具を使用した先史時代に始まります。時間が経つにつれ、文明が進歩するにつれて、製造技術も複雑かつ洗練されました。産業革命は重要な転換点となり、蒸気動力、機械化、大量生産方法が導入され、商品の製造方法に革命をもたらしました。現在、製造プロセスは高度に自動化され、ロボット工学、コンピューター数値制御 (CNC) 加工、3D などの先進技術と統合されています。印刷。
製造プロセスとは、特定の製品を生産するためのより広範な製造活動における特定の方法および一連の操作を指します。これには、設計、材料の選択、加工、品質管理、最終組み立てなどの複数の段階が含まれます。各段階は、最終製品の全体的なパフォーマンスとライフサイクルを形成する上で極めて重要です。
製造方法と最終製品の種類に応じて、製造プロセスはいくつかの種類に分類でき、それぞれに独自の特徴と用途があります。一般に、製造プロセスには 5 つのカテゴリがあります。
ジョブショップ製造は、少量多品種の要件に合わせて設計された柔軟性の高い生産パラダイムです。多くの場合、特殊なツールとセットアップ時間が必要となる、ユニークなカスタマイズされた製品を専門としています。顧客の注文に応じて、ジョブ ショップはさまざまな生産需要に迅速に対応できます。ただし、生産には複数の複雑で非線形な操作が含まれるため、この柔軟性はワークフロー パターンの予測に課題をもたらします。このような複雑さにもかかわらず、ジョブショップ製造は、重機、機械、または特殊な商品を少量のバッチまたはプロトタイプで生産する業界にとって理想的です。
ディスクリート製造には、さまざまな個別の部品やコンポーネントから組み立てられる、個別の数えられる製品の生産が含まれます。このタイプの製造では、これらの個々の部品を組み立てて完成品を作ることに重点が置かれています。車、コンピューター、家電製品などの各製品は固有であり、生産プロセス全体を通じて追跡できます。ディスクリート製造にはさまざまな作業が含まれ、多くの場合、高度なカスタマイズに対応します。自動車、エレクトロニクス、家具などの業界でよく使用されています。
反復製造は、同じ製品または非常に類似した製品を長期間にわたって繰り返し生産することを特徴とします。このアプローチは、標準化された製品を急速に大量かつ同一に生産することに重点を置いています。専用の生産ラインと自動組立機械によりプロセスが合理化され、手作業の必要性が軽減されます。品質管理は一貫性を確保し、欠陥を最小限に抑えるために最も重要であり、材料は一連の自動化されたステップを継続的に通過します。この方法は、自動車部品、回路基板、プロセッサーの製造だけでなく、ボトル入り飲料や缶詰食品などの均一な食品や飲料品の大規模生産にも非常に効率的です。
バッチプロセス製造は、製品を連続的にではなくグループまたはバッチで生産する生産方法です。ディスクリート製造やジョブショップ製造と同様に、バッチプロセス製造では、顧客の注文や市場の需要に基づいて生産スケジュールを調整します。各バッチは次のバッチを開始する前に生産プロセス全体を通過するため、バッチ間の高度なカスタマイズと柔軟性が可能になります。たとえば、製薬業界では、特定の処方と用量でさまざまなバッチの医薬品が製造されます。各バッチの後、機器は洗浄され、次のバッチに備えられます。次のバッチには、異なる薬剤や前のバッチのバリエーションが使用される場合があります。
反復製造と同様に、このタイプのプロセス製造も生産効率と標準化を強化します。連続製造では、原材料が生産システムに連続的に流れ込み、完成品がもう一方の端から排出されます。この絶え間ない生産は通常、化学薬品、石油製品、食品や飲料などの液体、気体、またはその他の流動性物質に使用されます。対照的に、繰返生産は、生産サイクルまたはバッチ間に一時停止がある可能性がある、高度に標準化された製品の生産に適しています。
各カテゴリ内では、望ましい結果を達成するためにさまざまな方法やテクニックが使用されます。次の文章では、7 つの主要なタイプの製造方法とそのサブタイプについて説明します。
サブトラクティブ製造は、固体ブロックから材料を除去して目的の形状を作成する多用途のプロセスです。金属、プラスチック、セラミック、複合材料など、幅広い材料に適応します。最新のサブトラクティブ製造プロセスは CNC テクノロジーによって自動化されており、複雑な細部や滑らかな表面を高速で正確に加工することができます。ジョブショップ製造およびディスクリート製造企業は、カスタム部品やコンポーネントの製造にサブトラクティブ プロセスを広く使用しています。
一般的なサブトラクティブ製造プロセスは次のとおりです。
接合は、2 つ以上の材料を永久的または半永久的に接続してアセンブリを作成するプロセスです。この技術は、直接製造するのが現実的ではない複雑な製品の製造に広く使用されています。複数の単純なコンポーネントを作成し、それらを結合することで、複雑な部品の製造コストを削減できます。さらに、接合プロセスにより、製品全体を廃棄することなく、故障したコンポーネントを交換することができます。結合プロセスの例をいくつか示します。
成形とは、材料を追加したり除去したりすることなく、機械的な力を使用して材料 (通常は金属) の形状を変更する製造プロセスです。このプロセスは材料の塑性変形に基づいており、材料の無駄が最小限に抑えられます。成形中のさまざまな種類の製造プロセスは次のとおりです。
鋳造では、液体金属を型のキャビティに注入して、特定の形状の固体オブジェクトを作成します。金属が冷えて固まると、型が取り外され、鋳造部分が現れます。鋳造にはさまざまな工程があり、次のように分類されます。
他にも、真空ダイカスト、低圧鋳造、ロストフォーム鋳造などの鋳造方法があります。これらは、独自の利点により特定の生産要件を満たすためにさまざまな業界でも採用されています。
成形は鋳造プロセスに似ていますが、鋳造は主に金属を扱うのに対し、成形は一般的にプラスチックに関連付けられます。成形では、溶かした材料を型に流し込み、目的の形状に固めます。金型の作成にはコストと時間がかかりますが、このプロセスは、正確な寸法と良好な表面仕上げを備えた部品の大量生産に最適です。金型の再利用可能な性質により、生産コストも削減されます。一般的な成形方法には次のものがあります。
一般に 3D プリンティングとして知られる積層造形 (AM) は、デジタル モデルに基づいて材料を層ごとに追加してオブジェクトを構築するプロセスです。 AM は、金属や特定のプラスチックなどの熱で成形可能な材料を使用するため、高度なカスタマイズ、複雑な形状、材料の無駄の削減が可能になります。一般的な積層造形プロセスの種類は次のとおりです。
表面処理プロセスには、外観、耐食性、耐摩耗性、密着性などの特性を向上させるために、材料の表面に適用されるさまざまな技術が含まれます。これらの処理は、機械的、化学的、または電気化学的です。一般的な種類の表面処理には、ビード ブラスト、研磨、粉体塗装、電気メッキなどがあります。 陽極酸化。
顧客の需要と生産プロセスに基づいて、製造およびサプライ チェーン管理で一般的に使用される 3 つの製造戦略があります。
Make to Stock (MTS) アプローチでは、メーカーは過去の販売データ、市場動向、予測に基づいて将来の需要を見越して商品を生産します。製品は、特定の顧客の注文を受ける前に製造、組み立てられ、倉庫に保管されます。
この方法では、製品がすでに入手可能で出荷の準備ができているため、顧客の注文を迅速に履行することができます。すぐに利用できるようになることでリードタイムが最小限に抑えられ、顧客満足度が向上します。ただし、需要予測が不正確な場合には、過剰在庫が発生するリスクも伴います。
受注生産 (MTO) 戦略では、顧客が注文した後にのみ生産プロセスを開始します。メーカーは、さまざまな注文に対応できる柔軟な生産システムを維持しており、多くの場合、生産期間は短くなります。
MTO では在庫コストと陳腐化のリスクが軽減されますが、注文ごとに生産が最初から開始されるため、通常はリード タイムが長くなります。この方法は、需要量が少ない製品やカスタマイズのレベルが高い製品に最適です。
Make to Assemble (MTA) は Assemble to Order (ATO) とも呼ばれ、MTS と MTO の両方の要素を組み合わせたハイブリッド アプローチです。このモデルでは、メーカーがコンポーネントまたはサブアセンブリを事前に製造して在庫しており、顧客の注文を受けてすぐに最終製品に組み立てることができます。
この戦略により、完全な MTO と比較して短いリードタイムを維持しながら、ある程度のカスタマイズが可能になります。 MTA により、生産プロセス中の大規模なカスタマイズの必要性が軽減され、効率とコスト効率が向上します。また、必要なコンポーネントのみが確実に製造されるため、無駄や過剰在庫が最小限に抑えられます。 MTA は、標準機能とカスタマイズ可能な機能が混在する製品に特に適しています。
製造プロセスの種類に関しては、特定の業界、製品、生産目標に合わせてカスタマイズされた多様な方法論が存在することは明らかです。製造方法に関する議論では、製品の効率、費用対効果、品質を達成するのに役立つ重要な側面に焦点を当てました。 Chiggo では、CNC 加工 と 板金製造。さらに、3D プリンティングおよび射出成形サービスも提供し、お客様のニーズに合わせた包括的なソリューションを提供します。ご質問がございましたら、お問い合わせください。
ばねは機械部品であり、圧縮、伸長、またはねじりの際にエネルギーを蓄積および放出するように設計されています。これらは通常、鋼や特殊な合金などの材料で作られ、巻き取り、熱処理、研削、コーティング、仕上げなどのプロセスを経て製造されます。ばねは、衝撃吸収、振動減衰、機械の動きの制御など、さまざまな目的を果たします。さらに、これらは日常生活に不可欠な多用途のコンポーネントであり、自動車のサスペンションのスムーズな走行、時計の正確な計時、家具の快適さとサポートを可能にします。
プラスチック製造は、現代の世界を形作り、生のポリマーを使い捨てパッケージから精密航空宇宙コンポーネントに至るまであらゆるものに変換します。ただし、すべてのプラスチックが平等に作成されるわけではありません。コモディティとエンジニアリングプラスチックは、2つの一般的なタイプの熱可塑性科学物質であり、溶かし、再形成され、繰り返し固化することができます。コモディティプラスチックは、費用対効果の高い大量の日常品の生産用に設計されていますが、エンジニアリングプラスチックは、要求の厳しいアプリケーションに優れたパフォーマンスを提供します。この記事では、それぞれのユニークな特性、メインタイプ、およびアプリケーションについて説明します。
パイプスレッドとは何ですか? パイプスレッドはネジですスレッドパイプとフィッティングを結合するために特別に設計されています。パイプをねじ込み、液体またはガスの緊密な耐圧シールを形成します。パイプスレッドには2つの基本的なタイプがあります。 テーパースレッド直径が徐々に減少し、コーンのような形状が作成されます。 パラレル(ストレート)スレッド長さに沿って一定の直径を維持します。 テーパーパイプスレッドは、漏れた接合部を達成するために特に重要です。オスとメスのテーパーの糸が締められると、それらは互いにくびれて、圧縮フィットを形成します。このテーパーウェッジは、シールと強力な機械的ホールドを作成します。ただし、適切にマシンされた金属スレッドでさえ小さなギャップがあるため、シーラント(配管工のPTFEテープやパイプドープなど)が糸に適用され、ボイドを埋め、完全に漏れない接続を確保します。 一方、パラレル(ストレート)パイプスレッドは、それ自体でシールを提供しません。彼らはくさびずにねじ込みます。通常、ストレートスレッドは、漏れを防ぐために、フランジのフラットワッシャー、Oリング、またはガスケットで密閉されています。どちらのタイプのスレッドも一般的ですが、選択はアプリケーションのシーリングニーズに依存します。たとえば、庭のホースは、ゴム製の洗濯機を備えたストレートスレッドを使用してシールしますが、スチールの配管パイプはテープでテーパー糸を使用します。 タップドリルチャートとは何ですか? タップドリルチャートは、スレッドをタップする前に使用するドリルビットを示すテーブルです。穴が大きすぎると穴を開けると、糸が浅く漏れやすくなります。ドリルが小さすぎると、タップが過度に深い糸を切るときにバインドしたり壊れたりすることさえあります。チャートに従うことで、通常は約75%である最適なスレッドエンゲージメントが得られます。これは、強度とタッピングのバランスをとります。言い換えれば、完全な糸の高さの約4分の3が形成され、タッピング中に過度のトルクなしで強力なホールドを生成します。次のセクションでは、北米の最も一般的なパイプスレッド標準NPTに焦点を当て、NPTパイプタップの包括的なタップドリルチャートを提供します。 NPT(National Pipe Taper)スレッドの理解 NPTは、ナショナルパイプテーパースレッドの略です。これは、配管、エアホース、燃料ライン、その他多くのアプリケーションのために米国およびカナダで使用される標準的なテーパーパイプスレッドです。パイプの周りにPTFE(Teflon)テープを巻き付けたり、フィッティングをラップしたことがある場合は、NPTスレッドを使用した可能性があります。これらのスレッドは1:16の比率でテーパーします。つまり、長さ16インチ(1フィートあたり約0.75インチ)ごとに直径が1インチ増加します。これは、パイプの中心線に比べて1.79°の半角に対応します。それはわずかに見えるかもしれませんが、男性のnptフィッティングが女性のポートにねじ込まれているため、スレッドがくすくると、さらに密集して干渉のフィット感が生じることを保証するのに十分です。 NPTは、標準の米国のネジと同じ60°スレッドプロファイルを使用しますが、強度を高めるために平らな紋章と根を備えています。インチあたりのスレッド(TPI)、ピッチの直径の制限、スレッドエンゲージメントの長さを含むすべての重要な寸法と公差は、ANSI/ASME B1.20.1で定義されています。パイプのサイズは、公称内径(例:½インチまたは¾インチ)で命名されていますが、その数は実際の外径を反映していません。たとえば、¾インチNPTパイプは約1.050インチのODです。さらに、BSPTやNPSなどの標準は名目サイズを共有しているが、異なるピッチまたはスレッドフォームを使用するため、名目サイズ(ODと一致するように)とTPI(スレッドピッチと一致するように)の両方を指定して、正しいタップまたはフィッティングを選択する必要があります。 NPTジオメトリの公式感覚を示すには、½インチNPTスレッドを例として使用します。14TPIと16テーパーに1つあります。スレッドフォームは、中心線から正確に1°47 '24' '(1.7899°)のコーンハーフアングルが付いた平らな60°「V」です。これは、男性と女性の両方のスレッドに等しく適用されます。フィッティングを手渡すと、約3〜4個のスレッド(「L1ゲージの長さ」)が小さなサイズで関与します。レンチを使用すると、「レンチメイク」の別の1.5〜3個のスレッドが追加され、シールが完成されます。 多くの場合、「MIP/FIP」や「MNPT/FNPT」(男性/女性の鉄パイプまたはNPT)などのショップの速記を見ると、外部スレッドと内部スレッドを区別します。関係なく、ANSIは単に外部または内部NPTを呼び出しますが、ニックネームはどちらが現場であるかを迅速に識別します。 NPTスレッドのしくみ 男性と女性の両方の糸が先細になっているため、それらを締めるとくさび効果が生じます。糸の側面は互いに絞り、機械的に強くて非常にタイトなジョイントを形成します。わずか数回転した後、適切に締められたNPTジョイントがぴったりと感じることに気付くでしょう。それがテーパーが仕事をしていることです。ただし、NPTスレッドは、それ自体で完全に漏れているわけではありません。シーラントを使用しないと、糸の間に小さなスパイラルギャップが残り、漏れがあります。そのため、インストーラーはオスの糸をPTFEテープに包むか、アセンブリ前に液体/ペーストシーラントにブラシをかけます。糸を潤滑してマイクロギャップを埋め、ガスまたは水密シールを確保します。燃料ガスまたは油圧システムでは、細断されたテープがバルブを詰まらせることができますが、技術者はしばしばペーストシーラントを好みます。 NPTスレッドのアプリケーション NPTスレッドは、日常的および産業用設定のいたるところにあります。住宅水とガス配管は、信頼できる漏れ抵抗のためにNPT継手に依存しています。空気圧ツールとエアコンプレッサーは、ホース、バルブ、クイックコネクトカプラーにNPTコネクタを使用します。自動車および重機では、NPT継手はセンサー(油圧送信者など)や流動的なライン(ブレーキまたはクーラントシステム)を提供し、そのシンプルさとさまざまな既製の部品を誇示しています。 ANSIに準拠したタップ、ダイ、フィッティングはすべて同じ仕様に従うため、心配することなくブランドを混ぜることができます。この普遍的な互換性により、NPTは北米の頼りになるパイプスレッドになりました。 NPTタップドリルチャート 穴に内部NPTスレッドを作成する場合(たとえば、NPTプラグ用のタンクのパイプフィッティングまたは穴をタップする場合)、最初に適切なサイズの穴をドリルする必要があります。 NPTスレッドはテーパーになっているため、掘削された穴は通常、タップの最大の直径よりも少し小さく、タップがテーパーを進むにつれてテーパーをカットできるようにします。以下は、一般的なパイプサイズの包括的なNPTタップドリルチャートです: 公称パイプサイズ(in。)インチあたりのスレッド(TPI)ドリルをタップする(in。)タップドリル(mm)スレッドエンゲージメント(%)1/16270.2426.15〜75%1/8270.3328.43〜75%1/4180.4375(7/16インチ)11.11〜75%3/8180.5625(9/16インチ)14.29〜75%1/2140.7031(45/64インチ)17.86〜75%3/4140.9063(29/32インチ)23.02〜75%111½1.1406(1-9/64インチ)28.97〜75%1¼11½1.4844(1-31/64インチ)37.70〜75%1½11½1.7188(1-23/32インチ)43.66〜75%211½2.2188(2-7/32インチ)56.36〜75%2½82.6250(2-5/8インチ)66.67〜75%383.2500(3-1/4インチ)82.55〜75%3½83.7500(3-3/4インチ)95.25〜75%484.2500(4-1/4インチ)107.95〜75% 注記: 上記のタップドリルサイズは、リーミングせずに直接タッピングを想定しています。スレッドエンゲージメント(%)は、達成された完全なスレッドの深さの割合を示します。たとえば、パイプスレッドでは75%が典型的であり、ジョイント強度のバランス、タッピングトルクです。括弧内のドリルサイズは、標準的な文字またはフラクションのビットまたはリーマーサイズです(たとえば、1/8-27 NPTは、文字Qドリル、0.332インチを使用します)。 パイプタップはテーパーになっているため、正しいスレッドテーパーを形成するのに十分な深さをタップする必要があります。メーカーは、多くの場合、必要な数のエンゲージスレッドを指定するか、NPTプラグゲージで確認することができます。定期的に戻ってチップをクリアし、金属をタップするときに切断液を使用します。パイプタップは、大きな直径とテーパーのためにかなりの量の材料を除去します。 テーパーリーマーが利用可能な場合は、タップする前に1:16テーパーリーマーで掘削された穴を最初に繰り返すことができます。これにより、タッピングトルクが減少し、穴の端でスレッドエンゲージメントがわずかに増加する可能性があります。ただし、ほとんどのフィールドアプリケーションとDIYアプリケーションは、上記のストレートドリルアンドタップ方法を使用しており、十分にタイトなジョイントを提供します。 NPTを他のスレッドタイプと比較します NPTF(ナショナルパイプテーパー燃料) これは、ドライシールテーパーパイプスレッドで、しばしばDryseal NPTまたはパイプスレッド燃料と呼ばれます。標準NPTと同じテーパー(1:16)とスレッドピッチ、および60°のスレッド角もあります。重要な違いは、スレッドの頂上とルートの設計です。NPTFスレッドは、頂上と根でクリアランスがゼロであるため、シーラントなしで金属間をシールする干渉適合が生成されます。これにより、NPTFは超漏れに敏感なアプリケーションに理想的になります。ここでは、小さな漏れやシーラントの汚染でさえも受け入れられません。 NPTFとNPTは次元を共有し、物理的に合わせますが、NPTFの男性と女性のみが乾燥シールを生成します。 NPTFはANSI/ASME B1.20.3で定義され、標準NPTはB1.20.1を使用します。 典型的な用途:高圧油圧システム;燃料システム;その他の流体電力アプリケーション(たとえば、ブレーキシステムコンポーネントや燃料網装備)。 NPS(全国パイプストレート) このスレッド標準は、対応するNPTサイズと同じスレッド角、形状、ピッチを持っていますが、先細ではなくまっすぐ(平行)です。 NPSスレッドは同じサイズとTPIのNPTフィッティングにねじ込まれますが、テーパーの欠如はくさびシールを防ぎ、漏れる可能性があります。 NPSスレッドは、機械的接続に使用されます。または、SEALINGがOリングやガスケットなどの別の要素によって提供されます。 典型的な用途:電気導管糸(しばしばNPSMと呼ばれる)、火災ホースのカップリングまたは大口径の水パイプユニオン、ガスランタンまたは古いスタイルの配管組合がシール洗濯機またはガスケットがシールを作成します。 BSPスレッド(BSPT&BSPP - 英国の標準パイプ) このパイプスレッドシステムは、英国、ヨーロッパ、アジア、および北米以外の多くの地域で一般的に使用されています。 BSPT(英国の標準パイプテーパー)とBSPP(英国標準パイプパラレル)の2つの基準があります。 BSPTは、NPTと同様の概念で囲まれたくさびで圧力標識ジョイントを形成することを目的としたテーパースレッドですが、NPTの60°の平らなプロファイルの代わりに、丸い紋章と根を備えた55°の糸角(ホイットワース形式)を使用します。公称サイズあたりのスレッドピッチもNPTとは異なるため、BSPTとNPTフィッティングは互換性がなく、適切にシールしたり、1ターンもターンしたりすることはありません。 BSPPスレッドはストレート(パラレル)であり、独自にシールしません。彼らは、ポートフェイスで結合洗濯機またはOリングに依存しています(たとえば、バルブやシリンダーの「G」スレッドは、肩の下にOリングを使用します)。 BSP標準は、ISO 7-1(テーパーパイプスレッド)とISO 228-1(平行パイプスレッド)で定義されます。実際には、「BSP」または「Gスレッド」というラベルの付いたフィッティングには、NPTと結合するためにBSPスレッドパーツまたはアダプターを一致させる必要があります。 […]
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