几乎我们日常使用的每一种产品,从智能手机到汽车,其起源都可以追溯到制造过程。这些流程不仅决定产品的质量和生产效率,还直接影响企业的成本控制和市场竞争力。在本文中,我们将定义制造工艺,深入研究它们的类别和各种方法。现在让我们开始探索它们的广泛含义!

在讨论制造过程需要什么之前,让我们花点时间看一下制造的大局。制造是通过使用工具、机械和劳动力将原材料或部件转化为成品的过程。
制造业的历史起源于史前时代,当时人类首次使用简单的工具来切割、压碎和塑造材料。随着时间的推移,随着文明的进步,制造技术的复杂性和精密度也在不断提高。工业革命标志着一个重要的转折点,引入了蒸汽动力、机械化和大规模生产方法,彻底改变了商品的制造方式。如今,制造流程已经高度自动化,并与机器人技术、计算机数控 (CNC) 加工和 3D 等先进技术相集成印刷。
制造过程是指在更广泛的制造活动中生产特定产品的具体方法和操作顺序。它包括设计、材料选择、加工、质量控制和最终组装等多个阶段。每个阶段对于塑造成品的整体性能和生命周期都至关重要。
根据生产方式和生产成品的类型,制造工艺可分为多种类型,每种类型都有其自身的特点和应用。一般来说,制造工艺有五类。
车间制造是一种高度灵活的生产模式,专为小批量、多品种的要求而设计。它专注于独特的定制产品,这些产品通常需要专门的工具和设置时间。在客户订单的驱动下,加工车间可以迅速适应多样化的生产需求。然而,这种灵活性对预测工作流程模式提出了挑战,因为生产涉及多个、复杂的非线性操作。尽管存在这些复杂性,加工车间制造仍然是小批量或原型生产重型设备、机械或专用产品的行业的理想选择。
离散制造涉及生产不同的、可计数的产品,这些产品通常由各种单独的零件或组件组装而成。这种类型的制造侧重于将这些单独的零件组装成成品。每件产品,例如汽车、计算机或电器,都是独一无二的,并且可以在整个生产过程中进行跟踪。离散制造涉及不同的操作,并且通常适应高度的定制。它通常用于汽车、电子和家具等行业。
重复制造的特点是长期重复生产相同或非常相似的产品。这种方法强调快速、大批量、相同地生产标准化产品。专用生产线和自动化装配机简化了流程,减少了对体力劳动的需求。质量控制对于确保一致性和最大程度地减少缺陷至关重要,因为材料不断流过一系列自动化步骤。这种方法对于生产汽车零部件、电路板和处理器以及大规模生产统一食品和饮料(如瓶装饮料和罐头食品)非常有效。
批处理制造是一种产品批量或批量生产而不是连续生产的生产方法。与离散制造和作业车间制造类似,批量流程制造根据客户订单或市场需求调整其生产计划。每个批次在开始下一个批次之前都会经历整个生产过程,从而允许批次之间的高度定制和灵活性。例如,在制药行业中,不同批次的药物是按照特定的配方和剂量生产的。每一批完成后,设备都会被清洁并为下一批做好准备,下一批可能是不同的药物或前一批的变体。
与重复制造一样,这种流程制造也提高了生产效率和标准化。在连续制造中,原材料不断流入生产系统,成品从另一端排出。这种不间断的生产通常用于液体、气体或其他可流动物质,例如化学品、石油产品以及食品和饮料。相反,重复制造适合生产高度标准化的产品,其中生产周期或批次之间可能存在暂停。
在每个类别中,都有各种方法和技术用于实现所需的结果。在下面的文章中,我们将讨论 7 种主要类型的制造方法及其子类型。

减材制造是一种多功能工艺,从固体块中去除材料以形成所需的形状。它适用于多种材料,包括金属、塑料、陶瓷和复合材料。现代减材制造工艺通过 CNC 技术实现自动化,确保高速、精确地加工复杂的细节和光滑的表面。车间制造和离散制造企业广泛使用减材工艺来生产定制零件和组件。
以下是常见的减材制造工艺:
连接是将两块或多块材料永久或半永久连接以创建组件的过程。该技术广泛用于制造通常无法直接生产的复杂产品。通过生产多个更简单的部件然后将它们连接起来,可以降低复杂零件的生产成本。此外,连接过程允许更换有故障的部件,而无需丢弃整个产品。加入过程的一些示例是:

成型是一种制造过程,其中使用机械力改变材料(通常是金属)的形状,而无需添加或去除材料。该工艺基于材料的塑性变形,从而最大限度地减少材料浪费。成型过程中不同类型的制造工艺有:

铸造涉及将液态金属倒入模具型腔中以制造具有特定形状的固体物体。一旦金属冷却并凝固,模具就会被移除,露出铸件。铸造涉及多种工艺,其分类包括以下几种:
其他铸造方法还有真空压铸、低压铸造、消失模铸造等,也以其独特的优势应用于各个行业,以满足特定的生产要求。

成型与铸造工艺类似,但成型更常见于塑料,而铸造主要涉及金属。在成型过程中,将熔融材料倒入模具中固化成所需的形状。尽管制造模具成本高昂且耗时,但该工艺非常适合批量生产具有精确尺寸和良好表面光洁度的零件。模具的可重复使用性也降低了生产成本。常见的成型方法有:

增材制造 (AM),通常称为 3D 打印,是一种基于数字模型,通过逐层添加材料来构建物体的过程。增材制造适用于可热成型的材料,包括金属和某些塑料,可实现高度定制、复杂的几何形状并减少材料浪费。常见的增材制造工艺类型如下:
表面处理工艺涉及应用于材料表面以增强其性能的各种技术,例如外观、耐腐蚀性、耐磨性和附着力。这些处理可以是机械的、化学的或电化学的。常见的表面处理类型包括喷砂、抛光、粉末涂层、电镀和阳极氧化。
根据客户需求和生产流程,制造和供应链管理中常用的制造策略有以下三种:
在按库存生产 (MTS) 方法中,制造商根据过去的销售数据、市场趋势和预测来预测未来的需求来生产商品。在收到任何特定客户订单之前,产品将被制造、组装并储存在仓库中。
这种方法可以快速履行客户订单,因为产品已经可用并准备发货。它通过提供即时可用性来最大限度地缩短交货时间并提高客户满意度。然而,如果需求预测不准确,它也会带来库存过剩的风险。
按订单生产 (MTO) 策略仅在客户下订单后才启动生产流程。制造商维持灵活的生产系统,能够根据不同的订单进行调整,通常生产周期较短。
虽然 MTO 降低了库存成本和过时的风险,但由于每个订单的生产都从头开始,因此通常会导致交货时间延长。此方法非常适合需求量低或定制程度高的产品。
按组装制造 (MTA) 也称为按订单组装 (ATO),是一种结合了 MTS 和 MTO 元素的混合方法。在这种模式中,制造商预先生产和库存组件或子组件,这些组件或子组件可以在收到客户订单后快速组装成最终产品。
与完整的 MTO 相比,该策略允许在一定程度上进行定制,同时保持更短的交货时间。 MTA 减少了生产过程中大量定制的需求,使其更加高效且更具成本效益。它还确保只生产必要的组件,最大限度地减少浪费和库存积压。 MTA 特别适合具有标准和可定制功能的产品。
关于制造工艺的类型,显然存在针对特定行业、产品和生产目标定制的多种方法。关于制造方法的讨论强调了可以帮助您实现产品效率、成本效益和质量的关键方面。在 Chiggo,我们为自己在 数控加工 和 钣金加工。此外,我们还提供 3D 打印和注塑服务,根据您的需求提供全面的解决方案。如果您有任何疑问,联系我们!
珠子爆破是一个小球磨蚀剂(通常是玻璃或陶瓷珠)的过程,在高压面向表面的过程中被推动。
什么是管道线? 管螺纹是螺丝线程专为连接管道和配件而设计。它们允许将管道拧紧在一起,形成一个紧密的压力密封,用于流体或气体。管道线程有两种基本类型: 锥形线直径逐渐减小,形成锥状形状。 平行(直)线沿其长度保持恒定直径。 锥形管螺纹对于实现泄漏密接头尤为重要。当雄性和雌性锥形线被拧紧时,它们会互相楔入并形成压缩拟合度。这种锥形楔子会产生密封和强大的机械固定。但是,即使是经济良好的金属线的间隙也很小,因此通常将密封剂(例如水管工的PTFE胶带或管道涂料)应用于螺纹上,以填充任何空隙并确保完全无泄漏的连接。 另一方面,平行(直(直)管道线不提供密封;他们拧在一起而无需楔入。直线螺纹通常用扁平的洗衣机,O形环或垫圈密封,以防止泄漏。两种类型的线程都是常见的,但是选择取决于应用程序的密封需求。例如,花园软管使用带有橡胶洗衣机的直线来密封,而钢制管道则使用带胶带的锥形线。 什么是Tap Drill图表? Tap Drill图表是一张表格,可以告诉您在敲击线程之前要使用哪个钻头。钻得太大的孔,螺纹将很浅,容易泄漏。钻得太小,在切割过深的螺纹时,水龙头可能会结合甚至破裂。遵循图表可为您提供最佳的线程参与度,通常约为75%,这可以使强度与轻松敲击。换句话说,大约四分之三的全螺纹高度形成,在敲击过程中产生强烈的固定,没有过多的扭矩。在下一部分中,我们将重点介绍北美最常见的管道螺纹标准:NPT:NPT,并为NPT管道TAPS提供全面的Tap Drill图表。 了解NPT(国家管道锥度)线程 NPT代表国家管道锥线。它是美国和加拿大用于管道,空气软管,燃油管线和许多其他应用的标准锥形管线。如果您曾经将PTFE(Teflon)胶带包裹在管道或安装中,那么您很可能已经使用了NPT线。这些线的比例为1:16,这意味着每16英寸长的直径增加1英寸(每英尺约0.75英寸)。相对于管道的中心线,这对应于1.79°半角度。这似乎似乎很小,但是足以确保雄性NPT拟合被拧入女性端口,它们越远,螺纹楔子更紧密,从而产生了自封的干扰。 NPT使用与标准的美国螺纹相同的60°螺纹轮廓,但具有扁平的波峰和根源,以增加强度。在ANSI/ASME B1.20.1中定义了所有临界维度和公差,包括每英寸线(TPI),音高直径限制和线程接合长度。管道尺寸由名义内径(例如½“或¾”)命名,但该数字不能反映实际的外径。例如,¾“ NPT管道的测量约为1.050”。此外,由于诸如BSPT和NP之类的标准共享标称大小,但使用不同的音高或线程表单,因此您必须指定名义大小(以匹配OD)和TPI(以匹配线程螺距)以选择正确的点击或拟合。 为了给出正式的NPT几何感,以½英寸的NPT线程为例:它具有14个TPI和16个锥度的1个。螺纹形式是扁平的60°“ V”,其半角度的圆锥形为1°47'24''(1.7899°),与中心线同样应用于男性和女性线。当您手动安装配件时,大约3-4个线(“ L1尺度长度”)的尺寸很小;然后,使用扳手添加另外1.5-3个“扳手化妆”线以完成密封。 您经常会看到商店的速记,例如“ MIP/FIP”或“ MNPT/FNPT”(雄性/雌性铁管或NPT),以区分外部线和内部线,而ANSI则将其称为外部或内部NPT,但昵称使其很快识别出哪个在商店地面上。 NPT线程如何工作 因为雄性和女性线都是锥形的,因此拧紧它们会产生楔子效果。螺纹侧面互相挤压,形成一个机械强度且非常紧密的关节。您会注意到,只需几回合后,正确收紧的NPT关节就会感到贴合 - 这是锥度完成工作的锥度。不过,NPT线程并不是完全防漏的。螺纹之间存在很小的螺旋间隙,如果您不使用密封剂,则可能会泄漏。这就是为什么安装程序在组装前将雄性螺纹包裹在液体/粘贴密封剂上的雄性线:它可以润滑螺纹并填充微间隙,从而确保气体或水密密封。在燃油气或液压系统中,切碎的胶带可以堵塞阀,技术人员通常更喜欢糊密封剂。 NPT线程的应用 NPT线程在日常和工业环境中无处不在。住宅水和天然气管道依赖于NPT配件来可靠泄漏。气动工具和空气压缩机在软管,阀门和快速连接耦合器上使用NPT连接器。在汽车和重型机械中,NPT配件可为传感器(例如油压发件人)和流体线(制动或冷却液系统)提供,并为其简单起见以及广泛的现成零件而珍贵。由于符合ANSI的水龙头,死亡和配件都遵循相同的规格,因此您可以不用担心混合品牌。这种通用的兼容性使NPT成为北美的首选管道。 NPT Tap Drill图表 当在孔中创建内部NPT螺纹(例如,敲击管道装件或储罐中的一个孔中的孔)时,您必须首先钻一个适当的尺寸孔。由于NPT螺纹是锥形的,因此钻孔通常比水龙头的最大直径小一点,以使水龙头随着锥度的前进而切割锥度。下面是通用管道尺寸的全面NPT Tap钻图: 名义管尺寸(英寸)每英寸线(TPI)点击钻(英寸)抽气钻(mm)线程参与(%)1/16270.2426.15〜75%1/8270.3328.43〜75%1/4180.4375(7/16英寸)11.11〜75%3/8180.5625(9/16英寸)14.29〜75%1/2140.7031(45/64英寸)17.86〜75%3/4140.9063(29/32“)23.02〜75%111½1.1406(1-9/64英寸)28.97〜75%1¼11½1.4844(1-31/64英寸)37.70〜75%1½11½1.7188(1-23/32英寸)43.66〜75%211½2.2188(2-7/32英寸)56.36〜75%2½82.6250(2-5/8“)66.67〜75%383.2500(3-1/4英寸)82.55〜75%3½83.7500(3-3/4英寸)95.25〜75%484.2500(4-1/4英寸)107.95〜75% 笔记: 上面列出的Tap Drill尺寸假定直接敲击而无需转换。线程参与度(%)表示已达到的全线深度的百分比 - 典型的管道螺纹典型,平衡关节强度和敲击扭矩。括号中的钻头大小是标准字母或折射尺寸的标准尺寸(例如1/8-27 NPT使用字母Q钻,0.332“)。 管道水龙头是锥形的,因此您必须深入到足够深的深处以形成正确的螺纹锥度。制造商通常会指定所需的卷入线数,也可以使用NPT插头量表进行验证。定期退缩以清除芯片并在挖掘金属时使用切割液 - 水管水龙头由于直径较大和锥度而去除大量材料。 如果有锥形介孔器,您可以先用1:16锥形铰刀在攻击之前将钻孔钻孔。这会减少敲击扭矩,并可以在孔的末端稍微增加螺纹互动。但是,大多数字段和DIY应用都使用上面显示的直钻和tap方法,该方法提供了足够紧密的接头。 将NPT与其他线程类型进行比较 NPTF(国家管道锥度燃料) 这是一个干密封的锥形管螺纹,通常称为dryseal NPT或管道螺纹燃料。它具有与标准NPT相同的锥度(1:16)和线螺距,也具有60°螺纹角度。关键区别在于螺纹的顶峰和根设计:NPTF线在波峰和根上的间隙为零,从而形成了一种干扰拟合,可将金属对金属固定而无需任何密封剂。这使得NPTF非常适合对超透露率敏感的应用,即使是微小的泄漏或密封剂污染也是不可接受的。尽管NPTF和NPT具有尺寸并将其物理贴合,但仅交配NPTF雄性和女性会产生干密封。 NPTF由ANSI/ASME B1.20.3定义,而标准NPT则使用B1.20.1。 典型用途:高压液压系统;燃料系统;和其他流体功率应用(例如,制动系统组件或燃油轨配件)。 NPS(国家管道直线) 该螺纹标准具有与相应的NPT大小相同的螺纹角,形状和音高,但它是直(平行)而不是锥形的。虽然NPS线将拧到相同尺寸和TPI的NPT拟合上,但其缺乏锥度会阻止楔形密封件,并且可能会泄漏。 NPS线用于机械连接或由O形圈或垫圈等单独元素提供密封的地方。 典型用途:电导管螺纹(通常称为NPSM),消防软管耦合或大型直径水管工会以及燃气灯笼或老式的管道工会,密封垫圈或垫圈会产生密封。 […]
当工程师谈论“压力”时,它们的意思与考试焦虑或工作压力截然不同。在这里,压力是材料中每单位区域的内力。伸展橡皮筋或在拔河船上拉绳子,您会看到拉伸压力在作用中,这种压力使材料在负载下伸长。 在本文中,我们解释了什么是拉伸应力,它与压力应力和拉伸强度,关键公式以及chiggo如何将这些考虑因素纳入现实世界制造业的方式有何不同。 什么是拉伸压力? 拉伸压力描述了当您尝试将其拉开时材料的反应。它导致材料沿施加载荷的轴伸长。正式地,它被定义为施加的力除以垂直于该力的横截面区域。 拉伸应力与压力应力 拉伸应力与压缩应力相反。当力起作用伸展或延长物体时,会发生拉伸应力,而当力挤压或缩短后,会发生压力。想象一下坚固的金属条:两端拉动,并且会遇到拉伸压力,略微拉长。将两端推动,好像试图沿其长度粉碎它,并且棒会遇到压力,缩短或凸起。 这些应力也可以同时在结构的不同部分发生。例如,当人或机器在混凝土地板板上移动时,平板的顶部表面被推入压缩,而底部表面则以张力拉伸。如果底部的拉伸应力太高,则可能会出现裂缝 - 这就是为什么工程师将钢筋放在那里抵抗张力的原因。 拉伸应力与拉伸强度 拉伸应力材料在给定时刻所经历的负载是每单位面积的力。它会根据施加力而升高和下降。抗拉强度相比之下,是固定材料的特性,它是材料在产生或断裂之前可以应付的最大拉伸压力。 实际上,工程师不断比较两者。如果零件中的实际拉伸应力保持在其拉伸强度以下,则该零件将略微伸展但保持完整。如果压力超过强度,则会发生故障。这就是为什么设计始终包括安全余量,确保现实压力远低于所选材料的已知强度的原因。 拉伸应力公式 拉伸时,拉伸应力在其拉伸时测量内力。它以一个简单的公式计算: σ= f / a 在哪里: σ=拉伸应力(在Pascals,MPA或PSI中) F =施加力(纽顿或磅) a =横截面区域(以mm²或英寸为单位) 这个方程告诉我们拉力的集中力量。较高的负载或较小的横截面会产生较高的应力。例如,悬浮在细线上的相同重量会产生比厚电缆上的压力要大得多。这就是为什么工程师大小的电缆,杆或横梁以保持压力远低于所使用材料的安全限制的原因。 但是,尽管这种公式给了我们压力的数值,但并未揭示材料本身将如何响应。它会突然突然折断,永久弯曲还是弹簧回到原始形状?为了回答这一点,工程师依靠压力 - 应变曲线。 了解应力应变曲线 为了创建应力 - 应变曲线,将测试标本(通常是Dogbone形)放置在拉伸测试机中。机器握住各端,并逐渐将它们拉开,将样品拉伸至破裂。在此过程中,连续测量施加的应力和所得应力(相对于原始长度的长度变化)。 将结果用X轴的应变绘制,并在Y轴上的应力。在此曲线上,可以识别几个关键点: 弹性区域 起初,压力和应变是成比例的。这是弹性区域,其中胡克定律适用(σ=e猛)。该线性部分的斜率是弹性模量(Young的模量),一种刚度的度量。在该区域中,一旦卸下负载,材料将返回其原始形状。 产量点 随着加载的增加,曲线从直线偏离。这是产量点,弹性行为结束,塑性(永久)变形开始。除此之外,即使卸下负载,材料也不会完全恢复其原始形状。 终极拉伸强度(UTS) 曲线持续向上进入塑料区域,达到峰值。这个最高点是最终的拉伸强度(UTS),它代表材料在颈部(局部变薄)开始之前承受的最大压力。 断裂点 在UTS之后,曲线随着样品颈的倾斜而向下倾斜,无法再承担那么多的负载。最终,材料在断裂点断裂。对于延性材料,由于颈部,骨折的应力通常低于UTS。对于脆性材料,裂缝可能会突然发生在弹性极限附近,而塑性变形很小。 拉伸压力的实际应用 在材料被拉,悬挂或拉伸的任何情况下,拉伸压力决定了它是否可以安全地承担负载或是否会失败。以下是一些关键应用程序和示例: 桥梁和建筑 想想悬挂桥,例如金门桥 - 悬挂在塔之间的巨大钢电缆处于恒定的拉伸压力下,支撑道路和车辆的重量。工程师为这些电缆选择高强度的钢,以便他们可以处理重负荷以及诸如风或地震等额外的力量而不会失败。现代建筑也巧妙地使用了紧张。例如,在预应力的混凝土中,钢质肌腱被嵌入并拉伸,以便梁可以安全地处理载荷。 电缆,绳索和链条 许多日常系统还直接依赖拉伸压力。以电梯为例:其钢电缆处于恒定的张力,不仅承载汽车的重量,而且还带有加速或停止时的额外力。起重机以相同的原理运行,使用高应答电缆安全地抬起和移动重载。即使在像吉他这样简单的东西中,拉伸压力也会发挥作用 - 越紧手起来钉子,琴弦的张力越大,这会使音高提高,直到推到太远的话,琴弦最终会破裂。 机器和螺栓 在机械工程中,拉伸应力同样重要。通过稍微拉伸飞机或汽车发动机工作中的螺栓和螺钉 - 由此产生的拉伸应力会产生将零件固定在一起的夹紧力。如果螺栓的压力过高(拧紧时扭矩过多或使用过多的负载),它可能会产生和失败,可能导致机器分开。这就是为什么螺栓通过表明其产量和拉伸强度的等级进行评分的原因,以及为什么将临界螺栓拧紧到指定的紧张局势的原因。 […]
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