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!
本文提供了注射成型的实用设计技巧,以帮助减轻常见错误,提高产品质量并通过避免昂贵的模具变化和返工来降低成本。
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!
延展性是材料科学中的一个基本概念,它解释了为什么某些材料(例如金属)会在压力下显着弯曲或伸展,而另一些材料突然突然会弯曲。在本文中,我们将解释什么是延展性,如何测量,为什么重要以及哪些因素影响它。 延展性的定义 延展性是材料在断裂前张力造成塑性变形的能力。简而言之,可以将延性材料拉长很长的路,而无需捕捉 - 考虑将铜拉入电线中。相比之下,像玻璃这样的脆性材料几乎没有变形后倾向于破裂或破碎。在材料科学中,塑性变形是形状的永久变化。这与弹性变形不同,弹性变形是可以恢复的。延展性与可塑性密切相关,但更具体:可塑性是在任何模式(张力,压缩或剪切)下永久变形的一般能力,而延展性则是指张力的能力。 从原子的角度来看,许多金属的高延展性来自非方向金属粘结以及允许脱位移动的滑移系统的可用性。施加压力后,脱位滑行使金属晶体可容纳塑性应变,因此金属通常弯曲或拉伸而不是断裂。相比之下,陶瓷和玻璃具有定向离子或共价键,并且滑动非常有限,因此在张力下,它们在明显的塑料流动之前倾向于破裂。但是,并非所有金属在室温下都是延性的(例如,某些BCC金属,高碳钢和金属玻璃杯可能相对脆),并且加热玻璃弯曲的玻璃弯曲主要是由于其玻璃转换温度以上的粘性流量,而不是金属式耐耐耐高压。 测量延展性 拉伸测试是量化延展性的最常见方法:标本以单轴张力加载到骨折中,延展性据报道是休息时伸长率的百分比和降低面积的百分比。 休息时伸长百分比(a%) 骨折时量规长度的百分比增加:a%=(lf -l0)/l0×100%,其中l0是原始量规长度,而LF是断裂时的最终长度。较高的A%表示拉伸延展性更大。 减少面积百分比(RA%) 裂缝位置的横截面的百分比降低:RA%=(A0 - AF)/A0×100%,其中A0是原始面积,AF是休息时的最小面积。大的RA%反映出明显的颈部和强烈的颈后延展性。 (对量规长度不太敏感;对于非常薄的纸张而言并不理想。) 这两种措施通常是拉伸测试的一部分。例如,可以描述钢样品的伸长率20%,而在休息时降低了60%的面积 - 表明延性行为。相比之下,脆性陶瓷可能仅显示1%的伸长率,而本质上可能显示出0%的面积减少(几乎没有变薄)。伸长率和降低越大,材料的延展性就越大。 可视化延展性的另一种方法是在应力 - 应变曲线上,这是从拉伸测试获得的图。绘制应力(相对变形)的应力(每单位面积)。此曲线上的要点包括: 杨的模量(E):线性弹性区域的斜率;刚度的度量。 屈服强度(σᵧ):塑性变形的发作(通常由0.2%偏移方法定义时,当不存在尖锐的屈服点)。 最终的拉伸力量(UTS):最大工程压力。超越标本的脖子;断裂发生后期,通常处于较低的工程压力下。 断裂点:标本最终破裂的地方。 延性材料(蓝色)与脆性材料(红色)的代表性应力应变曲线 延性材料的曲线在屈服后显示长塑料区域,表明它可以在骨折前保持较大的应变。相比之下,脆性材料的曲线在屈服点附近结束,几乎没有塑料区域。总而言之,在工程应力 - 应变图(对于规定的规格长度)上,延展性反映了裂缝的总应变 - 延性材料的长时间,脆性材料的较短。但是,明显的断裂应变取决于所选的量规长,一旦颈部开始定位,颈部开始定位,因此工程曲线不是颈后延展的直接衡量。因此,规格通常在休息时报告百分比伸长率(a%)以及降低面积百分比(RA%)。 延展性和延展性有什么区别? 延展性是一种材料在不破裂而伸展张力的能力。我们以拉伸测试的伸长百分比或减少面积来量化它。如果可以将金属吸入电线,则是延展性的。锻造性是一种材料在压缩方面变形的能力(不开裂,可以锤击,滚动或压入纸板);我们通过弯曲/扁平/拔罐测试或减小厚度可以耐受多少判断。 实际上:黄金,铜和铝都是高度延展且可延展的(非常适合电线和纸板)。铅非常具有延展性,但仅适中延展性(易于滚动成薄片,较差,作为细丝)。镁在室温下的延展性有限,而锌在变暖时会更具延展性。为了制造制造,选择延性合金用于绘画,深度拉伸和下拉的功能;选择可延展的合金滚动,冲压和锻造,在压缩占主导地位的地方。温度和晶体结构移动两个特性。快速规则:延展性=张力/电线;锻造性=压缩/表。 为什么延展性很重要 延展性是制造性和服务安全性安全背后的安静主力。在工厂中,它允许将金属卷成纸板,将其拉入电线并锻造而不会破裂。在现场,它使组件能够吸收能量,重新分配应力并在失败前提供警告。 制造的延性材料 高延展性通常意味着一种材料是可行的:它可以锻造,滚动,绘制或挤出成各种形状而不会破裂。低延展性(脆性)意味着该材料很难变形,并且更适合于铸造或加工等过程(在材料不强迫塑料形状过多地改变形状)之类的过程中。 锻造和滚动:这些过程通过锤击(锻造)或在掷骰(滚动)之间将固体金属变形为形状。延性金属耐受涉及的大塑料菌株。实际上,钢板/开花被热卷成薄板,板和结构形状,例如I光束,铝很容易被伪造成组件 - 金属在压缩载荷下流动。相比之下,像铸铁这样的脆性合金倾向于在沉重的变形下破裂,因此通常通过铸造到近网状形式来形状。 挤出和电线/栏绘图:挤出将金属推动通过模具制作长而恒定的截面产品。电线/条形图将固体库存通过模具降低直径。两者都依靠塑料流。可以将延性合金(例如铝,铜和低碳钢)挤出到试管和轮廓(例如窗框,热水链截面)中,并将其抽入细线。在加工温度下没有足够的延展性的材料倾向于检查或裂缝,这就是为什么玻璃或陶瓷不会以固态挤出/绘制的原因;他们的纤维是融化的。 深图:深色绘图形成轴对称的杯子和罐,并用拳头迫使薄板进入模具;法兰向内进食,而墙壁略微稀薄。足够的延性可防止分裂和皱纹。铝饮料罐头是经典的例子。 薄板金属弯曲和冲压:车身面板和外壳的一般弯曲和冲压需要延展性,以避免边缘裂纹和橙色 - 薄荷伸展时。钢制和铝等级是针对形成性量身定制的,因此可以将复杂的形状(例如,汽车引擎盖)盖章而不会故障。 金属3D打印(AM):延展性仍然很重要。当然的零件(尤其是来自激光粉床融合(LPBF))可以显示出由于细,质感的微观结构,残留应力和孔隙率而显示出降低的延展性。压力缓解和热等静止压力(髋关节),然后经常进行轻热处理,恢复延展性并降低开裂风险;然后,TI-6AL-4V和ALSI10MG等合金可以提供有用的服务延展性。 现实世界应用的延性材料 延展性不仅是实验室指标,还直接影响现实世界结构,车辆和设备的性能。这就是为什么它在工程和设计中重要的原因: 防止突然失败并提高安全性:延性材料逐渐失效:它们在断裂前产生和吸收能量,提供可见的警告并允许负载重新分配。在建筑物中,这就是为什么结构钢受到青睐的原因 - 超负荷的梁会弯曲而不是捕捉。钢筋混凝土遵循相同的逻辑:嵌入式钢钢筋增加延展性,因此成员可以在地震需求下弯曲而不是分开。 影响(地震和碰撞应用)中的能量吸收:在动态载荷下,延展性将影响能量变成塑料工作。钢框通过屈服来消散地震力,并以钢或铝折叠的汽车碎区域的控制方式以受控的方式降低机舱减速。现代人体结构平衡强度与延展性(例如DP/Trip Steels),并且航空航天Al/Ti合金保留足够的延展性,以造鸟,加压和冷soak耐受性。 […]
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