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प्रक्रिया चुनना

असली पुर्ज़े के लिए विनिर्माण प्रक्रिया कैसे चुनें: पदार्थ, आकार, साइज़, परिशुद्धता और कितने चाहिए।

इंजीनियर छह बातों को तौलकर विनिर्माण प्रक्रिया चुनते हैं: पदार्थ, मात्रा, आकार (शेप), साइज़, ज़रूरी परिशुद्धता और लागत। कोई प्रक्रिया छहों में जीतती नहीं, इसलिए हर चुनाव में समझौता होता है। यह पन्ना विकल्पों को छाँटने में मदद करता है, फिर आपको पढ़ने लायक पाठों तक ले जाता है।

छह सवाल

  1. पदार्थ। हर प्रक्रिया केवल कुछ पदार्थों पर काम करती है, क्योंकि उसे उन्हें अपने ढंग से पिघलाना, बहाना, मोड़ना या काटना होता है।
  2. मात्रा। आपको कितने पुर्ज़े चाहिए, इसी से तय होता है कि महँगा मोल्ड या डाई अपनी लागत निकाल पाएगा या नहीं।
  3. आकार (शेप)। पतली दीवारें, खोखला भीतरी भाग, गहरी जेबें और महीन छेद कुछ प्रक्रियाओं के लिए आसान हैं और कुछ के लिए असंभव।
  4. साइज़। हर मशीन और मोल्ड की सीमा होती है, इसलिए चावल के दाने जितने पुर्ज़े और कार के दरवाज़े जितने पुर्ज़े के लिए अलग प्रक्रियाएँ चाहिए।
  5. परिशुद्धता। कसी हुई टॉलरेंस (माप में अनुमत त्रुटि) और चिकनी सतहों के लिए अक्सर पहले आकार देने के बाद मशीनिंग या ग्राइंडिंग चाहिए।
  6. लागत। लक्ष्य है आपकी मात्रा के लिए सबसे कम कुल लागत: टूलिंग (आपके पुर्ज़े के लिए बने मोल्ड, डाई और फ़िक्स्चर), मशीन का समय, पदार्थ और फ़िनिशिंग।

निर्णय गाइड

मात्रा और पदार्थ सबसे तेज़ी से विकल्प छाँटते हैं, इसलिए यह गाइड उन्हीं से शुरू होती है।

जितने ज़्यादा पुर्ज़े चाहिए, महँगा मोल्ड या डाई उतना ही फ़ायदेमंद होता हैपाठ क्रमांक के साथ सामान्य पहली पसंद: अपनी मात्रा का स्तंभ खोजें, फिर अपने पदार्थ की पंक्तिकितने पुर्ज़े?1 से 10 पुर्ज़ेप्रोटोटाइप, एक-एक नग, मरम्मतसैकड़ों से हज़ारोंछोटे और मध्यम बैचदसियों हज़ार या अधिकबड़े पैमाने का उत्पादनधातुमशीनिंग 5.1–5.3या धातु 3D प्रिंटिंग 8.4इन्वेस्टमेंट कास्टिंग 1.2या रेत की ढलाई 1.1डाई कास्टिंग 1.4या स्टैम्पिंग 4.2, फ़ोर्जिंग 3.1प्लास्टिक3D प्रिंटिंग 8.1–8.3या मशीनिंग 5.1–5.3थर्मोफ़ॉर्मिंग 2.4या SLS 3D प्रिंटिंग 8.3इंजेक्शन मोल्डिंग 2.1या खोखला हो तो ब्लो मोल्डिंग 2.3कंपोज़िटहैंड लेअप 10.1या वैक्यूम इन्फ़्यूज़न 10.2रेज़िन ट्रांसफ़र मोल्डिंग 10.2या फ़िलामेंट वाइंडिंग 10.4कम्प्रेशन मोल्डिंग 2.6या पल्ट्रूज़न 10.3बाएँ से दाएँ: महँगी टूलिंग, पर ज़्यादा बनाने पर सस्ते पुर्ज़ेसवाल और जवाबपदार्थ परिवारदेखने के लिए प्रक्रिया, उसके पाठ क्रमांक के साथ
प्रक्रिया निर्णय गाइड · 3 मात्रा वर्ग × 3 पदार्थ परिवारहर खाना एक सामान्य पहली पसंद और एक प्रचलित विकल्प बताता है, उनके पाठ क्रमांक के साथ। आकार, साइज़ और परिशुद्धता अब भी उत्तर बदल सकते हैं, इसलिए हर खाने को जाँचने लायक पहला विचार समझें, फ़ैसला नहीं।

झटपट चुनाव

रोज़मर्रा की ज़्यादातर चीज़ें प्रक्रियाओं की एक शृंखला से गुज़रती हैं, जो यहाँ क्रम से दी गई हैं।

मैं बनाना चाहता/चाहती हूँ…आमतौर पर बनता हैपाठ
प्लास्टिक की पेय बोतलछोटी परखनली जैसा आकार (प्रीफ़ॉर्म) इंजेक्शन मोल्ड किया जाता है, फिर दोबारा गर्म करके बोतल में फुलाया जाता है2.1, 2.3
फ़ोन केसइंजेक्शन मोल्ड किया प्लास्टिक; कठोर खोल और मुलायम किनारे वाले केस ओवरमोल्ड किए जाते हैं2.1, 2.2
बाग़ का पाइपनरम PVC या रबड़ को छल्ले के आकार की डाई से धकेला जाता है, अक्सर बुनी हुई जाली के चारों ओर परतों में3.3
कार की बॉडी पैनलस्टील या एल्युमिनियम शीट से स्टैम्प की जाती है, बॉडी में स्पॉट-वेल्ड की जाती है, फिर पेंट होती है4.2, 7.2, 11.1
पेय का कैनएल्युमिनियम शीट की तश्तरी को खींचकर कप बनाया जाता है, उसकी दीवार को आयरनिंग से पतला और ऊँचा किया जाता है, फिर छपाई होती है6.1, 4.2
रसोई का सिंकस्टेनलेस स्टील की एक शीट से डीप-ड्रॉ किया जाता है, फिर ट्रिम करके ब्रश या पॉलिश किया जाता है4.2, 5.9
एल्युमिनियम की खिड़की का फ़्रेमएल्युमिनियम प्रोफ़ाइल एक्सट्रूड की जाती हैं, काटकर कोनों पर जोड़ी जाती हैं, फिर एनोडाइज़ या पाउडर-कोट की जाती हैं3.3, 11.6, 11.2
साइकिल फ़्रेम (एल्युमिनियम या स्टील)खींची या एक्सट्रूड की गई ट्यूब, अक्सर हाइड्रोफ़ॉर्मिंग से आकार दी जाती हैं, फिर TIG-वेल्ड की जाती हैं; एल्युमिनियम फ़्रेमों को फिर हीट-ट्रीट किया जाता है3.3, 4.5, 7.1, 12.1
पेचस्टील के तार से कोल्ड-हेडिंग द्वारा सिर बनाया जाता है, फिर चूड़ी रोल की जाती है; अक्सर कठोर किया और जिंक-प्लेट किया जाता है3.5, 3.6, 12.1, 11.5
क्रैंकशाफ़्टफ़ोर्ज किया स्टील (कभी-कभी कच्चा लोहा), फिर टर्न, ग्राइंड और सतह-कठोर किया जाता है3.1, 5.1, 5.7, 12.2
गियरदाँते हॉबिंग से काटे जाते हैं, फिर केस-हार्डन और ग्राइंड किए जाते हैं; छोटे गियर सिंटर या मोल्ड भी किए जाते हैं5.5, 12.2, 5.7, 9.1, 2.1
इंजन ब्लॉकलोहा या एल्युमिनियम रेत के मोल्ड में ढाला जाता है, या एल्युमिनियम डाई-कास्ट किया जाता है, फिर मशीन और होन किया जाता है1.1, 1.4, 5.2, 5.8
जेट इंजन की टरबाइन ब्लेडनिकल सुपरएलॉय के एकल क्रिस्टल के रूप में इन्वेस्टमेंट-कास्ट की जाती है, ठंडक के छेद EDM या लेज़र से किए जाते हैं, फिर कोटिंग की जाती है1.2, 1.8, 6.6, 11.10
टाइटेनियम का कूल्हा इम्प्लांटफ़ोर्ज और मशीन किया टाइटेनियम मिश्रधातु; सरंध्र सतहें अक्सर 3D-प्रिंट या प्लाज़्मा-स्प्रे की जाती हैं3.1, 5.2, 8.4, 11.10
कार्बन साइकिल का पहियाकार्बन प्रीप्रेग (रेज़िन में भिगोया रेशे का कपड़ा) रिम मोल्ड में बिछाया जाता है, फिर गर्मी और दबाव में क्योर किया जाता है10.1
प्रिंटेड सर्किट बोर्ड (PCB)ग्लास-फ़ाइबर बोर्ड पर तांबे की फ़ॉइल पर प्रकाश से पैटर्न बनाकर उसे एच किया जाता है; छेद ड्रिल और प्लेट किए जाते हैं; पुर्ज़े सोल्डर किए जाते हैं13.2, 6.8, 5.3, 11.5, 7.3
सिलिकॉन चिपसिलिकॉन क्रिस्टल उगाया और वेफ़रों में काटा जाता है, फिर पैटर्निंग, डिपॉज़िशन और एचिंग के सैकड़ों चरणों से परत-दर-परत बनाया जाता है13.1, 13.2, 13.4, 11.9

लागत बनाम मात्रा

हर प्रक्रिया की दो तरह की लागत होती है। टूलिंग लागत एक बार चुकाई जाती है, पहला अच्छा पुर्ज़ा बनने से पहले: आपके पुर्ज़े के लिए ही बना मोल्ड, डाई या फ़िक्स्चर। चालू लागत हर पुर्ज़े पर फिर से चुकानी पड़ती है: पदार्थ, मशीन का समय, ऊर्जा और श्रम।

प्रति पुर्ज़ा लागत = टूलिंग लागत ÷ पुर्ज़ों की संख्या + प्रति पुर्ज़ा चालू लागत

जितने ज़्यादा पुर्ज़े टूलिंग बाँटते हैं, हर पुर्ज़े पर उतना कम बोझ आता है: 10 पुर्ज़ों में हर एक उसका दसवाँ हिस्सा देता है; 1,00,000 पुर्ज़ों में लगभग कुछ नहीं। इसलिए महँगी टूलिंग वाली प्रक्रिया, जैसे इंजेक्शन मोल्डिंग, थोड़े पुर्ज़ों के लिए बहुत महँगी और बहुत पुर्ज़ों के लिए बहुत सस्ती होती है। कम टूलिंग वाली प्रक्रिया, जैसे मशीनिंग या 3D प्रिंटिंग, मात्रा कुछ भी हो, प्रति पुर्ज़ा लगभग उतने की ही पड़ती है।

ब्रेक-ईवन मात्रा के बाद, महँगा मोल्ड या डाई जीतता हैयोजनाबद्ध, पैमाने के अनुसार नहीं: टूलिंग एक बार चुकाई जाती है, फिर बने हर पुर्ज़े में बँट जाती हैप्रति पुर्ज़ा लागतपुर्ज़ों की संख्यामहँगा मोल्ड या डाईडाई कास्टिंग, इंजेक्शन मोल्डिंग, स्टैम्पिंगकम या कोई टूलिंग नहींमशीनिंग, 3D प्रिंटिंगब्रेक-ईवन मात्रा← कम पुर्ज़े: कम टूलिंग सस्ती हैज़्यादा पुर्ज़े: मोल्ड या डाई सस्ती है →
प्रति पुर्ज़ा लागत बनाम पुर्ज़ों की संख्या · योजनाबद्ध, पैमाने के अनुसार नहींजहाँ दोनों रेखाएँ मिलती हैं, वह ब्रेक-ईवन मात्रा है: उससे नीचे कम टूलिंग वाली प्रक्रिया सस्ती है; उससे ऊपर मोल्ड या डाई जीतती है। यह मिलन बिंदु हर पुर्ज़े के लिए अलग होता है, इसलिए इंजीनियर फ़ैसला करने से पहले कई मात्राओं पर कोटेशन की तुलना करते हैं।

अंगूठे के नियम

  • पहले गिनती करें। मुट्ठी भर पुर्ज़ों के लिए बिना कस्टम टूलिंग वाली प्रक्रिया चुनें, जैसे मशीनिंग या 3D प्रिंटिंग; हज़ारों-दसियों हज़ार के लिए मोल्ड या डाई में निवेश करें।
  • पास पहुँचें, फिर फ़िनिश करें। पुर्ज़े को उसके अंतिम आकार के क़रीब ढालें, फ़ोर्ज करें या मोल्ड करें (नियर-नेट शेप), फिर केवल उन सतहों को मशीन करें जिन्हें सटीक होना है।
  • परिशुद्धता वहीं माँगें जहाँ ज़रूरी है। हर कसी टॉलरेंस मशीनिंग, निरीक्षण और लागत बढ़ाती है, इसलिए उसे उन सतहों के लिए रखें जो फ़िट होती हैं, सील करती हैं या सरकती हैं।
  • दीवारें एकसमान रखें। मोल्डिंग और ढलाई में मोटे हिस्से सबसे बाद में ठंडे होते हैं और धँस सकते हैं, मुड़ सकते हैं या छेद फँसा सकते हैं; पसलियाँ मोटी दीवारों के बिना कठोरता देती हैं।
  • ड्राफ़्ट जोड़ें, अंडरकट से बचें। हल्का ढलान और काँटेदार आकृतियों का न होना पुर्ज़े को सीधा मोल्ड से निकलने देता है, इसलिए मोल्ड सरल और सस्ता रहता है।
  • बार-बार के भार में मज़बूती चाहिए? फ़ोर्जिंग पर विचार करें। फ़ोर्जिंग धातु के ग्रेन को पुर्ज़े के आकार के साथ चलाती है, इसलिए वह ढलाई से बेहतर थकान सहती है।
  • खोखले और लंबे आकारों की अपनी प्रक्रियाएँ हैं। बोतलें और टंकियाँ: ब्लो या रोटेशनल मोल्डिंग (2.3, 2.5)। लंबे एकसमान प्रोफ़ाइल: एक्सट्रूज़न (3.3) या पल्ट्रूज़न (10.3)।
  • पूरी शृंखला की योजना बनाएँ। ज़्यादातर पुर्ज़ों को आकार दिया जाता है, फिर मशीन, हीट-ट्रीट और फ़िनिश किया जाता है, और हर चरण लागत और समय बढ़ाता है।

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