مکانیک ساخت و تولید

این وبلاگ سعی در نمایش مطالب و مقالات و معرفي وبلاگها و سايتها در زمینه مهندسی مکانیک ساخت و تولید را دارد .

معرفی رشته مکانیک ساخت و تولید
ساعت ۱:۱٧ ‎ق.ظ روز چهارشنبه ۱٩ امرداد ۱۳٩٠  کلمات کلیدی:

گرایش ساخت و تولید ، لیست دروس تخصصی ،   طراحی قالب پرس ، سیستمهای اندازه گیری (مترولوژی )  ، اونیورسال ، توانایی ماشینکاری ، ماشین های کنترل عددی ، تولید مخصوص ، هیدرولیک و پنوماتیک ، تست غیر مخرب ، طراحی قید و بند ، تکنولوژی پلاستیک ،  کامپوزیت ، ریخته گری ،قالبهای آهنگری (فورج) ،  راحی و تولید به کمک کامپیوتر CAD/CAM ،  جوشکاری تخصصی ، عملیات حرارتی ، طراحی کارخانه ، اهمیت رشته ساخت و تولید  


مقدمه
رشته مهندسی مکانیک را شاید بتوان از نقطه ‌نظر تنوع موضوعات تحت پوشش، جامع‌ترین رشته مهندسی به شمار آورد. رشته مهندسی مکانیک در برگیرنده تمامی علوم و فنونی است که با تولید، تبدیل و استفاده از انرژی، ایجاد و تبدیل حرکت و انجام کار، تولید و ساخت قطعات و ماشین‌آلات و به کارگیری مواد مختلف در ساخت آنها و همچنین طراحی و کنترل سیستم‌های مکانیکی، حرارتی و سیالاتی مرتبط می‌باشد، به عبارت دیگر محاسبات فنی، مدلسازی و شبیه‌سازی طراحی و تهیه نقشه‌ها، تدوین روش ساخت، تولید و آزمایش ماشین‌آلات و تاسیسات مورد استفاده در جهان امروز، با تکیه بر توانایی‌های مهندسان مکانیک انجام می‌گیرد


          

 

گرایش ساخت و تولید
این رشته یکی از زیر شاخه های مهندسی مکانیک است
این رشته در مقاطع کاردانی و کارشناسی به دو گرایش قالب سازی و ماشین ابزار تقسیم می شود و در مقاطع تحصیلات تکمیلی به سه گرایش سیستمهای تولید صنعتی، شکل دهی فلزات و (در برخی از دانشگاه ها مکاترونیک) تقسیم می گردد.

  هدف تربیت کارشناسانی است که با به کاربردن تکنولوژی مربوط به ابزارسازی، ریخته گری ، جوشکاری، فرم دادن فلزات ، طرح کارگاه یا کارخانه های تولیدی آماده کار در زمینه ساخت و تولید ماشین آلات و صنایع (کشاورزی ، نظامی، ماشین سازی، ابزارسازی ، خودروسازی و … ) باشند. فارغ التحصیلان این دوره قادر خواهند بود در صنایعی مانند ماشین سازی، ابزارسازی، خودروسازی ، صنایع کشاورزی، صنایع هوایی و تسلیحاتی به ساخت و تولید ماشین آلات، طراحی کارگاه و یا کارخانه تولیدی بپردازند و نظارت و بهره برداری و اجرای صحیح طرحها را عهده دار شوند. داوطلبان این رشته باید در دروس ریاضی، فیزیک و مکانیک از آگاهی کافی برخوردار باشند. همچنین درک دروس پایه مانند استاتیک و مقاومت مصالح برای درک دروسی مانند ارتعاشات دینامیک، دینامیک ماشین، ارتعاشات ماشین و ابزار و غیره ضروری است. دروس این دروه شامل مطالبی در مورد نحوه تولید، طراحی قالبهای پرس، طراحی قید و بندها، کار و برنامه ریزی با ماشینهای اتوماتیک، اصول کلی و نحوه کار با ماشینهای دستی و تعمیر و نصب تمام سرویسهای صنعتی می باشد و درصد نسبتا بالایی از آنها به صورت عملی ارائه می گردد. داوطلب باید سالم باشد تا بتواند کارهای کارگاهی را به خوبی انجام دهد و استعداد کارهای فنی را داشته باشد. با توجه به خودکفایی صنایع کشور این رشته دارای بازار کار خوبی است.

  بنا به تعریف انجمن مهندسان ساخت و تولید ایران ، رشته‌ای از مهندسی است که به تحصیلات و تجاربی نیازمند است تا رویه‌های مهندسی را در پروسه‌های تولید و شیوه‌های تولید را در صنعت بفهمد، به کار گیرد و کنترل کند و به توان برنامه‌ریزی در فرایند‌های تولید نیازمند است تا درباره ابزار‌ها، روند‌ها و ماشین‌آلات و تجهیزات تحقیق کند و آنها را بهبود بخشد و امکانات و سیستم‌ها را برای تولید فراورده‌های با کیفیت و هزینه بهینه یکی کند. بنابراین می توان گفت که گرایش ساخت و تولید به زمینه های کاربردی مهندسی مکانیک می پردازد. فارغ‌التحصیلان این دوره می‌توانند تا مقطع کارشناسی ارشد و دکتری در داخل یا خارج از کشور ادامه تحصیل دهند.

  یک قطعه باید به چه روشی ساخته شود تا دارای تولیدی سریع و ارزان و همچنین کیفیت مناسب و وقت و کارایی مطلوب باشد؟ پاسخ به این سوال مهم بر عهده مهندسان گرایش ساخت و تولید است. چرا که یک مهندس ساخت و تولید به مسائل مربوط به ساخت بهینه و تولید با کیفیت بالا می‌پردازد. در واقع این گرایش بیشتر به مشکلات و معضلات ساخت و تولید می‌پردازد و در نتیجه نسبت به دو گرایش حرارت و سیالات و طراحی جامدات عملی‌تر است و دو گرایش فوق جنبه علمی‌تر دارند.
  لیست دروس تخصصی
  دروس تخصصی که برای رشته ساخت و تولید ارائه می شود، عبارتند از: طراحی قالب پرس، ماشینهای کنترل عددی، سیستمهای اندازه گیری (مترولوژی)، توانایی ماشینکاری ، اونیورسال، تولید مخصوص، هیدرولیک و پنوماتیک، تست غیر مخرب، طراحی قید و بند، تکنولوژی پلاستیک، کامپوزیت، ریخته گری، شکل دهی فلزات، قالبهای آهنگری (فورج)، طراحی و تولید به کمک کامپیوتر CAD/CAM ، جوشکاری تخصصی ، متالورژی، عملیات حرارتی، کاربرد برق، مدیریت تولید، کنترل کیفیت، اتوماسیون، طراحی کارخانه و … که همه این دروس دارای آزمایشگاه و یا کارگاه نیز می باشند که همزمان با گذراندن درس به صورت تئوری، بخش عملی نیز به صورت کارگاهی یا آزمایشگاهی انجام می گیرد، در نتیجه دانشجویان از نزدیک با واقعیات عملی دروس از نزدیک آشنا می شوند.

  طراحی قالب پرس: در این مبحث به روشهای گوناگون شکل دهی ورق و محاسبات مربوطه پرداخته می شود. به طوریکه می توان از قالبهای ساده برش تا قالبهای پروگرسیو برای قطعات پیچیده را طراحی کرد. بدنه اتومبیل ها، تیغه ماشین های ریش تراش و اکثر قطعاتی که از ورق تشکیل شده اند را با قالب پرس شکل می دهند.

 

                                        شکل: قالب پرس ساده برای سوراخکاری ورق

 

  سیستمهای اندازه گیری (مترولوژی ): این سیستمها در تعیین دقت قطعه اهمیت دارند. در این مبحث از روش های مختلف اندازه گیری قطعات صحبت می شود که از ساده ترین وسیله کولیس تا پیچیده ترین دستگاه های CMM صحبت به میان می آید.

                         

                                   شکل: دستگاه CNC برای اندازه گیری قطعات پیچیده

 

  اونیورسال: اولین دستگاه مورد استفاده توسط مهندسین ساخت و تولید، دستگاه ماشین تراش اونیورسال می باشد که با این دستگاه می توان اکثر قطعات ساده و متقارن را با دقت مناسب تولید کرد.

                                              شکل: ماشین تراش اونیورسال

 

  توانایی ماشینکاری: برای اینکه بتوان حداکثر راندمان در یک دستگاه تراشکاری یا ماشین کنترل عددی یا حتی دستگاه سنگ زنی وجود داشته باشد و یا برای محاسبه نیرو و زمان و هزینه تولید قطعه، نیاز به یادگیری تئوری های مربوط به این روش های شکل دهی می باشد که در این مبحث ارائه می شود.

  ماشین های کنترل عددی: برای تولید قطعات پیچیده با دقت بالا از این سیستم استفاده می شود. به طوریکه با استفاده از دستوراتی که به صورت کد به ماشین داده می شود، بار برداری از قطعه کار انجام می گیرد. با این دستگاه ها می توان حتی پره های توربین را که شکل ۳ بعدی پیچیده ای دارند، تراشکاری کرد.

              

                                                     شکل: نمونه ای از دستگاه فرز CNC

   

  تولید مخصوص: با پیشرفت علم و نیاز برای تولید قطعات با شکل های پیچیده و یا نیاز برای ماشینکاری قطعاتی با ویژگیهای خاص که با روش های سنتی امکان پذیر نمی باشد، از این روش استفاده می شود. مثلا برای ماشینکاری شیشه که از ماشینکاری اولتراسونیک استفاده می شود و یا برش سنگ های بزرگ که از جت آب با پودر ساینده استفاده می کنند و یا دستگاه اسپارک که برای ماشینکاری فلزات بسیار سخت استفاده می شود.

                                   

                 شکل: دستگاه وایر کات که فلز را با استفاده از سیم و جرقه های ناشی از آن برش می دهد.

 

                                              

                       شکل: شکل یک اژدها که توسط برش با آب روی ورق با ظرافت زیاد ایجاد شده است.

 

  هیدرولیک و پنوماتیک: با استفاده از تجهیزات و علم مربوط به هیدرولیک و پنوماتیک می توان سیستم های ساده اتوماسیون مانند باز و بسته شدن در اتوبوس با یک دکمه تا سیستم های پیچیده اتوماسیون در خط تولید های بزرگ را طراحی نمود.

               

                                    شکل: نمونه ای از چرخ پنوماتیکی

 

تست غیر مخرب: این علم برای بازرسی قطعات، بدون آسیب رساندن به آنها می باشد. برای مثال پروب التراسونیک را روی قطعه (مانند بال هواپیما) حرکت می دهند تا عیوب آنها را تشخیص دهند زیرا ترک یا عیوب دیگر در داخل قطعه با چشم دیگر قابل تشخیص نیست و به دلیل امنیت و اقتصاد امکان شکستن قطعه برای بررسی عیوب نمی باشد، با وجودیکه با چشم غیر مسلح فقط عیوب بزرگ دیده می شود.

               

                                                شکل: ترک آشکار شده توسط تست غیر مخرب

 

  طراحی قید و بند: برای تکرار پذیری تولید قطعه و یا ماشینکاری قطعات حساس و سخت مثل ماشینکاری روی پره توربین، باید از قید و بند برای طراحی آنها استفاده شود.

                       

                                       شکل: نمونه ای از فیکسچر استفاده شده در صنایع خودرو

 

  تکنولوژی پلاستیک: در این مبحث کلا” به معرفی مواد پلاستیک و تولید قطعات پلاستیک با روش های مختلف بررسی می شود. در رشته پلیمر بیشتر به شیمی پلیمر پرداخته می شود و غیر از رشته ساخت و تولید در هیچ رشته ای به تکنولوژی روز پلاستیک پرداخته نمی شود.

                                               شکل: نمونه ای از یک قطعه پلاستیکی

 

  کامپوزیت: با پیشرفت علم نیاز به موادی که دارای استحکام زیاد با وجود وزن خیلی کم باشند، بیشتر شد. این مبحث تا حدودی بر پایه تکنولوژی پلاستیک می باشد. در این مبحث ساخت و مکانیک کامپوزیت ارائه می شود که می توان گفت به روزترین مبحث می باشد.

         

                                                       شکل: هواپیمای کاملا کامپوزیتی

 

ریخته گری: اینجا علم مربوط به طراحی قالب و نحوه ریخته گری فلزات چه به صورت ثقلی و چه به صورت دایکست و یا حتی روش های دیگر مانند ریخته گری دقیق بررسی می شود.

        

                                شکل: نمونه ای از قطعه برای بدنه موتور که دایکست تولید شده است.

 

  قالبهای آهنگری (فورج): اینجا مباحث مربوط به شکل دادن فلزات تحت نیروی قالب بررسی می شود. از جمله طراحی قالب های فورج و علم جریان مواد بررسی می شود. با دانستن اینکه خواص مواد با این روش بهبود میابد، نیاز به این روش شکل دهی بیشتر احساس می گردد.

  

                                                        شکل: قالب فورج

 

  طراحی و تولید به کمک کامپیوتر CAD/CAM : مباحث مربوط به اینکه چگونه با نرم افزار های کامپیوتری می توان روش تولید را تسریع داد بحث می گردد. از جمله آموزش برنامه نویسی در نرم افزار ها نیز در این مباحث اهمیت ویژه ای دارد.

                          

                                 شکل: مسیر ماشینکاری که توسط نرم افزارهای CAD/CAM ایجاد شده است

 

  جوشکاری تخصصی: تئوری ها و علم مربوط به جوشکاری و همچنین روش های مختلف آن در این درس گفته می شود.

   

                                                                           شکل: جوشکاری زیرآب

 

  متالورژی: این مبحث به مهندسین در انتخاب مواد و شناخت مواد بسیار کمک می کند.

  عملیات حرارتی: در این مبحث علم مربوط به کار روی فلزات ارائه می شود که چگونه می توان استحکام، سفتی، سختی، تغییر شکل و دیگر ویژگیهای مربوط به فلزات را با توجه به نیاز و با استفاده از حرارت تغییر داد.

شکل: ریز ساختار مارتنزیت

                                                                 شکل: ریز ساختار مارتنزیت

 

  کاربرد برق: کاربرد و استفاده از تجهیزات برق و نحوه پیاده سازی آنها در صنعت در این مبحث ارائه می شود.

  طراحی کارخانه: نحوه چیدمان دستگاه ها، نحوه طراحی فضا و وسایل حمل و نقل داخلی کارخانه برای رساندن راندمان به حداکثر در این درس آموزش می شود.

  ویژگی خاص این گرایش ایجاب می کند که از همان ابتدای تحصیل خواندن دروس تخصصی شروع گردد. در صورتیکه در گرایشهای دیگر حدودا از سال دوم این دروس شروع می شوند. باید توجه داشت که اکثر دروس تخصصی گرایش ساخت دارای منابع فارسی نیستند و اکثر منابع به زبان انگلیسی می باشد و این امر دانشجویان این گرایش را مجبور می کند که از همان ترم اول به فراگیری زبان انگلیسی مشغول شوند و اصطلاحات تخصصی را فرا بگیرند.

  مهندسان ساخت و تولید سنسورهای به کار رفته در کیسه ی هوای خودرو ، نوک چاپ در چاپگر، و کلید اپتیک در تلفن همراه را می سازند. آن ها همچنین در زمینه ی تولید موتورهای جت کوچک ، تلسکوپ های پیشرفته، سمعک های درون گوشی، ریزپردازنده ها، و نیز تولید سبز مشغول به فعالیتند. دانش‌آموختگان این رشته یاد می‌گیرند چگونه از طریق میکروماشین کاری بر روی نوک یک سوزن بنویسند، رباتی را کنترل کنند، به کمک رایانه مدل‌های سه بعدی پیچیده بسازند و یک طرح را به یک ماشین پرسرعت انتقال دهند تا آن را بسازد.

  انجمن مهندسی ساخت و تولید امریکا یکی از مهمترین انجمنهای حرفه ای است که بیش از۷۰ سال است که از علم ساخت و تولید حمایت میکند . دفتر مرکزی این انجمن در میشیگان قرار دارد و این انجمن در بیش از ۷۰ کشور جهان عضو دارد و توسط صدها شبکه جهانی حمایت میشود . از نظر ( مارکوس کراتس ) رئیس انجمن ساخت وتولید امریکا، هدف اصلی این انجمن همگام ساختن مردم و تکنولوژی برای پیشرفت علم ساخت و تولید است . این انجمن بطور سالیانه بیش از نیم میلیون مهندس ساخت و تولید و مدیر اجرایی را تحت پوشش و سازماندهی قرار می دهد و سازماندهی اعضای انجمن از طریق برنامه هایی که برای آنها ترتیب داده می شود صورت می گیرد و نشریات ، نمایشگاهها و منابع علمی و تخصصی در اختیار آنها قرار می گیرد تا سطح علمی آنان را ارتقا دهد. اعضا و کارآموزان انجمن این اطلاعات را از طریق ۱۱ انجمن مرتبط با انجمن ساخت و تولید دریافت می کنند . این انجمن ها به قرار زیر است :

Rapid prototyping
Robotics
Plastic
Material_ forming fabricating
Manufacturing Research
Machining
Machine Vision
Finishing processes
Electronic manufacturing
Composites manufacturing
Automation integration

 

  اهمیت رشته ساخت و تولید

تمامی محصولات از هواپیما و خودرو تا رایانه و اسباب بازی باید تولید شوند . مهندسی ساخت و تولید دانش و هنر ساختن فراورده های با کیفیت با هزینه ی منطقی است. ساخت و تولید شامل اجزایی از مهندسی مکانیک ، مهندسی برق ، مهندسی مواد و مهندسی صنایع است. بخش های اصلی ساخت و تولید روند های تولید ، برنامه ریزی ، کنترل کیفیت ، طراحی ابزار ، رباتیک ، طراحی به کمک کامپیوتر و تولید به کمک کامپیوتر را شامل می شود.

  مهندسان ساخت و تولید روش ساخت فراورده را طراحی می کنند. آن ها باید به اندازه ی کافی با روش های متنوع تولید مانند برش فلزات ، شکل دهی ، مونتاژ ، بازرسی و تست آشنا باشند تا بتوانند روند تولید را طرح ریزی کنند و برای یافتن بهترین شرایط کارکرد تحقیق کنند. ممکن است آنها ابزار ها و ماشین های مخصوصی طراحی کنند و برای بهبود بخشیدن به روش های تولید کنونی نو آوری هایی به خرج دهند . آنها استاندارد های کارها را تعیین می کنند و مراحل تولید را هماهنگ می کنند تا روند همواری را از دریافتن مواد اولیه تا صادر کردن قطعات ساخته شده تضمین کنند . آنها باید تجهیزات ، نیروی انسانی و امکانات را در یک سیستم که فراورده های با کیفیت را به طور کارآمد تولید می کند ، به خوبی متحد کنند .

  از ویژگی های یک فارغ التحصیل رشته ی ساخت و تولید می توان به درک وی نسبت به روند های تولید ، اصول طراحی و تولید، آشنایی با مواد و تحلیل مدل های تولیدی اشاره کرد. برای توضیح بیشتر می توان گفت فارغ التحصیل این رشته تأثیر روند های متفاوت تولید را بر روی ویژگی های ماده درک می کند . قدرت انتخاب و به کار گیری مواد را داراست و در این زمینه خود مبتکر آزمایش ها و پژوهش های گوناگون است . او می تواند با تهیه ی نقشه های دو بعدی و یا مدل های سه بعدی و نیز جداول، اطلاعات به دست آمده را منتقل کند . به طور کلی انتظار می رود :

مهندسان ساخت و تولید بعد از فارغ التحصیلی قابلیت های زیر را به دست آورده باشند :

  1- یک مهندس ساخت وتولید قادر است از دانش خود در ریاضیات ، علوم پایه و علوم مهندسی برای حل مسائل مهندسی ساخت وتولید به خوبی استفاده کند .
  2- یک مهندس ساخت و تولید قادر است آزمایش های مورد نظر خود را طراحی کند و نتایج آن را به خوبی تشریح کند.
  3- یک مهندس ساخت و تولید قادر است وسیله ها ، سیستم ها یا روند هایی را طراحی کند که مشخصات داده شده را ارضا کند.
  4- یک مهندس ساخت و تولید قادر است با کامپیوتر و نرم افزار های مربوطه برای طراحی، تحلیل و جمع آوری اطلاعات به خوبی کار کند.
  5- یک مهندس ساخت و تولید قادر است با رسانه های نوشتاری، گفتاری یا تصویری، ایده های خود را به خوبی به دیگران انتقال دهد.
  6- یک مهندس ساخت و تولید قادر است برای تحلیل یک مسئله ی مهندسی به عنوان عضوی از گروه به خوبی فعالیت نماید.
  7- یک مهندس ساخت و تولید قادر است مسولیت حرفه ای یک مهندس و این که چگونه مسائل مهندسی بر ایمنی، اقتصاد، اخلاق، سیاست، جامعه و مسائل فرهنگی تأثیر می گذارد ، را درک کند.
  8- یک مهندس ساخت و تولید درک می کند که همواره باید به دنبال دانش باشد تا اطلاعات خود را به روز نگه دارد.
 
  رشته مهندسی مکانیک را شاید بتوان از نقطه ‌نظر تنوع موضوعات تحت پوشش، جامع‌ترین رشته مهندسی به شمار آورد. رشته مهندسی مکانیک در برگیرنده تمامی علوم و فنونی است که با تولید، تبدیل و استفاده از انرژی، ایجاد و تبدیل حرکت و انجام کار، تولید و ساخت قطعات و ماشین‌آلات و به کارگیری مواد مختلف در ساخت آنها و همچنین طراحی و کنترل سیستم‌های مکانیکی، حرارتی و سیالاتی مرتبط می‌باشد، به عبارت دیگر محاسبات فنی، مدلسازی و شبیه‌سازی طراحی و تهیه نقشه‌ها، تدوین روش ساخت، تولید و آزمایش ماشین‌آلات و تاسیسات مورد استفاده در جهان امروز، با تکیه بر توانایی‌های مهندسان مکانیک انجام می‌گیرد .