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科目の基本情報
| 開講年度 | 2023 年度 | |
|---|---|---|
| 開講区分 | 工学研究科(博士前期課程)創成工学教育科目 | |
| 領域 |
創成工学 |
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| 受講対象学生 |
大学院(修士課程・博士前期課程・専門職学位課程) : 1年次, 2年次 |
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| 選択・必修 | 選択 |
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| 授業科目名 | 機械設計製作法特論及び演習・実習 | |
| きかいせっけいせいさくほうとくろんおよびえんしゅうじっしゅう | ||
| Advanced Lecture and Seminar on the Industrial Arts | ||
| 単位数 | 4 単位 | |
| ナンバリングコード | EN-COMN-5
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| 開放科目 | 非開放科目 | |
| 開講学期 |
通年 |
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| 開講時間 |
火曜日 7, 8, 9時限 |
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| 授業形態 |
対面授業 * 状況により変更される可能性があるので定期的に確認して下さい
「オンライン授業」・・・オンライン会議ツール等を利用して実施する同時双方向型の授業 |
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| 開講場所 | ||
| 担当教員 | 稲葉忠司(工学研究科機械工学専攻)，川上博士(工学研究科機械工学専攻)，吉川高正(工学研究科機械工学専攻)，中西栄徳(工学研究科機械工学専攻)，尾崎仁志(工学研究科機械工学専攻)，馬場創太郎(工学研究科機械工学専攻) | |
| INABA, Tadashi KAWAKAMI, Hiroshi YOSHIKAWA, Takamasa NAKANISHI, Eitoku OZAKI, Hitoshi BABA, Sotaro |
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| SDGsの目標 |
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| 連絡事項 | * 状況により変更される可能性があるので定期的に確認して下さい |
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学修の目的と方法
| 授業の概要 | 具体的な課題を設計し、実際に製作・評価することを通して、材料力学、機械設計、各種の材料加工法、機械材料学の知識が有機的に関連していることを習得する。 具体的な課題として，本講義では、破損までの荷重が最大となるような3点曲げ荷重を受ける梁を設計する。講義では，設計に必要な材料力学，機械工作法，機械材料などの知識の確認および発展的な問題点について講述する． 講義と並行して，演習では実際に製作する梁を設計する．実際の設計に則して、本講義では使用する材料の種類・量および使用する加工方法などについて制約を課す．工程時間割の期限を守り作業を進展させることも制約のひとつである．設計演習を通して，個別の知識の関連を理解して融合された知識として習得する． 講義，設計演習と並行して，実習では自らが設計した梁を製作する．実習の最後に製作した梁の3点曲げ破壊実験を実施し，設計値と実験値との比較検討を通じて，実際の生産活動が包含する問題点を考察するCourse outline This course deals with the practical acquisition and understanding of the strength of material, the mechining or welding processing technology, the metallurgy, the mechanical design and their organic correlation. In this course, students will design, products, measure and evaluate the real beam that has higher strength under 3 bending load, through the classes about above mentioned subjects. And students will consider real and various probrems in manufacturing from sequential and concrete practices and exercises. |
|---|---|
| 学修の目的 | 将来，機械技術者となるために最小限要求される設計能力を習得する． Learning objectives The target of this course is the acuisition of practical knowledges and skills of the mechanical design, manufacturing, engineering. |
| 学修の到達目標 | 材料力学，機械材料学，機械加工学を復習し，学部における知識の応用力が身に付く． Achievement Throgh this course, students will be able to obtain and review the practical knowledge about the strength of material, the mechining or welding processing technology, the metallurgy, the mechanical design. In addition, they will be able to understand the real and various probrems in mechanical design and manufacturing through beneficial experiences for their future job. |
| ディプロマ・ポリシー |
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| 成績評価方法と基準 | 出席60点，提出資料20点，プレゼンテーション20点 Grading policies and criteria Attendance point : 60, report point : 20 and presentation point 20. |
| 授業の方法 | 講義 演習 実習 |
| 授業の特徴 |
その他、能動的要素を加えた授業（ミニッツペーパー、シャトルカードなど） |
| 授業改善の工夫 | 講義，演習，実習を同時進行として，演習，実習と講義との関連を意識的に深めた． プレゼンテーションの機会を設け，説明能力の向上を図った． |
| 教科書 | 配布するプリント類および図書室の資料 Handouts and materials of each class will be distributed as needed. |
| 参考書 | Handouts and materials of each class will be distributed as needed. |
| オフィスアワー | 稲葉(INABA) 毎週水曜日(Wed) 16:20－17:50，場所 機械棟4F教員室 川上(KAWAKAMI) 毎週木曜日(Thu) 12:00－13:00，場所 機械棟4F教員室 吉川(YOSHIKAWA) 毎週火曜日(Tue ) 16:20－17:50，場所 機械棟2F教員室 中西(NAKANISHI) 毎週水曜日(Wed) 15:00－17:00，場所 機械棟3F教員室 尾崎(OZAKI) 毎週月曜日(Mon) 16:00－18:00，場所 機械棟4F教員室 馬場(BABA) 毎週火曜日(Tue) 16:20－17:50，場所 機械棟4F教員室 |
| 受講要件 | 実習には危険が伴うので、学生教育研究災害傷害保険には必ず加入すること 機械工学科卒業生であること．本授業は機械工学を基礎としている．他学科卒業生は履修前に担当教員に相談して下さい． |
| 予め履修が望ましい科目 | 機械工学の基本的知識を持っていることが要求される．他学科の卒業の場合には，材料力学の独学が要求される． |
| 発展科目 | 材料加工学演習 |
| その他 |
授業計画
| MoodleのコースURL |
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| キーワード | 材料力学，はりの曲げ，溶接技術，被覆アーク溶接，レーザ切断，CAD/CAM，破壊実験 |
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| Key Word(s) | mechanics of materials, bending beam, welding technology, shielded metal arc welding, laser cutting, computer aided design/computer aided manufacturing, fracture testing |
| 学修内容 | 本科目は1年の通年の授業であり，講義と演習と実習からなる。 時期や日程については初回のガイダンスで説明する． This course is full-year course, and consists of classes, exercises, and practices. The schedule details will be explained at first guidance. 講義 <Classes> 第1回講義 ガイダンス 1st class: Course guidance 設計・製作する梁の要求項目、製作法、評価試験方法などの概略を説明する。 Explanation of the course target, the concrete specification of beam, and the course schedule. 第2－4回講義 材料力学1，2(稲葉) 2nd - 4th classes: Strength of materials 矩形断面の棒や丸棒などの単純形状の梁について復習し，箱形の梁やフランジやスティフナーが付属した複雑形状の梁の強度を設計する方法について学ぶ． Study and review the strength of materials, understand the applicable method to design the beam with requested specificaion. 第5回講義 製作法概説(川上) 5th classes: Processing technologies レーザ切断加工、NC制御切削加工法、被覆金属アーク溶接法など，本授業で用いる工作方法全般を講述し，梁の全体的な製作方法を計画するための知識・情報を提示する． Study the cutting and welding methods to manufacture the beam as subjects of this course. 第6回講義 梁性能計画発表会(全教員) 6th classes: Presentation and Discussion 基本計画に沿って設計した梁の性能について，それぞれのグループが発表する．発表8分，質問7分 Present and discuss the pre-review of designed beam. 第7回講義 溶接設計および溶接製図(川上) 7th class: Welding design and drafting 溶接継手強度の考え方について講述する。さらに溶接は局部的な急加熱急冷の熱加工であるため、様々な種類の熱変形が生じる。溶接変形の概要および対応策を解説する。 Study the welding design methods from thermal effects for materials and their strength. 第8-10回講義 材料力学3 梁の総合強度(稲葉) 8th - 10th classes: Strength of materials 製品に僅かな変形や非対称性が生じると、負荷時に座屈する危険が増大する。座屈について講述する。座屈を考慮した強度設計計算は複雑になり困難な場合が多い。座屈を生じる可能性について講述し、計画中の梁の補強に対する情報を提示する。 Study buckling and unstable deformation induced by asymmetric shape and deformation, and consider the controlable methods. 第11回講義 熱切断法(尾崎) 11th class: Method of thermal cutting 本実習で用いるレーザ切断および熱切断法全般について講述する。 Study the methods of thermal cutting. 第12回講義 被覆金属アーク溶接法概説(川上) 12th class: Arc welding 梁の組み立てに採用する被覆金属アーク溶接法を説明する。代表的な溶接法の一つである本法を講述し、溶接技術の基本的な問題点の理解を深める。 Study the methods of arc welding and its machine. 第13回講義 設計書発表会(全教員) 13th class: Presentation and Discussion 最終的な製作計画をそれぞれのグループが発表する。発表時間10分、質問・討論8分 Present and discuss the designed beam as design review. 第14回講義 設計書検討会(全教員) 14th class: Presentation and Discussion 前回講義の発表内容について疑問点の確認、計画中の訂正すべき点などについて検討会を行う。 Present and discuss the final designed beam. 第15回講義 報告会１・２(全教員) 15th class: Presentation and Discussion 梁設計・製作の全体についてそれぞれのグループが発表する。発表時間は20分、質問・討論は15分 Present and discuss the experimental performance of designed beam and the summary. 演習 <Exercises> 第1－2回演習 梁の基本計画作成 1st-2nd exercises: Basic design 梁の基本計画を決定する。材料の形状と大きさを考慮しながら、計画の実施の可否を検討する。基本計画に従って梁の図面を作成し、梁の破損荷重を推定する。 Design and plan the basic shape and size of beam. 第3-4回演習 梁の基本計画作成3 3rd-4th exercises: Basic design 基本計画の再検討を行う。梁模型の負荷実験結果を利用して，梁の組み立て順序、座屈が予想される箇所の補強などを検討・決定し、梁の基本計画全体を取りまとめる。 Design and plan the detail shape and size of beam. 第5－9回演習 設計書の作成 5th-9th exercises: Design documents 最終的な梁設計書を作成する。設計書には全ての事項が決定され、記載されていなければならない。すなわち、梁の強度計算(作成1)、材料の板取り計画(作成2)、部品図(作成3)、組立図(作成4)、製作工程表(作成5)を必ず記載する。 Write and prepare the design documents. 第10回演習 2次元CAD/CAM加工データの作成(尾崎)) 10th exercise: NC code programming for LASER beam cutting レーザ切断実習の準備として加工用プログラムの作成方法を習得し、設計書に従ってプログラムを作成する。 Learn and program the NC code for LASER beam cutting. 第11回演習 3次元CAD/CAM加工データの作成(中西) 11th exercise: NC code programming for MC MC機加工実習の準備として加工用プログラムの作成方法を習得し、設計書に従ってプログラムを作成する。 Learn and program the NC code for machining center(MC). 第12－13回演習 3点曲げ破壊試験結果の整理・分析 12th-13th exercise: Analysis of experimental results 破壊試験結果を整理し，設計書を基にして結果を分析・考察する． Analyse the experimental results with comparing with the design documents. 第14－15回演習 報告書作成および報告会準備 14th-15th exercise: 5月の計画発表会内容、10月までに作成した設計書、12月の破壊試験結果の整理・分析結果の全てを取りまとめ、梁設計・製作作業の全体に対する報告書を作成する。報告書は1月に実施される報告会前までに完成し、報告会資料として事前に印刷配付すること。 Prepare the summary documents. 実習<Practices: Production aind Experiment> 第1－2回実習 レーザ切断加工実習(尾崎) 1st-2nd practices: LASER cutting 演習で作成した加工プログラムを用いてレーザ切断実習を行う。 Cut out the parts for beam with using the LASER beam cutting machine. 第3－4回実習 MC機加工実習(中西) 3rd-4th practices: Machining cneter 演習で作成した加工プログラムを用いてMC機加工実習を行う。 Manufacture the parts for beam with using the machining center. 第5－12回実習 梁の組み立て1(川上、尾崎) 5th-12th practices: Assembly of beam 溶接して梁を組み立てる。被覆金属アーク溶接は溶接士の技量を必要とし、技量は接合強度に直接関連するので、組み立て加工の前に溶接の練習を実施する。 Assemble the designed beam with welding. 第13－15回実習 梁の3点曲げ破壊試験1(吉川、中西、尾崎、馬場) 13th-15th practices: Experimental evaluation Evaluate the strength performance of beam experimentally. 設計書作成および提出，プレゼンテーションの準備・資料作成，梁の製作実習および評価試験などが授業時間内に終了できなかった場合は，全てが課題(宿題)になる． |
| 事前・事後学修の内容 | 設計書作成および提出，プレゼンテーションの準備・資料作成，梁の製作実習および評価試験などが授業時間内に終了できなかった場合は，全てが課題(宿題)になる． |
| 事前学修の時間: 事後学修の時間: |