مهندسی مکانیک ساخت و تولید

  رشته مهندسي مكانيك را شايد بتوان از نقطه ‌نظر تنوع موضوعات تحت پوشش، جامع‌ترين رشته مهندسي به شمار آورد. رشته مهندسي مكانيك در برگيرنده تمامي علوم و فنوني است كه با توليد، تبديل و استفاده از انرژي، ايجاد و تبديل حركت و انجام كار، توليد و ساخت قطعات و ماشين‌آلات و به كارگيري مواد مختلف در ساخت آنها و همچنين طراحي و كنترل سيستم‌هاي مكانيكي، حرارتي و سيالاتي مرتبط مي‌باشد، به عبارت ديگر محاسبات فني، مدلسازي و شبيه‌سازي طراحي و تهيه نقشه‌ها، تدوين روش ساخت، توليد و آزمايش ماشين‌آلات و تاسيسات مورد استفاده در جهان امروز، با تكيه بر توانايي‌هاي مهندسان مكانيك انجام مي‌گيرد.

تعريف

  مهندسي مكانيك شاخه‌اي از مهندسي است كه با طراحي، ساخت و راه‌اندازي دستگاه‌ها و ماشين‌ها سروكار دارد. مهندسي مكانيك نقش بسزايي در بالا بردن امنيّت زندگي، بهبود كيفيّت كلّي زندگي، و نيز ايجاد شور و نشاط اقتصادي ايفا مي‌كند. به جرأت مي‌توان گفت كه مهندسي مكانيك، گسترده‌ترين رشته مهندسي از نظر دامنه فعاليّت‌ها و كاربردها است.

  مكانيك؛ يعني تعمير خودرو و مهندس مكانيك؛ يعني فردي با دست‌هاي آلوده به بنزين يا روغن ماشين! چنين ديدگاهي را مي‌توانيد در بين تعداد قابل توجهي از عامه مردم و حتي برخي داوطلبان آزمون سراسري بيابيد، در حالي كه رشته مهندسي مكانيك به جز يك درس تك واحدي، تقريباً هيچ ارتباطي با شغل مكانيكي ماشين ندارد.(البته در سالهاي اخير با وارد شدن رشته مكانيك خودرو يا اتومكانيك دانشجويان اين گرايش از مكانيك مباحث متعددي در مورد سيستمهاي پايداري و طراحي موتور خودرو را دانشگاه ها مورد بررسي قرار مي دهند). البته دانشجويان در اين رشته با اصول طراحي و طرز كار مكانيزم‌هاي مختلف به كار رفته در اتومبيل به طور اصولي و پايه‌اي آشنا مي‌شوند اما به تعمير خودرو نمي‌پردازند. در حقيقت رشته مكانيك بخشي از علم فيزيك است كه با استفاده از مفاهيم پايه علم فيزيك و به تبع آن رياضي به بررسي حركت اجسام و نيروهاي وارد بر آنها مي‌پردازد و مي‌كوشد تا با توجه به نتايج بررسي‌هاي خود، طرحي نو در زمينه فن شناسي وضعيت ارائه دهد و در راه پيشرفت انسان گامي به جلو بردارد. رشته مهندسي مكانيك را شايد بتوان‌ از نقطه‌ نظر تنوع‌ موضوعات‌ تحت‌ پوشش‌، جامع‌ترين‌ رشته‌ مهندسي‌ به‌ شمار آورد . چون رشته مهندسي مكانيك در برگيرنده همه علوم و فنون است كه با توليد، تبديل حركت و انجام كار، توليد و ساخت قطعات و ماشين آلات و به كارگيري مواد گوناگون در ساخت آنها و همچنين طراحي و كنترل سيستم هاي مكانيكي، حرارتي و سيالاتي مرتبط مي باشد. به عبارت ديگر محاسبات فني، مدل سازي و شبيه سازي، طراحي و تهيه نقشه ها، تدوين روش ساخت، توليد و آزمايش تمامي ماشين آلات و تاسيسات موجود در دنيا، با تكيه بر توانايي هاي مهندسان مكانيك انجام مي گيرد.

  به عبارت ديگر رشته مكانيك، رشته پياده كننده علم فيزيك است چون براي مثال بررسي حركت خودرو و عوامل موثر بر روي آن برعهده فيزيك است. اما اين كه چگونه حركت آن تنظيم گردد بر عهده مكانيك مي‌باشد.

  علم مكانيك به تحليل حركت و عوامل ايجاد كننده حركت مانند نيروها و گشتاورها و شكل حركت مي‌پردازد. اما مهندسي مكانيك تا حدودي با علم مكانيك تفاوت دارد چرا كه يك مهندس مكانيك علاوه بر علم مكانيك بايد بسياري از علوم ديگر را ياد گرفته و بعضي از هنرها را نيز كسب كند. شايد بتوان گفت كه رشته مهندسي مكانيك ، رشته تحليل و طراحي سيستم‌هاي ديناميكي و استاتيكي است.

  مك انيك بهشت رياضيات است. اين جمله زيبا از «لئونارد اولر» رياضي‌دان بزرگ سوئيسي، بيانگر ارتباط تنگاتنگ رياضيات با مكانيك است. در واقع مهندسي مكانيك بخصوص در گرايش حرارت و سيالات از مباحث و مسايل رياضي بسيار استفاده مي‌كند. از سوي ديگر مكانيك بخشي از علم فيزيك است و حتي دانش‌آموزان دوره متوسطه نيز با علم مكانيك در كتاب فيزيك خود آشنا مي‌شوند. به همين دليل دانشجوي مهندسي مكانيك بايد در دو درس رياضي و فيزيك قوي بوده و همچنين از هوش، استعداد و قدرت تجسم خوبي برخوردار باشد.

  فعاليت در رشته مهندسي مكانيك بسيار متنوع است و در نتيجه هم دانشجوي علاقه‌مند به كارهاي تئوريك مي‌تواند جذب اين رشته شده و در بخش‌هاي نظري و تئوري فعاليت كند و هم دانشجوي خلاق و علاقه‌مند به طراحي و ساخت وسايل و دستگاههاي مختلف مي‌تواند اين رشته را انتخاب نمايد. اما بدون شك يك مهندس مكانيك موفق كسي است كه به ياري دو بال علم و عمل پيشرفت كند.

  مبحث‌ها و موضوع‌هاي اساسي مهندسي مكانيك عبارت‌اند از : استاتيك، ديناميك، مقاومت مصالح،طراحي اجزاء، ترموديناميك ،م كانيك سيالات، انتقال حرارت، هيدروليك ، پنوماتيك ، مكاترونيك ، كنترل اتوماتيك ، شكل دهي فلزات، ماشين كاري، هم‌چنين انتظار مي‌رود يك مهندس مكانيك بتواند مفاهيم اساسي ساير علوم مهندسي و از جمله مهندسي شيمي و مهندسي برق را نيز درك كرده و در طراحي به كار بندد .

  مهندسان مكانيك، اصول اساسي نيرو، انرژي، حركت و گرما را به كار برده و با دانش تخصصي خود، سيستم‌هاي مكانيكي و دستگاه‌ها و فرآيندهاي گرمايي را طراحي كرده و مي‌سازند. مهندسان مكانيك گستره وسيعي از دستگاه‌ها، فرآورده‌ها و فرآيندها را توليد مي‌كنند؛ به عنوان نمونه: موتورها و سيستم‌هاي كنترل خودرو و هواپيما، نيروگاه‌هاي الكتريكي، دستگاه‌هاي پزشكي، اجزا و قطعه‌هاي گوناگون از موتورهايي با ابعاد ميكروسكوپي گرفته تا چرخ‌دنده‌هاي غول‌آسا، فناوري ليزر، طراحي و ساخت به كمك رايانه، ماشيني كردن يا خودكارسازي (اتوماسيون) و روباتيك، انواع گوناگوني از فرآورده‌هاي مصرفي از دستگاه‌هاي تهويه مطبوع گرفته تا رايانه‌هاي شخصي و تجهيزات ورزشي، ماشين‌ها و دستگاه‌هايي كه هر يك از فرآورده‌هاي بالا را به صورت انبوه توليد مي‌كنند.

  مي‌توان گفت تقريباً همه جنبه‌هاي زندگي، در ارتباط با مهندسي مكانيك هستند. هر چيزي كه حركت كند يا انرژي مصرف نمايد، احتمالاً يك مهندس مكانيك در طراحي يا ساخت آن نقش داشته است.

مهندسي مكانيك در ايران

  دانشكده مهندسي مكانيك از جمله اولين واحدهائي است كه در سال 1336 هجري شمسي و همزمان با تأسيس دانشكده پلي تكنيك تهران فعاليتهاي آموزشي خود را آغاز نموده است. در سال 1340 نخستين دانش آموختگان آن موفق به اخذ گواهينامه كارشناسي ارشد پيوسته در رشته مهندسي مكانيك شدند.

  در شروع آموزش اين مهندسي در ايران ، مهندسي مكانيك با برق يكي بود و «الكترومكانيك» ناميده مي‌شد. اما اين دو رشته حدود 40 سال پيش از هم جدا شدند و به مرور رشته‌هاي ديگري مانند مهندسي شيمي و مواد نيز از مهندسي مكانيك جدا شد و مهندسي مكانيك به عنوان رشته مهندسي مكانيك عمومي ارايه گرديد. ولي با پيشرفت صنعت و نياز صنايع به تخصص‌هاي مختلف در اين زمينه، از مهندسي مكانيك عمومي دو گرايش «طراحي جامدات» و «حرارت و سيالات» و بعد از آن «ساخت و توليد» ،«مكانيك خودرو» ،«نانومكانيك» ،«مكاترونيك» بيرون آمد و بالاخره بايد به مهندسي دريا اشاره كرد كه هنوز در دانشگاه صنعتي شريف به عنوان يكي از گرايشهاي مهندسي مكانيك ارايه مي‌شود.

  كاربرد و زير شاخه ها

  رشته مهندسي مكانيك داراي واحدهايي ملموس و كاربردي است ولي داشتن شناخت كافي نسبت به اين رشته قبل از انتخاب آن ضروري است. اغلب واحدهاي اين رشته داراي رياضيات ديفرانسيلي پيچيده و تجسم فيزيكي هستند كه منجر به مشكل شدن اين واحدها مي شوند. ضمنا واحدهاي كارگاهي و فعاليت در واحدهاي توليدي نيز از ويژگي هاي اين رشته مي باشد كه داوطلبان آن را با محيطهاي صنعتي آشنا كرده و پيوند مي زند.

  با توجه به اينكه اصولا تحصيلات دانشگاهي به خصوص در زمينه هاي مهندسي نياز صد در صد به علاقه مندي داوطلب دارد، بنابراين عدم داشتن علاقه و همچنين عدم تقويت دروس اساسي و پايه اي در بخش مكانيك مانند رياضي، فيزيك – مكانيك ، شيمي ، رسم فني (تجسم بالا داشتن) و هوش نسبتا خوب و عدم روحيه تجزيه و تحليل در مسائل باعث دلسردي و از دست دادن انگيزه تحصيل و ركود شديد در تحصيلات خواهد شد.

معرفي اجمالي زير شاخه ها:

  الف – گرايش جامدات

  اين گرايش در مقاطع تحصيلات تكميلي طراحي كاربردي ناميده مي شود. هدف تربيت آزمايشگاهي متخصصاني است كه بتوانند در مراكز توليد و كارخانه ها اجزاء و مكانيزم ماشين آلات مختلف را طراحي كنند. دروس اين دوره شامل دروس نظري، آزمايشگاهي، كارگاه و پروژه و كارآموزي است. فارغ التحصيلان مي توانند در كارخانجات مختلف نظير خودروسازي ، صنايع نفت، ذوب فلزات و صنايع غذايي و غيره مشغول شوند و براي اين دوره امكان ادامه تحصيل تا سطح كارشناسي ارشد و دكتري در داخل يا خارج از كشور وجود دارد. موفقيت داوطلبان به آگاهي آنها در دروس جبر و مثلثات، هندسه ، فيزيك و مكانيك همچنين آشنايي و تسلط آنان به زبان خارجي بستگي فراوان دارد. از جمله دروس اين دوره مي توان دروس مقاومت مصالح، طراحي و ديناميك را نام برد. در اين رشته زمينه اشتغال و بازاركار خوب وجود دارد و مطالب ارائه شده در طول تحصيل براي دانشجويان محسوس و قابل لمس است.

  گرايش طراحي جامدات به بررسي انواع نيروها، حركتها و تاثير آنها بر اجزاء مختلف ماشين مي‌پردازد. در واقع مهندس طراحي جامدات با توجه به نيازهاي جامعه ، دستگاهها و ماشين‌هاي مختلف را طراحي مي‌كند. هر ماشين از دو قسمت متحرك و ثابت تشكيل شده است. حال بررسي اين مطلب كه حركت مورد نياز ماشين از چه راهي تامين شده و چگونه از منبع توليد به جايگاه مورد استفاده انتقال پيدا كند و بالاخره چگونه از اين حركت استفاده گردد تا بيشترين بازدهي را داشته باشد، در حيطه وظايف مهندسي طراحي جامدات است. همچنين ابداع و پيش‌بيني دستگاه تنظيم ماشين‌آلات نيز از مسايل مطرح در اين گرايش مي‌باشد.

  در واقع مهندس طراح جامدات بايد تمامي نيروها و گشتاورهايي را كه به هر عضو ماشين وارد مي‌شود بررسي كرده و بهترين حالت قطعه مورد نظر را براي تمامي آن نيروها و گشتاورها و همچنين براي داشتن بهترين كارايي به دست آورده و كارايي مناسب آن قطعه را در زمان طولاني تضمين كند. گرايش طراحي جامدات به طراحي ماشين‌آلات و اجزاي آنها، ارتعاشات ماشين‌آلات، ديناميك آنها و كنترل سيستم‌ها مي‌پردازد.

  گفتني است كه دو گرايش طراحي جامدات و حرارت و سيالات بسيار نزديك به هم هستند و تنها در 20 واحد درسي با يكديگر تفاوت دارند. بنابراين فارغ‌التحصيلان آنها نيز توانايي‌هاي مشترك زيادي دارند.

ب – گرايش حرارت و سيالات

  اين رشته در مقاطع تحصيلات تكميلي تبديل انرژي ناميده مي شود و در به كاربردن علوم و تكنولوژي مربوط جهت طرح و محاسبه اجزاء سيستمهايي كه اساس كار آنها مبتني بر تبديل انرژي ، انتقال حرارت و جرم است به متخصصان كارآيي لازم را مي دهد و آنها را جهت فعاليت در صنايع مختلف مكانيك در رشته حرارت و سيالات (نظير مولدهاي حرارتي، انتقال سيال نيروگاههاي آبي، موتورهاي احتراقي و ... ) آماده مي سازد. فارغ التحصيلان اين دوره قادر به طراحي و محاسبه اجزا و سيستمها در بخشهاي عمده اي از صنايع نظير صنايع خودروسازي ، نيروگاههاي حرارتي و آبي، صنايع غذايي، نفت، ذوب فلزات و غيره هستند.

  همان‌طور كه از نام اين گرايش پيداست مهندسي مكانيك گرايش حرارت و سيالات به مبحث حرارت و مسايل مربوط به سيالات مي پردازد. به عبارت ديگر در اين رشته عوامل موثر بر خواص مختلف حركت سيال بخصوص سيال داغ مطالعه شده و اثر عبور سيال بر محيط محل عبور مانند نيروهايي كه در اثر عبور خود در محل ايجاد مي‌كند و يا طول‌هاي ناشي از اثر افزايش و يا كاهش دما در اعضاي مختلف يك دستگاه، بررسي مي‌شود. همچنين از دروس اصلي اين رشته مي‌توان به مكانيك سيالات، ترموديناميك، انتقال حرارت، طراحي سيستمهاي هيدروليك و ... اشاره كرد كه نيروهاي وارد بر جسم متحرك در سيال را بررسي مي‌كند.

  براي مثال در طراحي يك موتور احتراق داخلي، مسائل مربوط به تبديل حرارت به انرژي ، انتقال حرارت، حفظ موتور در حرارت مناسب توسط يك مهندس مكانيك حرارت و سيالات بررسي مي‌شود.

  همچنين مسايل مربوط به تاسيسات ساختمان و رآكتورها، انتقال آب ، نفت و گاز ، طراحي نيروگاههاي مختلف ، طراحي توربو ماشين‌ها (ماشين‌هاي دوار) مثل توربين‌هاي بخار، توربين‌هاي گاز و فن‌كوئل‌ها به گرايش سيالات مربوط مي‌شود.

ج-گرايش مكانيك خودرو

  اين گرايش در مقاطع تحصيلات تكميلي به طراحي موتور، طراحي تعليق و فرمان و بدنه تقسيم مي گردد. دانش آموخته اين رشته بايد بتواند درك صحيحي از نحوه عملكرد موتور خودرو داشته باشد و مي تواند در كارخانجات خودرو سازي، قطعه سازي، نيروگاهها و ... مشغول بكار شود. همچنين فارغ التحصيلي كه با مباحث عملي آشنايي داشته باشد نيز مي تواند در تعميرگاهها مشغول به كار شود.

  از دروس مهم اين رشته مي توان به طراحي موتورهاي پيستوني، بررسي سيستم سوخت رساني، سيستم پايداري خودرو (ديناميك خودرو) اشاره نمود.

  دروس عمومي براي اين گرايش كه دانستن آنها به درك مباحث كمك شاياني مي نمايد عبارتند از، استاتيك مقاومت مصالح، تئوري ارتعاشات،رياضيات مهندسي، معادلات ديفرانسيل.

  همانطوري كه گفته شد در مقاطع تحصيلات تكميلي اين رشته به سه دسته تقسيم مي گردد.

  1) طراحي موتور : در اين گرايش مباحث سيلاتي مانند دبي ورودي و خروجي موتور و مباحثي مانند ميزان انتقال حرارت موتور مورد بحث قرار
مي گيرد.

  2)تعليق و فرمان: در اين گرايش مباحث ارتعاشي بيشتر مد نظر قرار داد.

  3) طراحي بدنه: در اين گرايش نيز مباحث جامداتي مانند طراحي ورقها و شكل دهي آنها مورد بحث قرار مي گيرد.

د- گرايش مكاترونيك

  در واقع اين رشته يك رشته بين مكانيك، الكترونيك و برق مي باشد كه داراي مباحث مشترك از اين سه رشته مي باشد كه در برخي از دانشگاهها يكي از زير شاخه هاي رشته ساخت و توليد مي باشد. نظر به پيشرفت چشمگير رشته الكترونيك اين رشته نيز در حال گسترش مي باشد و در آينده نزديك در مقاطع كارشناسي نيز اين رشته داير خواهد شد.

  ه-گرايش نانو مكانيك

  اين رشته نظر به پيشرفت علم نانو در مكانيك بوجود آمده و در حال حاضر در مقطع دكتري دانشجو مي پذيرد. ولي در خارج از كشور در تمامي مقاطع تحصيلي دانشجو دارد. با توجه به پيشرفت عمل نانو در سالهاي آينده اين علم نيز در مقاطعي غير از دكتري ديده خواهد شد

و- گرايشهاي هوافضا مهندسي دريا مهندسي انرژيهاي تجديد پذير و مهندسي راه آهن

  اين چهار گرايش نيز در قديم از گرايشهاي مكانيك بوده ولي در حال حاضر هر كدام به يك رشته جدا تبديل شده اند.

  ز - گرايش ساخت و توليد

  اين رشته در مقاطع كارداني و كارشناسي به دو گرايش قالب سازي و ماشين ابزار تقسيم مي شود و در مقاطع تحصيلات تكميلي به سه گرايش سيستمهاي توليد صنعتي، شكل دهي فلزات و (در برخي از دانشگاه ها مكاترونيك) تقسيم مي گردد.

  هدف تربيت كارشناساني است كه با به كاربردن تكنولوژي مربوط به ابزارسازي، ريخته گري ، جوشكاري، فرم دادن فلزات ، طرح كارگاه يا
كارخانه هاي توليدي آماده كار در زمينه ساخت و توليد ماشين آلات و صنايع (كشاورزي ، نظامي، ماشين سازي، ابزارسازي ، خودروسازي و ... ) باشند. فارغ التحصيلان اين دوره قادر خواهند بود در صنايعي مانند ماشين سازي، ابزارسازي، خودروسازي ، صنايع كشاورزي، صنايع هوايي و تسليحاتي به ساخت و توليد ماشين آلات، طراحي كارگاه و يا كارخانه توليدي بپردازند و نظارت و بهره برداري و اجراي صحيح طرحها را عهده دار شوند. داوطلبان اين رشته بايد در دروس رياضي، فيزيك و مكانيك از آگاهي كافي برخوردار باشند. همچنين درك دروس پايه مانند استاتيك و مقاومت مصالح براي درك دروسي مانند ارتعاشات ديناميك، ديناميك ماشين، ارتعاشات ماشين و ابزار و غيره ضروري است. دروس اين دروه شامل مطالبي در مورد نحوه توليد، طراحي قالبهاي پرس، طراحي قيد و بندها، كار و برنامه ريزي با ماشينهاي اتوماتيك، اصول كلي و نحوه كار با ماشينهاي دستي و تعمير و نصب تمام سرويسهاي صنعتي مي باشد و درصد نسبتا بالايي از آنها به صورت عملي ارائه مي گردد. داوطلب بايد سالم باشد تا بتواند كارهاي كارگاهي را به خوبي انجام دهد و استعداد كارهاي فني را داشته باشد. با توجه به خودكفايي صنايع كشور اين رشته داراي بازار كار خوبي است.

  بنا به تعريف انجمن مهندسان ساخت و توليد ايران ، رشته‌اي از مهندسي است كه به تحصيلات و تجاربي نيازمند است تا رويه‌هاي مهندسي را در پروسه‌هاي توليد و شيوه‌هاي توليد را در صنعت بفهمد، به كار گيرد و كنترل كند و به توان برنامه‌ريزي در فرايند‌هاي توليد نيازمند است تا درباره ابزار‌ها، روند‌ها و ماشين‌آلات و تجهيزات تحقيق كند و آنها را بهبود بخشد و امكانات و سيستم‌ها را براي توليد فراورده‌هاي با كيفيت و هزينه بهينه يكي كند. بنابراين مي توان گفت كه گرايش ساخت و توليد به زمينه هاي كاربردي مهندسي مكانيك مي پردازد. فارغ‌التحصيلان اين دوره مي‌توانند تا مقطع كارشناسي ارشد و دكتري در داخل يا خارج از كشور ادامه تحصيل دهند.

  يك قطعه بايد به چه روشي ساخته شود تا داراي توليدي سريع و ارزان و همچنين كيفيت مناسب و وقت و كارايي مطلوب باشد؟ پاسخ به اين سوال مهم بر عهده مهندسان گرايش ساخت و توليد است. چرا كه يك مهندس ساخت و توليد به مسائل مربوط به ساخت بهينه و توليد با كيفيت بالا مي‌پردازد. در واقع اين گرايش بيشتر به مشكلات و معضلات ساخت و توليد مي‌پردازد و در نتيجه نسبت به دو گرايش حرارت و سيالات و طراحي جامدات عملي‌تر است و دو گرايش فوق جنبه علمي‌تر دارند.

ليست دروس تخصصي

  دروس تخصصي كه براي رشته ساخت و توليد ارائه مي شود، عبارتند از: طراحي قالب پرس، ماشينهاي كنترل عددي، سيستمهاي اندازه گيري (مترولوژي)، توانايي ماشينكاري ، اونيورسال، توليد مخصوص، هيدروليك و پنوماتيك، تست غير مخرب، طراحي قيد و بند، تكنولوژي پلاستيك، كامپوزيت، ريخته گري، شكل دهي فلزات، قالبهاي آهنگري (فورج)، طراحي و توليد به كمك كامپيوتر CAD/CAM ، جوشكاري تخصصي ، متالورژي، عمليات حرارتي، كاربرد برق، مديريت توليد، كنترل كيفيت، اتوماسيون، طراحي كارخانه و ... كه همه اين دروس داراي آزمايشگاه و يا كارگاه نيز مي باشند كه همزمان با گذراندن درس به صورت تئوري، بخش عملي نيز به صورت كارگاهي يا آزمايشگاهي انجام مي گيرد، در نتيجه دانشجويان از نزديك با واقعيات عملي دروس از نزديك آشنا مي شوند.

  طراحي قالب پرس: در اين مبحث به روشهاي گوناگون شكل دهي ورق و محاسبات مربوطه پرداخته مي شود. به طوريكه مي توان از قالبهاي ساده برش تا قالبهاي پروگرسيو براي قطعات پيچيده را طراحي كرد. بدنه اتومبيل ها، تيغه ماشين هاي ريش تراش و اكثر قطعاتي كه از ورق تشكيل شده اند را با قالب پرس شكل مي دهند.

  شكل: قالب پرس ساده براي سوراخكاري ورق

  سيستمهاي اندازه گيري (مترولوژي ): اين سيستمها در تعيين دقت قطعه اهميت دارند. در اين مبحث از روش هاي مختلف اندازه گيري قطعات صحبت مي شود كه از ساده ترين وسيله كوليس تا پيچيده ترين دستگاه هاي CMM صحبت به ميان مي آيد.

  شكل: دستگاه CNC براي اندازه گيري قطعات پيچيده

  اونيورسال: اولين دستگاه مورد استفاده توسط مهندسين ساخت و توليد، دستگاه ماشين تراش اونيورسال مي باشد كه با اين دستگاه مي توان اكثر قطعات ساده و متقارن را با دقت مناسب توليد كرد.

  شكل: ماشين تراش اونيورسال

  توانايي ماشينكاري: براي اينكه بتوان حداكثر راندمان در يك دستگاه تراشكاري يا ماشين كنترل عددي يا حتي دستگاه سنگ زني وجود داشته باشد و يا براي محاسبه نيرو و زمان و هزينه توليد قطعه، نياز به يادگيري تئوري هاي مربوط به اين روش هاي شكل دهي مي باشد كه در اين مبحث ارائه مي شود.

  ماشين هاي كنترل عددي: براي توليد قطعات پيچيده با دقت بالا از اين سيستم استفاده مي شود. به طوريكه با استفاده از دستوراتي كه به صورت كد به ماشين داده مي شود، بار برداري از قطعه كار انجام مي گيرد. با اين دستگاه ها مي توان حتي پره هاي توربين را كه شكل 3 بعدي پيچيده اي دارند، تراشكاري كرد.

  شكل: نمونه اي از دستگاه فرز CNC

  توليد مخصوص: با پيشرفت علم و نياز براي توليد قطعات با شكل هاي پيچيده و يا نياز براي ماشينكاري قطعاتي با ويژگيهاي خاص كه با روش هاي سنتي امكان پذير نمي باشد، از اين روش استفاده مي شود. مثلا براي ماشينكاري شيشه كه از ماشينكاري اولتراسونيك استفاده مي شود و يا برش سنگ هاي بزرگ كه از جت آب با پودر ساينده استفاده مي كنند و يا دستگاه اسپارك كه براي ماشينكاري فلزات بسيار سخت استفاده
مي شود.

  شكل: دستگاه واير كات كه فلز را با استفاده از سيم و جرقه هاي ناشي از آن برش مي دهد.

  شكل: شكل يك اژدها كه توسط برش با آب روي ورق با ظرافت زياد ايجاد شده است.

  هيدروليك و پنوماتيك: با استفاده از تجهيزات و علم مربوط به هيدروليك و پنوماتيك مي توان سيستم هاي ساده اتوماسيون مانند باز و بسته شدن در اتوبوس با يك دكمه تا سيستم هاي پيچيده اتوماسيون در خط توليد هاي بزرگ را طراحي نمود.

  شكل: نمونه اي از چرخ پنوماتيكي

  تست غير مخرب: اين علم براي بازرسي قطعات، بدون آسيب رساندن به آنها مي باشد. براي مثال پروب التراسونيك را روي قطعه (مانند بال هواپيما) حركت مي دهند تا عيوب آنها را تشخيص دهند زيرا ترك يا عيوب ديگر در داخل قطعه با چشم ديگر قابل تشخيص نيست و به دليل امنيت و اقتصاد امكان شكستن قطعه براي بررسي عيوب نمي باشد، با وجوديكه با چشم غير مسلح فقط عيوب بزرگ ديده مي شود.

  شكل: ترك آشكار شده توسط تست غير مخرب

  طراحي قيد و بند: براي تكرار پذيري توليد قطعه و يا ماشينكاري قطعات حساس و سخت مثل ماشينكاري روي پره توربين، بايد از قيد و بند براي طراحي آنها استفاده شود.

  شكل: نمونه اي از فيكسچر استفاده شده در صنايع خودرو

  تكنولوژي پلاستيك: در اين مبحث كلا" به معرفي مواد پلاستيك و توليد قطعات پلاستيك با روش هاي مختلف بررسي مي شود. در رشته پليمر بيشتر به شيمي پليمر پرداخته مي شود و غير از رشته ساخت و توليد در هيچ رشته اي به تكنولوژي روز پلاستيك پرداخته نمي شود.

  شكل: نمونه اي از يك قطعه پلاستيكي

  كامپوزيت: با پيشرفت علم نياز به موادي كه داراي استحكام زياد با وجود وزن خيلي كم باشند، بيشتر شد. اين مبحث تا حدودي بر پايه تكنولوژي پلاستيك مي باشد. در اين مبحث ساخت و مكانيك كامپوزيت ارائه مي شود كه مي توان گفت به روزترين مبحث مي باشد.

  شكل: هواپيماي كاملا كامپوزيتي

  ريخته گري: اينجا علم مربوط به طراحي قالب و نحوه ريخته گري فلزات چه به صورت ثقلي و چه به صورت دايكست و يا حتي روش هاي ديگر مانند ريخته گري دقيق بررسي مي شود.

  شكل: نمونه اي از قطعه براي بدنه موتور كه دايكست توليد شده است.

  قالبهاي آهنگري (فورج): اينجا مباحث مربوط به شكل دادن فلزات تحت نيروي قالب بررسي مي شود. از جمله طراحي قالب هاي فورج و علم جريان مواد بررسي مي شود. با دانستن اينكه خواص مواد با اين روش بهبود ميابد، نياز به اين روش شكل دهي بيشتر احساس مي گردد.

  شكل: قالب فورج

  طراحي و توليد به كمك كامپيوتر CAD/CAM : مباحث مربوط به اينكه چگونه با نرم افزار هاي كامپيوتري مي توان روش توليد را تسريع داد بحث مي گردد. از جمله آموزش برنامه نويسي در نرم افزار ها نيز در اين مباحث اهميت ويژه اي دارد.

  شكل: مسير ماشينكاري كه توسط نرم افزارهاي CAD/CAM ايجاد شده است.

  جوشكاري تخصصي: تئوري ها و علم مربوط به جوشكاري و همچنين روش هاي مختلف آن در اين درس گفته مي شود.

  شكل: جوشكاري زيرآب

  متالورژي: اين مبحث به مهندسين در انتخاب مواد و شناخت مواد بسيار كمك مي كند.

  عمليات حرارتي: در اين مبحث علم مربوط به كار روي فلزات ارائه مي شود كه چگونه مي توان استحكام، سفتي، سختي، تغيير شكل و ديگر ويژگيهاي مربوط به فلزات را با توجه به نياز و با استفاده از حرارت تغيير داد.

  شكل: ريز ساختار مارتنزيت

  كاربرد برق: كاربرد و استفاده از تجهيزات برق و نحوه پياده سازي آنها در صنعت در اين مبحث ارائه مي شود.

  طراحي كارخانه: نحوه چيدمان دستگاه ها، نحوه طراحي فضا و وسايل حمل و نقل داخلي كارخانه براي رساندن راندمان به حداكثر در اين درس آموزش مي شود.

  ويژگي خاص اين گرايش ايجاب مي كند كه از همان ابتداي تحصيل خواندن دروس تخصصي شروع گردد. در صورتيكه در گرايشهاي ديگر حدودا از سال دوم اين دروس شروع مي شوند. بايد توجه داشت كه اكثر دروس تخصصي گرايش ساخت داراي منابع فارسي نيستند و اكثر منابع به زبان انگليسي مي باشد و اين امر دانشجويان اين گرايش را مجبور مي كند كه از همان ترم اول به فراگيري زبان انگليسي مشغول شوند و اصطلاحات تخصصي را فرا بگيرند.

  مهندسان ساخت و توليد سنسورهاي به كار رفته در كيسه ي هواي خودرو ، نوك چاپ در چاپگر، و كليد اپتيك در تلفن همراه را مي سازند. آن ها همچنين در زمينه ي توليد موتورهاي جت كوچك ، تلسكوپ هاي پيشرفته، سمعك هاي درون گوشي، ريزپردازنده ها، و نيز توليد سبز مشغول به فعاليتند. دانش‌آموختگان اين رشته ياد مي‌گيرند چگونه از طريق ميكروماشين كاري بر روي نوك يك سوزن بنويسند، رباتي را كنترل كنند، به كمك رايانه مدل‌هاي سه بعدي پيچيده بسازند و يك طرح را به يك ماشين پرسرعت انتقال دهند تا آن را بسازد.

  انجمن مهندسي ساخت و توليد امريكا يكي از مهمترين انجمنهاي حرفه اي است كه بيش از70 سال است كه از علم ساخت و توليد حمايت ميكند . دفتر مركزي اين انجمن در ميشيگان قرار دارد و اين انجمن در بيش از 70 كشور جهان عضو دارد و توسط صدها شبكه جهاني حمايت ميشود . از نظر ( ماركوس كراتس ) رئيس انجمن ساخت وتوليد امريكا، هدف اصلي اين انجمن همگام ساختن مردم و تكنولوژي براي پيشرفت علم ساخت و توليد است . اين انجمن بطور ساليانه بيش از نيم ميليون مهندس ساخت و توليد و مدير اجرايي را تحت پوشش و سازماندهي قرار مي دهد و سازماندهي اعضاي انجمن از طريق برنامه هايي كه براي آنها ترتيب داده مي شود صورت مي گيرد و نشريات ، نمايشگاهها و منابع علمي و تخصصي در اختيار آنها قرار مي گيرد تا سطح علمي آنان را ارتقا دهد. اعضا و كارآموزان انجمن اين اطلاعات را از طريق 11 انجمن مرتبط با انجمن ساخت و توليد دريافت مي كنند . اين انجمن ها به قرار زير است :

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

اهميت رشته ساخت و توليد

  تمامي محصولات از هواپيما و خودرو تا رايانه و اسباب بازي بايد توليد شوند . مهندسي ساخت و توليد دانش و هنر ساختن فراورده هاي با كيفيت با هزينه ي منطقي است. ساخت و توليد شامل اجزايي از مهندسي مكانيك ، مهندسي برق ، مهندسي مواد و مهندسي صنايع است. بخش هاي اصلي ساخت و توليد روند هاي توليد ، برنامه ريزي ، كنترل كيفيت ، طراحي ابزار ، رباتيك ، طراحي به كمك كامپيوتر و توليد به كمك كامپيوتر را شامل مي شود.

  مهندسان ساخت و توليد روش ساخت فراورده را طراحي مي كنند. آن ها بايد به اندازه ي كافي با روش هاي متنوع توليد مانند برش فلزات ، شكل دهي ، مونتاژ ، بازرسي و تست آشنا باشند تا بتوانند روند توليد را طرح ريزي كنند و براي يافتن بهترين شرايط كاركرد تحقيق كنند. ممكن است آنها ابزار ها و ماشين هاي مخصوصي طراحي كنند و براي بهبود بخشيدن به روش هاي توليد كنوني نو آوري هايي به خرج دهند . آنها استاندارد هاي كارها را تعيين مي كنند و مراحل توليد را هماهنگ مي كنند تا روند همواري را از دريافتن مواد اوليه تا صادر كردن قطعات ساخته شده تضمين كنند . آنها بايد تجهيزات ، نيروي انساني و امكانات را در يك سيستم كه فراورده هاي با كيفيت را به طور كارآمد توليد مي كند ، به خوبي متحد كنند .

  از ويژگي هاي يك فارغ التحصيل رشته ي ساخت و توليد مي توان به درك وي نسبت به روند هاي توليد ، اصول طراحي و توليد، آشنايي با مواد و تحليل مدل هاي توليدي اشاره كرد. براي توضيح بيشتر مي توان گفت فارغ التحصيل اين رشته تأثير روند هاي متفاوت توليد را بر روي ويژگي هاي ماده درك مي كند . قدرت انتخاب و به كار گيري مواد را داراست و در اين زمينه خود مبتكر آزمايش ها و پژوهش هاي گوناگون است . او مي تواند با تهيه ي نقشه هاي دو بعدي و يا مدل هاي سه بعدي و نيز جداول، اطلاعات به دست آمده را منتقل كند . به طور كلي انتظار مي رود مهندسان ساخت و توليد بعد از فارغ التحصيلي قابليت هاي زير را به دست آورده باشند :

  1. يك مهندس ساخت وتوليد قادر است از دانش خود در رياضيات ، علوم پايه و علوم مهندسي براي حل مسائل مهندسي ساخت وتوليد به خوبي استفاده كند .

  2. يك مهندس ساخت و توليد قادر است آزمايش هاي مورد نظر خود را طراحي كند و نتايج آن را به خوبي تشريح كند.

  3. يك مهندس ساخت و توليد قادر است وسيله ها ، سيستم ها يا روند هايي را طراحي كند كه مشخصات داده شده را ارضا كند.

  4. يك مهندس ساخت و توليد قادر است با كامپيوتر و نرم افزار هاي مربوطه براي طراحي، تحليل و جمع آوري اطلاعات به خوبي كار كند.

  5. يك مهندس ساخت و توليد قادر است با رسانه هاي نوشتاري، گفتاري يا تصويري، ايده هاي خود را به خوبي به ديگران انتقال دهد.

  6. يك مهندس ساخت و توليد قادر است براي تحليل يك مسئله ي مهندسي به عنوان عضوي از گروه به خوبي فعاليت نمايد.

  7. يك مهندس ساخت و توليد قادر است مسوليت حرفه اي يك مهندس و اين كه چگونه مسائل مهندسي بر ايمني، اقتصاد، اخلاق، سياست، جامعه و مسائل فرهنگي تأثير مي گذارد ، را درك كند.

  8. يك مهندس ساخت و توليد درك مي كند كه همواره بايد به دنبال دانش باشد تا اطلاعات خود را به روز نگه دارد.

دانشگاهها