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확장강의계획서

(2014 년도 1 학기)

과목명 생산공정(manufacturing processes) 과목번호 MEE3004

구분(학점) 이론 ( 2.5 ) 실험 ( 0.0 ) 설계 ( 0.5 ) 수강대상 3학년

수업시간 수,금 09:00~10:15 강의실 추후공지

성명: 김 낙 수 홈페이지: http://nsmlab.sogang.ac.kr/

E-mail: nskim@sogang.ac.kr 연락처: 02-705-8635

장소: AS603

면담시간: 추후공지

Ⅰ. 교과목 개요(Course Overview)

1. 수업개요

제조업이 세계적 경쟁력을 유지하려면 어떤 점을 갖추어야 하는가? 이제는 “디자인을 보장하는 가

공(manufacturing for design)”에 대한 이해가 필요하다. 근본적으로는 개별 생산공정을 잘 이해하

여, 금형설계를 포함한 공정변수들을 결정함으로써 제품개발이 신속하게 이루어져야 한다. 수강 학

생들은 기계공학 전공에서 학습한 기본 역학과목, 수학적 배경, 공업재료에 대한 이해를 발판으로

각 생산공정의 특성, 공정설계 방법, 공정 상호간의 비교와 선택, 경제성의 고려 등에 대하여 공부

한다.

2. 선수학습내용

(1) 필수 선수 과목: 고체역학 - 응력과 변형률에 대한 이해, 모어원의 작도법, 간단한 2차원 응력계

산, 보의 처짐

(2) 추천 선수 과목 : 디자인과 재료 - 공업재료(금속, 폴리머 및 복합재료, 세라믹) 종류, 금속의 응

고과정, 기계적 성질, 강화방법, 폴리머의 구조와 특성, 세라믹의 구조와 특성

3. 수업방법 (%)

강의 토의/토론 실험/실습 현장학습 개별/팀 별 발표 기타

80 % 10 % 0 % 0 % 10 % 0 %

4. 평가방법 (%)

중간고사 기말고사 퀴즈 발표 프로젝트 과제물 참여도 기타

20 % 30 % 15 % 5 % 10 % 15 % 5 % 0 %

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Ⅱ. 교과목표(Course Objectives)

Ⅲ. 수업운영방식(Course Format)

(*Ⅰ-3의 수업방법의 구체적 설명)

1. 강의

강의는 과목내용에 대한 설명과 문제풀이로 구성된다.

강의의 전달방식은 다음과 같다.

(1) 육성(마이크)

(2) 파워포인트 강의자료: 학생들에게 사전 제공(학과목 홈페이지의 자료실에서의 파일 다운로드)한

다. 학생은 수업시간에 인쇄된 자료를 지참하여야 하며, 이는 워크북으로 사용 가능하다.

(3) 태블릿 PC와 프로젝터를 사용한 필기: 강의보조설명을 위한 필기는 프로젝터 혹은 칠판을 통하

여 이루어진다. 특정 내용은 학생들에게 동기부여하기 위하여, 필기 형태로 내용을 전달한다.

2. 토의/토론

크게 특강 및 질의응답과 개별 토의/토론으로 구성된다.

학생들에게 동기부여하고, 최근의 기술동향을 파악하기 위하여, 실제 산업현장에서의 전문가를 초빙

하여 제품 및 공정개발 사례에 관한 특강과 질의응답을 2회 진행한다.

개별 토의/토론은 강의 중에 문제제기를 한 후에(혹은 질의응답 과정에서 중요한 문제가 제기되는

경우에), 조별로 문제해결방안을 찾기 위한 토의/토론을 진행하는 방식을 취한다.

3. 개별/팀 발표

학기말에 주어지는 Term Project에 대하여 다음 방식으로 진행한다.

(1) Term Project부과

(2) 팀 구성 및 역할분담

(3) 자료조사(1주)

(4) 토의/토론 및 발표자료 작성(1주)

(5) 제출기한 내에 파일로 제출 >>> 일차 평가점수 부여

(6) 보고서 형식, 인용규정 등 준수한 상위 50%에 한하여 발표 >>> 이차 평가점수 부여

4. 문제풀이: 학기 중 6~8회 별도의 시간과 강의실을 확보하여, 한 시간 정도 문제풀이를 진행한다.

문제풀이는 교재의 예제, 연습문제, 기출문제 등으로 구성된다.

디자인의 구체적 응용분야인 생산공정(manufacturing processes)을 대상으로 하여, 주조, 소성가

공, 접합(용접), 절삭 및 연삭가공, 플라스틱 및 분말가공, 특수가공에 대하여 이해하고, 각종 가공

방법에서 공정변수의 선택, 재료의 대체, 경쟁력의 확보 등에 대한 개념을 정립하여 실용적인 측면

에서 생산공정의 설계 및 제품개발을 할 수 있는 능력을 기른다. 또한, 실제 산업현장에서의 제품

및 공정개발 사례에 관한 특강 및 재료의 가공특성, 가공방법 간의 비교검토와 각종 제품에 대한

가공사례 연구를 통한 응용능력의 배양에도 중점을 둔다.

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Ⅳ. 학습 및 평가활동(Course Requirements and Grading Criteria)

모든 필기시험은 기출문제와 풀이를 파일로 제공한다.

상당부분은 기출문제집에서 문제 은행식으로 출제하고, 기말시험에 가까울수록 신규문제

비중이 커진다.

1. 중간시험(20%) 및 기말시험(30%)

설계, 문제해결 중심의 계산문제로 구성된다. 중간시험은 약 2시간, 기말시험은 약 3시간

정도 주어진다.

2. 퀴즈

3회 실시(중간시험 전에 2회, 후에 1회). 주로 개념파악을 위한 간단한 계산문제로 구성됨.

약 30분 정도의 시간에 완결 가능하도록 출제한다.

3. 과제물

3회 실시(중간시험 전에 1회, 후에 2회). 개념파악 및 문제해결을 위한 연습문제와 최근의

기술동향을 파악하기 위한 자료조사로 구성된다.

4. 프로젝트

신기술 및 신공정에 대한 자료조사 및 경쟁력 확보방안, 문제해결 등을 중심으로 학기말에

1회 부과한다. 팀 구성을 한 후, 역할 분담하여 진행한다.

5. 발표

프로젝트 보고서 제출하고, 선정된 팀에 한하여 발표하도록 한다. 보고서의 형식준수, 참고

문헌 준수, 지적재산권 준수 등이 명확하고, 보고서 내용이 발표할 만큼 유용한 팀을 선정

한다.

6. 참여도

1회 결석당 1.5%씩 감점한다.(지각 3회는 1회 결석으로 환산)

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Ⅴ. 수업규정(Course Policies)

1. 과제물 제출의 원칙

제출기한 엄수하여야 함. 제출기한을 넘긴 제출물은 어떤 경우에도 받지 않고 영점 처리함.

2. 장애학생 지원사항

1) 좌석우선 배정, 강의노트 제공, 조교통한 학습지원은 보장됨.

2) 과제 제출일은 연장 불허함.(제출일은 사전고지 되므로, 수강생 전원에게 적용되는 원칙

임.)

3) 시험시간은 연장 혹은 별도장소에서 실시 가능함.

4) 기타 필요한 모든 사항은 항상 지원 가능함.

3. 모든 자료와 공지는 과목 웹사이트를 활용함.

4. 별도의 문제풀이 시간 있음.(평균 2주에 1회)

5. 시험, 보고서 내용 등에 부정행위가 발견되는 학생은 즉시 F학점 임.

6. 이메일 통한 상담 환영함.

7. 담당조교: 천승현(cshsevem@naver.com)

Ⅵ. 교재 및 참고문헌(Materials and References)

<교재>

1) 김낙수, <공업재료가공학(제5판)>, 피어슨 에듀케이션 코리아, 2008

2) 강의노트(ppt) 자료

<참고문헌>

1) S. Kalpakjian and S. R. Schmid, <Manufacturing Processes for Engineering Materials> 5th

ed., Pearson/Prentice Hall, 2008

2) 김동원 <기계공작법>, 청문각

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Ⅶ. 주차별 강의계획(Course Schedule)

(* 추후 변경될 수 있음)

1 주차

학습목표 생산공정의 개념과 종류, 전반적인 특성을 이해한다.

제조업의 경쟁력을 확보함에 있어서 생산공정의 중요성을 인식한다.

주요학습내용

1.1 가공이란 무엇인가?

1.2 설계과정과 동시공학

1.3 가공, 조립, 분해, 서비스 보장설계

1.4 재료의 선택

1.5 가공법의 선택

1.6 컴퓨터 통합가공

1.7 품질인증과 종합품질관리

1.8 국제적 경쟁력과 가공비용

1.9 고효율생산방식과 신속대응가공

1.10 환경친화적 설계 및 가공

1.11 제품에 대한 책임

1.12 제조를 위한 조직

수업방법 강의 및 토론

수업자료 1) 김낙수, <공업재료가공학(제5판)>, 피어슨 에듀케이션 코리아, 2008

2) 강의노트(ppt) 자료

과제 없음.

2 주차

학습목표 재료의 응력-변형률 곡선을 이해한다.

재료의 기계적 성질을 측정하는 방법에 대하여 설명할 수 있다.

주요학습내용

재료의 기계적 성질 개요

2.2 인장

(1) 인장시험

(2) 연성

(3) 진응력과 진변형률 곡선

(4) 단순인장시 불안정성

(5) 응력-변형률 곡선의 형태

(6) 온도의 영향

(7) 변형률속도의 영향

(8) 정수압의 영향

2.3 압축

(1) 평면변형률 압축시험

(2) 바우싱거 효과

2.4 비틂

2.5 굽힘(굴곡)

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2.6 경도: 각종 경도시험법

수업방법 강의 및 토론, 문제풀이

수업자료

1) 김낙수, <공업재료가공학(제5판)>, 피어슨 에듀케이션 코리아, 2008

2) 강의노트(ppt) 자료

3) 문제풀이집

과제

학습내용에 대한 연습문제(1차, 추후 선정)

강의진행에 대한 설문조사

문제풀이에 대한 설문조사

3 주차

학습목표

재료의 피로, 신뢰도, 잔류응력 간의 상관관계에 대하여 설명할 수 있다.

금속재료의 항복 메커니즘을 이해하고, 정량적으로 설명한다.

소성변형에 따른 부가효과(온도상승, 미세조직의 변화)를 이해한다.

주요학습내용

2.7 피로

2.8 크리프

2.9 충격

2.10 잔류응력: 영향과 제거방법

2.11 삼축응력과 항복조건

(1) 최대전단응력조건

(2) 전단변형에너지조건

(3) 평면응력과 평면변형률

(4) 항복조건의 실험적 검증

(5) 체적변형률

(6) 유효응력과 유효변형률

2.12 변형일

(1) 일, 열, 온도상승

수업방법 강의 및 토론, 문제풀이

수업자료

1) 김낙수, <공업재료가공학(제5판)>, 피어슨 에듀케이션 코리아, 2008

2) 강의노트(ppt) 자료

3) 문제풀이집

과제

퀴즈시험(1차)

강의진행에 대한 설문조사

문제풀이에 대한 설문조사

4 주차

학습목표 금속재료의 구조, 가공특성, 응고과정을 이해한다.

재결정, 열간가공, 냉간가공에 대하여 설명할 수 있다.

주요학습내용

3.2 금속의 결정구조

3.3 단결정의 변형과 강도

3.4 결정립과 결정립계

3.5 다결정금속의 소성변형

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3.6 회복, 재결정, 결정립성장

3.7 냉간, 온간, 열간가공

3.8 파단과 파괴

3.9 물리적 성질

3.10 철합금의 성질

3.11 비철금속의 성질

수업방법 강의 및 토론, 문제풀이, 특강 및 질의응답

수업자료

1) 김낙수, <공업재료가공학(제5판)>, 피어슨 에듀케이션 코리아, 2008

2) 강의노트(ppt) 자료

3) 문제풀이집

과제 없음.

5 주차

학습목표 표면구조, 측정과 공차에 대하여 이해한다.

대량생산 제품의 시험검사방법과 품질관리방법에 대하여 설명할 수 있다.

주요학습내용

4.2 표면구조와 성질

4.3 표면조직

4.4 트라이볼로지

4.5 표면처리, 코팅 및 청정

4.6 측정과 측정기

4.7 치수공차

4.8 시험 및 검사

4.9 품질관리

수업방법 강의 및 토론, 문제풀이

수업자료

1) 김낙수, <공업재료가공학(제5판)>, 피어슨 에듀케이션 코리아, 2008

2) 강의노트(ppt) 자료

3) 문제풀이집

과제 퀴즈시험(2차)

6 주차

학습목표 주조방안과 주물설계에 대하여 이해한다.

각종 주조공정의 특징과 상호 비교, 경제성 분석을 할 수 있다.

주요학습내용

5.1 주조공정 개요

5.2 금속의 응고

5.3 주조조직

5.4 유동과 열전달

5.5 용해법과 용해로

5.6 주물재료

5.7 잉곳주조와 연속주조

5.8 주조공정 : 소모성 주형

8

5.9 주조공정 : 영구주형

5.10 주물의 처리 : 열처리법

5.11 주물설계

5.12 주조의 경제성

수업방법 강의 및 토론, 문제풀이

수업자료

1) 김낙수, <공업재료가공학(제5판)>, 피어슨 에듀케이션 코리아, 2008

2) 강의노트(ppt) 자료

3) 문제풀이집

과제 학습내용에 대한 연습문제(2차, 추후 선정)

7 주차

학습목표 각 공정들의 주요 원리를 이해한다.

각 공정에 대한 주요 변수들을 이해한다.

주요학습내용

6.1 부피성형가공법 개요

6.2 단조

(1) 자유단조

(2) 해석방법

(3) 단조의 종류

(4) 특수단조 방법

(5) 단조결함

(6) 단조성

(7) 단조금형

(8) 단조기계

6.3 압연

(1) 평판압연의 역학

(2) 압연판의 결함

(3) 평판압연작업

(4) 기타 압연작업: 링압연, 전조

6.4 압출

6.5 봉재, 선재, 관재 인발

6.6 스웨이징

6.7 금형의 가공

6.8 금형의 파손

수업방법 강의 및 토론, 문제풀이

수업자료

1) 김낙수, <공업재료가공학(제5판)>, 피어슨 에듀케이션 코리아, 2008

2) 강의노트(ppt) 자료

3) 문제풀이집

과제 없음.

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8 주차

학습목표

주요학습내용 중간시험을 통한 평가

수업방법 필기시험

수업자료

과제

9 주차

학습목표 금속의 압출공정에 대하여 이해하고, 공정변수를 설명할 수 있다.

인발공정의 특징, 한계, 최적다이각 등에 대하여 설명할 수 있다.

주요학습내용

6.4 압출

(1) 압출시 금속유동

(2) 압출의 역학

(3) 개별 압출공정

(4) 압출결함

(5) 압출작업

6.5 봉재, 선재, 관재 인발

(1) 인발의 역학

(2) 인발결함

(3) 인발작업

6.6 스웨이징

6.7 금형의 가공

6.8 금형의 파손

6.9 부피성형가공의 경제성

수업방법 강의 및 토론, 문제풀이, 특강 및 질의응답

수업자료

1) 김낙수, <공업재료가공학(제5판)>, 피어슨 에듀케이션 코리아, 2008

2) 강의노트(ppt) 자료

3) 문제풀이집

과제 없음.

10 주차

학습목표 판재의 변형거동에 대하여 설명할 수 있다.

판재의 가공방법의 종류와 특징에 대하여 상호 비교할 수 있다.

주요학습내용

7.1 판재성형가공 개요

7.2 금속판재의 성질

7.3 판재의 전단작업

7.4 판재의 굽힘작업

7.5 신장성형 (스트레치 포밍)

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7.6 벌징

7.7 고무성형

수업방법 강의 및 토론, 문제풀이

수업자료

1) 김낙수, <공업재료가공학(제5판)>, 피어슨 에듀케이션 코리아, 2008

2) 강의노트(ppt) 자료

3) 문제풀이집

과제 제3차 퀴즈

11 주차

학습목표 판재의 점진성형가공법에 대하여 이해한다.

판재의 성형성, 성형한계도에 대하여 설명할 수 있다.

주요학습내용

7.8 스피닝

7.9 고에너지속도가공

7.10 초소성가공

7.11 기타 특수가공법

7.12 디프드로잉

7.13 판재의 성형성

7.14 판재성형가공의 경제성

수업방법 강의 및 토론, 문제풀이

수업자료

1) 김낙수, <공업재료가공학(제5판)>, 피어슨 에듀케이션 코리아, 2008

2) 강의노트(ppt) 자료

3) 문제풀이집

과제 학습내용에 대한 연습문제(3차, 추후 선정)

12 주차

학습목표 절삭역학을 이해하고, 공구수명에 영향을 주는 인자를 파악한다.

각종 절삭공정에 대하여 상호 비교하여 설명할 수 있다.

주요학습내용

8.1 절삭가공 개요

8.2 칩형성역학

8.3 공구마멸

8.4 표면정도와 표면완전성

8.5 절삭성

8.6 절삭공구재료

8.7 절삭유

8.8 둥근 형상가공용 절삭가공법 및 공작기계

8.9 일반 형상가공용 절삭가공법 및 공작기계

8.10 머시닝센터와 터닝센터

8.11 진동과 채터

8.12 공작기계의 구조

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8.13 기계가공의 경제성

수업방법 강의 및 토론, 문제풀이

수업자료

1) 김낙수, <공업재료가공학(제5판)>, 피어슨 에듀케이션 코리아, 2008

2) 강의노트(ppt) 자료

3) 문제풀이집

과제 프로젝트 공지(조 편성 및 주제 선정)

13 주차

학습목표 폴리머의 구조에 대하여 이해하고 그에 따른 특성을 설명할 수 있다.

복합재료의 특성에 대하여 이해한다.

주요학습내용

10. 1 폴리머와 강화플라스틱의 가공법 개요

10. 2 플라스틱의 구조

10. 3 열가소성 플라스틱: 거동과 성질

10. 4 열경화성 플라스틱: 거동과 성질

10. 5 열가소성 플라스틱: 종류와 용도

10. 6 열경화성 플라스틱: 종류와 용도

10. 7 고온용 폴리머, 전도성 폴리머, 생분해 플라스틱

10. 8 탄성중합체(고무)

10. 9 강화플라스틱(복합재료)

10.10 플라스틱의 성형가공법

10.11 강화플라스틱의 가공법

수업방법 강의 및 토론, 문제풀이

수업자료

1) 김낙수, <공업재료가공학(제5판)>, 피어슨 에듀케이션 코리아, 2008

2) 강의노트(ppt) 자료

3) 문제풀이집

과제 없음.

14 주차

학습목표 신속조형/금형기술을 포함한 최신 가공기술동향을 파악하고 있다.

다양한 용접방법의 종류와 특징을 이해한다.

주요학습내용

10.12 신속조형기술과 신속금형기술

10.13 설계시 고려사항

10.14 플라스틱 가공의 경제성

12.1 접합과 이음 개요

12.3 아크용접: 소모성전극(용접봉)

12.4 아크용접: 비소모성전극

12.5 고에너지빔용접

12.6 용접부

12.7 냉간압접

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12.8 초음파용접

12.9 마찰용접

12.10 저항용접

12.11 폭발용접

12.12 확산접합

12.13 경납접과 연납접

수업방법 강의 및 토론, 문제풀이

수업자료

1) 김낙수, <공업재료가공학(제5판)>, 피어슨 에듀케이션 코리아, 2008

2) 강의노트(ppt) 자료

3) 문제풀이집

과제 프로젝트 보고서 제출

15 주차

학습목표

접착법과 기계적 이음에 대하여 설명할 수 있다.

강건설계, 공정능력에 따른 비교, 디자인을 위한 가공법 선택에 대하여 이해

한다.

주요학습내용

12.14 접착법

12.15 기계적 이음

12.16 비금속재료의 접합

12.17 접합의 설계 고려사항

12.18 경제적 고려사항

16.1 제품설계와 가공의 경쟁력 개요

16.2 제품설계와 강건설계

16.3 제품품질과 품질관리

16.4 수명주기공학과 지속가능가공

16.5 재료의 선택

16.6 재료의 대체

16.7 공정능력

16.8 가공법의 선택

16.9 가공비용과 비용절감

수업방법 강의 및 토론, 프로젝트 발표

수업자료

1) 김낙수, <공업재료가공학(제5판)>, 피어슨 에듀케이션 코리아, 2008

2) 강의노트(ppt) 자료

3) 문제풀이집

과제 없음.

16 주차 학습목표

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주요학습내용 학기말 시험을 통한 평가

수업방법 필기시험

수업자료

과제

Ⅷ. 참고사항(Special Accommodations)