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学習支援計画書(シラバス) 検索システム
機械工学専攻
対象課程 科目名 単位数 科目コード 開講時期 授業科目区分
博士前期課程(修士課程)
機械部品最適デザイン統合特論
Optimum Design and Processing of a Machine Part
4 2275-01 2021年度
前学期
関係科目
担当教員名
授業科目の学習教育目標
キーワード 学習教育目標
1.機械部品 2.最適設計 3.部品加工 4.性能評価 5.CAD/CAM/CAE 機械工学分野における高度専門技術者は,付加価値の高い製品を世の中に提供する必要があ る.これには力学などの基礎理論に基づく部品開発のみでなく,ものづくりを実践するうえ で必要不可欠である材料の基礎的性質,最適設計手法および製造技術に至る一連の流れを修 得しなければならない.本講義では機械工学分野では流体力学の題材である羽根車に付随す るノズルを取り上げ,これの製作における強度・信頼性設計,製造方法やコストを考慮した 製造設計までをCAD/CAM/CAEを統合して学習・運用し,その理解を深める.
授業の概要および学習上の助言
具体的にはエンジンなどを題材に部品製造に関わる一連の流れを設計・製作・評価の観点から学習する. ①CADやCAEを用いた部品設計において形状の最適化を行う. ②CAMを用いた生産設計の最適化を行い,高機能な機械・機構部品を試作する. ③最後に製作した機械部品を回流水槽で性能評価実験を行い,製作部品の特性を評価する. 以上のような内容で実施するが,学部で学習した材料力学,機械材料,流体力学,機械加工学,機械系製図をはじめとする専 門科目の内容を理解していることが必要である.
教科書および参考書・リザーブドブック
特に指定しない
履修に必要な予備知識や技能
本講義では設計・製作を支援するCAD/CAM/CAEを用いて機械部品製作を実施するため,特に学部専門科目である機械要素設計 ,機械設計演習,3D解析・設計,機械加工学などの科目内容を十分理解しているとともに,支援ソフトである3D-CADやCAEな どが問題なく使用できることが必要な条件となる.本講義内では学部専門科目で講義されたソフトウェアの使用方法について は取り扱わないことから,各自復習しておくことを求める.また,実際にNC工作機械を使用して部品製作を行うことから,夢 考房の安全講習を前もって受講しておくことが必須であり,さらにはNCライセンスを取得していることが望ましい.
学生が達成すべき行動目標
No.
機械部品の製造に関する一連の流れにおけるコンピュータを駆使した効率的なものづくり手法が理解できる.
機械部品の設計においてCAD・CAEを利用して3次元モデルの提案ができる.
CAMを用いた生産設計手法を理解でき,工程設計の提案と実部品の加工が実践できる.
製作した機械部品についての適切な評価が行える.
チームプロジェクトしてのコラボレーション能力を発揮し,その中で技術者倫理に基づく新規製品設計案を提示できる.
自らが提案し設計・製作するとともに評価した内容を指定された形式に基づくレポートとしてまとめ発表することができる.
達成度評価
評価方法 試験 クイズ
小テスト
レポート 成果発表
(口頭・実技)
作品 ポートフォリオ その他 合計
総合評価割合 0 0 60 10 20 0 10 100
評価の要点
評価方法 行動目標 評価の実施方法と注意点
試験
クイズ
小テスト
レポート 最終成果報告書により評価する。
成果発表
(口頭・実技)
中間発表および第15回に実施する公開成果発表により評価する。なお、公開成果発表会における外部評価 委員のコメントも参考とする。
作品 討論時のパワーポイントや最終的に製作した部品により評価する。
ポートフォリオ
その他 学習に対する意欲、授業中の態度、授業への積極的な参加などを総合的に評価する。
具体的な達成の目安
理想的な達成レベルの目安 標準的な達成レベルの目安
①機械部品の設計製造に関して,コンピュータを駆使した効率 的なものづくり手法が理解でき、内容を説明できる.②機械部 品の設計において材料特性や強度信頼設計を満たしたCAD・CAE を利用した3次元モデルが製作でき、これの最適化ができる. ③CAMを用いた生産設計手法を理解でき,内容を説明できる. さらに,これを駆使した工程設計の最適化と実部品の高能率加 工が実践できる.④機械部品の要求事項を満たす適切な評価が 行える.⑤チームプロジェクトしてリーダシップやコラボレー ション能力を発揮し,その中で技術者倫理に基づく新規製品設 計案を提示できる.⑥自らが提案し設計・製作するとともに評 価した内容を指定された形式に基づくレポートとしてまとめ, その成果を対外的な場で公表することができる. ①機械部品の設計製造に関して,コンピュータを駆使した効率 的なものづくり手法の概要が理解できる.②機械部品の設計に おいてCAD・CAEを利用して3次元モデルの最適化ができる.③C AMを用いた生産設計手法が理解でき,工程設計の提案と実部品 の加工が実践できる.④機械部品の性能評価が行える.⑤チー ムプロジェクトしてコラボレーション能力を発揮し,その中で 技術者倫理に基づく製品設計案を提示できる.⑥自らが提案し 設計・製作するとともに評価した内容を指定された形式に基づ くレポートとしてまとめ,その成果を発表できる.
授業明細
回数 学習内容 授業の運営方法 学習課題 予習・復習 時間:分
1回 備考1:下記番号は項目・順序を表すものであり、実 施該当週を示すものでは無いことに注意してください 。 備考2:授業の進行状況や学生の理解度を考慮してシ ラバスの講義内容を一部変更する場合がある。 (1)授業ガイダンスにおいて授業の流れと実際に取 り組む詳細内容について概説 (2)対象とするエンジンの分解・組立に基づく設計 主旨の確認 講義とチーム分け 予習:昨年度の実施内容について 把握する。 復習:昨年までに取り組まれた課 題を参照して問題点を洗い出す。 もしくは、新たな問題点を探る。
2回 (3)現状の問題点の把握と設計案の検討 講義とチーム活動 予習:対象とする部品に関連する 十分な調査を行う。 復習:基本コンセプトの創出と基 本設計を行う。
3回 (4)課題対象部品の設計と最適化(材質 ,形状,図面化,応力及び流体解析(CAE)) 講義・討論とチーム活動 予習:CADによる作図およびF EM解析の準備を行う。 復習:設計改善を行う。
4回 (5)最終形状の決定と3D-CADによる図面およびソリ ッドモデルの製作 講義・討論とチーム活動 予習:最終形状の決定のための準 備 復習:最適設計報告書(中間報告 書)の作成
5回 (6)最適設計報告書(中間報告書)の提出とプレゼ ンテーション・質疑応答・自己点検 発表と質疑応答 予習:プレゼンテーションの準備 復習:討論内容をもとに設計の再 検討を行う。
6回 (7)3D-CADソリッドモデルを用いたCAMによる工程設 計と最適化の見直し 講義・討論およびチーム活動 予習:製作方法の検討。
7回 (8)複合加工機等を用いた課題対象部品の加工に関 する実技指導と実施(必要に応じて外部の協力を得る )(9)製作部品の評価   ①機械的な特性評価,   ②実機による性能評価(ノズル形状,流れの様子 ,流速等) 特に実機を用いた性能評価においては関連する産業界 の技術進展に資するデータ取得・分析を実施する。 *(8)から(9)を繰り返して部品の最適化を試みる。 評価およびチーム活動 予習:評価装置の使用方法の習得 、加工方法に必要な準備を行う。 復習:データ整理と検討。
8回 引き続き設計・製作・評価を行う 評価およびチーム活動 予習:評価装置の使用方法の習得 、加工方法に必要な準備を行う。 復習:データ整理と検討。
9回 引き続き設計・製作・評価を行う 評価およびチーム活動 予習:評価装置の使用方法の習得 、加工方法に必要な準備を行う。 復習:データ整理と検討。
10回 引き続き設計・製作・評価を行う 評価およびチーム活動 予習:評価装置の使用方法の習得 、加工方法に必要な準備を行う。 復習:データ整理と検討。
11回 引き続き設計・製作・評価を行う 評価およびチーム活動 予習:評価装置の使用方法の習得 、加工方法に必要な準備を行う。 復習:データ整理と検討。
12回 引き続き設計・製作・評価を行う 評価およびチーム活動 予習:評価装置の使用方法の習得 、加工方法に必要な準備を行う。 復習:データ整理と検討。
13回 引き続き設計・製作・評価を行う 評価およびチーム活動 予習:評価装置の使用方法の習得 、加工方法に必要な準備を行う。 復習:データ整理と検討。
14回 引き続き設計・製作・評価を行う 評価およびチーム活動 予習:評価装置の使用方法の習得 、加工方法に必要な準備を行う。 復習:データ整理と検討。
15回 (10)最終成果報告書の提出と公開発表形式によるプ レゼンテーション・質疑応答・自己点検 発表および外部評価 予習:最終報告書の作成、ポスタ ーの作成、発表資料の作成。 復習:指摘された点を踏まえ修正 した最終報告書の提出