Chapter 1 機械製造
本章架構 1.1 前言 1.2 製造工程 1.3 生產加工方式 1.4 製造程序之選擇 1.5 產品設計與製造資源 1.6 製造工程師之責任 1.7 環境汙染成因 1.8 經濟生產之目標 1.9 產品設計與製造程序 1.10 設計與製造工程的責任 1.11 製造之挑戰
1.1 前言 廣義而言，製造包括了產品設計與生產的整個系統， 為應用不同之生產方法與技術，將原材料或半成品透過加工程序轉換為一具完整的產品或精製品，稱作(manufacturing)，此過程亦稱為製作。
1.2製造工程 自從1952年由麻省理工學院(MIT)機械工程學系師生們接受美國辛辛那提工具機公司(Cincinnati Machine Tools)委託完成研究創作的第一部「三個自由度(degrees of freedom)的數值控制(numerical control, NC)鉨床」，亦即為三軸NC鉨床(milling machine)，此成果於短短數十年間，已被大量應用在系統上。
1.3 生產加工方式
1.3 生產加工方式 依生產量分類有下類幾種生產方式 1.3.1 大量生產 1.3.2 中量生產 1.3.3 小批量生產 1.3.4 數值控制化的小批量生產
1.3.1 大量生產 大量生產(mass production)又稱為大批量生產(large-batch production)。 特性 零件於某一段時間內為持續性的大量生產。打火機 、原子筆、汽車、電冰箱、燈泡、手機 狹義：零件年生產量須在100000以上 廣義：年生產量不得低於50000件 生產設備採用特殊目的與功能型的專用工具(special-purpose machine)如高速衝床，成本低，高生產效率 零件互換性高，不良率低。
1.3.2 中量生產 中量生產(moderate production)介於大量生產與少量生產之間。 特性 中量生產較具彈性，是生產量需依賴銷售訂單的生產方式。如書籍印刷、儀表板、體重計、桌燈 依據產品的複雜程度，零件年生產量範圍約在10000-20000件之間。 生產設備與大量生廠一樣，採用特殊目的與功能型的機具。 零件互換性高、不良率低，生產成本較大量高但較小量生產低。
1.3.3 小批量生產 小批量生產(small-batch production)屬傳統家族式的生產方式，又稱為少量批次生產(job-lot production)，由於其生產量常需依據顧客訂單來決定，亦稱為訂單式的生產。 特性 較具彈性，惟生產量需受限於銷售訂單或預期銷售量。汽車更換的零件、義肢、限額陶瓷 零件年生產量範圍約在10-500件之間。 生產設備採用多目標型與功能的通用機具(general-purpose machine) 零件互換性較低、不良率高。
1.3.4 數值控制化的小批量生產 簡稱NC小量批次生產，目前已然形成更具特色的彈性製造系統生產方式(Flexible Manufacturing System, FMS ) 特色 生產方式較具彈性，類多量少為其最大特色。 初製造零件符合要求後，在刀具磨耗損壞前，所生產零件之品質非常穩定，能生產出與「大量生產」一樣品質與成本的產品。 生產設備採用多目標型與功能通用機具general-purpose machine)多為數控機具，發揮90%以上功能 零件互換性高不良率低。
1.4 製造程序之選擇
1.4 製造程序之選擇
1.5 產品設計與製造資源
1.5 產品設計與製造資源 1.5.1 製程規劃 1.5.2 製造資源之應用
1.5 產品設計與製造資源
1.5.1 製程規劃 為獲得有效率的生產程序，規劃工程師 們可透過電腦輔助製造規劃(Computer Aided Processes Planning, CAPP)軟體，詳細編列製造程序(scheduling) ，依序生產製造。
1.5.2 製造資源之應用 群組技術（Group Technology, GT） 加工中心（Machining Center） 工具機（Machine Tools） 數值控制工具機（Numerical Control, NC） 電腦數值系統工具機（Computer Numerical Control, CNC） 機器人 自動倉儲系統（AMHS） 無人搬運車（Automatic Guided Vehicle, AGV） 電腦輔助製造（Computer Aided Manufacturing, CAM ） 品質管制（QC）
1.6 製造工程師之責任
1.6 製造工程師之責任 現代製造工程師之責任不僅要熟悉各種不同之製造程序，也需要精通不同材料加工之切削性（machinability）、成形性(formability) 、鑄造性(castability)及熔接性（weldability）等之機械特性。
1.7 環境污染成因
1.7 環境污染成因 1.7.1 空氣污染 1.7.2 空氣污染防治 1.7.3 集塵技術 1.7.4 水污染成因 1.7.5 電鍍與稀酸廢水 1.7.6 汙廢水處理 1.7.7 汙泥處理 1.7.8 工業上環境汙染防治保護措施 1.7.9 綠色設計
1.7.1 空氣污染 以鍋爐排放出之SO2、煤灰等為主。
1.7.2 空氣污染防治 美國於1963年通過清淨空氣法律條款(Clean Air Act) 1967、1970建立放射量標準
1.7.3 集塵技術（1/5） 粉塵(dust) 煙霧(fume) 水滴(spray) 塵霧(mist) 煤塵 集塵率( )
Si：集塵氣入口所量測得粉塵流入量(g/s) S0：集塵氣入口所量測得粉塵流出量(g/s) Sc：集塵器分離集粉塵之流量 集塵技術（2/5） Si：集塵氣入口所量測得粉塵流入量(g/s) S0：集塵氣入口所量測得粉塵流出量(g/s) Sc：集塵器分離集粉塵之流量
將(1.2) 、(1.3)代入(1.1) ，則得集塵率( )以粉塵濃度表示如下公式： 集塵技術（3/5） 另氣體濃度分別 Ci=Si/QN(g/Nm3)…(1.2) C0=S0/QN(g/Nm3)…(1.3) 將(1.2) 、(1.3)代入(1.1) ，則得集塵率( )以粉塵濃度表示如下公式：
集塵技術（4/5） 重力集塵器 慣性力集塵器 離心力集塵器 洗淨集塵器 過濾集塵器 電器集塵器 音波集塵器
集塵技術（5/5）
1.7.4 水污染成因（1/2） 水污染為水中含有污染物質導致混濁不清的固體含量，可以由浮游物質(suspended solids, SS)濃度或透視度表示。 導致水體河川缺氧發臭的有機濃度，以生化需氧量(biochemical oxygen demand, BOD)或化學需氧量(chemical oxygen demand, COD)表示。
水污染成因（2/2） 腐敗性有機物質 還原性物質 浮游物質(SS) 色度 臭氣 有毒化學物 微生物 放射性物質
1.7.5 電鍍與稀酸廢水 電鍍 冷卻劑廢料(coolant wastes) 典型的電鍍處理槽，含有大量鎘、鉻、鎳、銅、錫等。電鍍處理過程亦包括化學液清潔、化學蝕刻(chemical etching)等，因此電鍍處理會產生大量的廢水。 冷卻劑廢料(coolant wastes) 金屬切削形成加工時，所產生的熱常影響刀具壽命，因此常用金屬切削液來冷卻及潤滑加工刀具，惟造成廢水須特別處理。
1.7.6 汙廢水處理 1.7.6.1 基本目的 1.7.6.2 處理的方法
基本目的 PH值之調整 固液之分離 生化需氧量(BOD)減少 化學需氧量(COD)之減少 有毒物質之去除。
處理的方法（1/2） 初級處理流程 去除可沉地沾懸浮固體 二級處理流程 去除溶解性有機物 三級處理流程 去除含氮及磷之化合物
處理的方法（2/2）
1.7.7 汙泥處理 常用程序為污泥濃縮、污泥硝化、汙泥脫水、乾燥等步驟。
1.7.8 工業上環境汙染防治保護措施 改善製程，做好污染防治工作。 確實執行偵測與防治工作，符合污染管制標準。 發展低污染或無汙染的產品，減低社會環境成本的支出。 推動能源及資源合適之使用以避免浪費，確實做到資源廢棄物回收再利用。 企業界本著回饋精神辦理環保活動，或贊助環保運動，或捐助獎學金培育環保人才，協助社區的開發。
1.7.9 綠色設計 設計製造的過程中，致力於應用再生材料來節省能源。如應用再生紙 綠色設計就是尋求節省能源與材料的再應用為目標
1.7.9 綠色設計
1.8 經濟生產之目標
經濟生產之目標
經濟生產之目標 準則 產品設計 美觀、功能簡單、精緻耐看 材料的選擇 製造方法的選擇 最低成本
1.9 產品設計與製造程序
產品設計與製造程序
1.9 設計與製造工程的責任
設計與製造工程的責任
1.11製造之挑戰
製造之挑戰 製造工程師被其期盼能規劃製程配置、工廠設計、訂定設備、材料規劃、從事刀具設計、開發方法、工作標準、價值工程（Value engineering）、價值分析(value analysis) 、成本控制。 製造規劃也包括透過電腦系統廣泛的去進行資訊蒐集、交換及應用，例如運用於銷售預測、消費者訂單，以及何時需進行材料的採購、製造及儲藏等。
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