추가 적립 안내

미국 리하이 대학 산업세스템공학과, 제조시스템공학과 교수 Mikel P. Groover의 『현대제조공학』. 기계, 산업, 생산, 그리고 메카트로닉스 등의 공학 분야를 전공하기 위해 가장 필수적 학문으로서 생산제조의 재료, 시스템, 공정에 관련된 내용을 다루는 현대제조공학 교재다. 생산제조공학의 기본적 개념부터 최근 반도체기술, 신소재기술 등까지 전체적 내용을 체계적으로 다룬다. 생산제조와 관련된 메커니즘을 과학적 혹은 공학적 수식과 연계하여 문제를 수록하고 있다.

현대제조공학 제4판은 기계공학, 산업공학, 생산공학 관련 학과의 2학년 학생들이 제조공학을 한 학기 혹은 두 학기에 걸쳐 학습할 수 있도록 저술되었다. 본 교재는 공업 재료에 대한 부분을 담고 있으므로, 또한 재료의 가공분야를 강조하는 재료공학 과목에서 사용될 수 있다. 아울러 관련 분야의 기술 교육 프로그램에도 사용될 수 있다. 본 교재에 수록된 내용의 대부분(약 65%)은 제조공정에 관한 내용이나, 공업재료와 생산시스템에 대한 전반적인 내용도 포함하고 있다. 재료, 공정 및 시스템은 현대 제조공정을 구성하는 기본 요소이며, 본 교재에서는 각각의 요소를 광범위하게 다루고 있다.

본 현대제조공학 제4판은 3판의 개정판으로, 4판에서 추가되고 변경된 내용은 다음과 같다.

▶ 모든 예제와 연습문제의 단위를 SI 단위계로 변경하였다.
▶ 일부 장의 통폐합을 통해 총 장수를 45장에서 39장으로 축소하였다.
▶ 일부 연습문제가 컴퓨터 스프레드시트를 이용하여 계산될 수 있도록 수정되었다.
▶ 1장에 제조공학에 대한 경향(trends in manufacturing)절이 신규로 추가되었다.
▶ 5장에 치수, 공차, 표면파트에 측정과 규격화 기술이 추가되었다.
▶ 6장에 특수강에 대한 새로운 절이 추가되었다.
▶ 8장에 재활용 고분자 및 생분해성 고분자 관련 새로운 절이 추가되었다.
▶ 10장에서 몇몇 새로운 주조 공정이 추가로 논의되었다.
▶ 20장에 나사와 기어의 가공에 관한 절이 추가되었다.
▶ 21장에 몇 가지 홀 가공 공구에 대한 소개가 추가되었다.
▶ 전판 26장 및 27장의 산업적 세정 및 코팅 공정이 하나의 장으로 통합되었다.
▶ 28장에 마찰 교반 용접과 관련된 신규 절이 추가되었다.
▶ 전판 37장 및 38장의 마이크로 가공 및 나노 가공 기술이 34장 하나의 장으로 통합되었다.
▶ 전판 39, 40, 41장의 생산 시스템과 관련된 내용이 두 개의 장으로 통합되었다. 35장은 생산시스템의 자동화 (Automation for Manufacturing Systems) 이며, 36장은 통합 생산 시스템 (Integrated Manufacturing Systems.) 이다. 이들 장에는 자동화 요소와 소재 이송 기술이 추가되었다.
▶ 전판 44장 품질관리와 45장 측정 및 검사가 하나의 장으로 통합되었다. 39장의 제목은 품질관리 및 검사 (Quality Control and Inspection) 이며, 전체 품질 관리, 식스시그마, ISO9000 에 관한 절이 추가되었다. 기존의 측정 기술과 관련된 내용은 5장으로 이동되었다.

기타 주요 특징
추가로 다음의 내용이 3판과 4판에 걸쳐 지속적으로 개선되었다.
▶ 다양한 제조 공정을 실질적으로 보여주는 동영상 DVD가 본 책에 포함되어 제공된다.
▶ 각장 뒷부분에 많은 수의 복습문제 및 객관식문제가 과제와 퀴즈에 사용될 수 있도록 제공된다.
▶ 다수의 제조공정 관련 장에 공정가이드 절이 추가되었다.
▶ 다수의 제조공정관련 장에 설계 시 고려사항 절이 추가되었다.
▶ 다양한 기술에 대한 역사적 고찰이 교재 전반에 걸쳐 추가되었다.

제1장 개요 1

1.1 제조란 무엇인가? 2
1.2 재료 8
1.3 제조공정 10
1.4 생산시스템 17
1.5 제조의 경향 20
1.6 이 책의 구성 23

제I부 재료의 특성과 제품의 속성 27
제2장 재료의 특성 29

2.1 원자구조와 원소 30
2.2 원자 및 분자 사이의 결합 32
2.3 결정구조 34
2.4 비정질구조 39
2.5 공업용 재료 41

제3장 재료의 기계적 성질 45
3.1 응력-변형률 관계 45
3.2 경도 58
3.3 온도의 영향 62
3.4 유체 특성 64
3.5 고분자화합물의 점탄성 거동 66

제4장 재료의 물리적 성질 73

4.1 체적 및 용융 특성 73
4.2 열적 성질 76
4.3 질량 확산 78
4.4 전기적 성질 80
4.5 전기화학 공정 82

제5장 치수, 표면 및 그들의 측정 85

5.1 치수, 공차 및 관련 속성 85
5.2 전통적 측정기기 및 게이지 87
5.3 표면 95
5.4 표면 측정 100
5.5 제조공정의 영향 102

제II부 공업재료 107
제6장 금속 109

6.1 합금과 상평형도 110
6.2 철계 금속 115
6.3 비철금속 132
6.4 초내열합금 144
6.5 금속 공정을 위한 가이드 145

제7장 세라믹 149

7.1 세라믹의 구조와 물성 150
7.2 전통적인 세라믹 153
7.3 신소재 세라믹 155
7.4 유리 158
7.5 세라믹 관련 중요 원소 162
7.6 세라믹 공정을 위한 가이드 165

제8장 고분자재료와 복합재료 167

8.1 고분자의 유래와 기술의 기초 170
8.2 열가소성 중합체 182
8.3 열경화성 중합체 187
8.4 탄성중합체 190
8.5 복합재료 ─ 기술과 분류 195
8.6 복합재료들 204
8.7 고분자와 복합재료 공정을 위한 가이드 209

제III부 응고 공정 215
제9장 주조의 기초 217

9.1 주조기술의 개요 219
9.2 가열과 주입 221
9.3 응고와 냉각 226

제10장 금속 주조 공정 237

10.1 사형주조 237
10.2 기타 소모성주형 주조 공정 243
10.3 영구주형 주조 공정 248
10.4 주조 장비 257
10.5 주조 품질 261
10.6 주조금속 264
10.7 제품설계 시 고려사항 265

제11장 유리성형 271

11.1 원재료 준비 및 용융 271
11.2 유리성형 공정 272
11.3 열처리 및 다듬질 278
11.4 제품 설계 시 고려 사항 279

제12장 플라스틱 가공 공정 283

12.1 고분자용융체의 특성 285
12.2 압출 287
12.3 플라스틱 박판 및 필름 제조 297
12.4 화이버 및 필라멘트 제조(스피닝) 299
12.5 코팅 공정 301
12.6 사출성형 301
12.7 압축성형과 트랜스퍼몰딩 312
12.8 블로우몰딩과 회전몰딩 314
12.9 열성형 319
12.10 플라스틱 주조 323
12.11 고분자 발포 공정 및 성형 324
12.12 제품 설계 시 고려사항 325

제13장 고무 및 고분자기지 복합재료 성형공정 333

13.1 고무소재 생산 및 성형 334
13.2 타이어 및 기타 고무제품 제조 339
13.3 고분자기지 복합재료 성형공정 343
13.4 개금형 공정 347
13.5 폐금형 공정 351
13.6 필라멘트 권선 354
13.7 연속인발성형 공정 356
13.8 기타 고분자기지 복합재료의 성형공정 357

제IV부 금속과 세라믹의 입자 공정 363
제14장 분말 야금 365

14.1 공업용 분말소재의 특성 367
14.2 금속분말의 제조 371
14.3 압축 및 소결 공정 373
14.4 압축/소결 공정의 대체공정 379
14.5 분말야금 재료 및 제품 383
14.6 분말야금공정에서 제품설계 시 고려사항 383

제15장 세라믹 및 서멧의 가공 389
15.1 전통적 세라믹 공정 390
15.2 신소재 세라믹 공정 397
15.3 서멧 공정 400
15.4 부품 설계 시 고려사항 402

제V부 금속성형과 금속박판가공 405
제16장 금속성형의 기초 407
16.1 금속성형의 개요 407
16.2 금속성형에서의 재료 거동 410
16.3 금속성형에서의 온도 412
16.4 변형률속도 민감도 414
16.5 금속성형에서의 마찰과 윤활 416

제17장 금속의 용적변형공정 419

17.1 압연 420
17.2 기타 압연 관련 변형공정 427
17.3 단조 429
17.4 단조 관련 변형공정 440
17.5 압출 444
17.6 인발 455

제18장 금속박판가공 469

18.1 절단 공정 470
18.2 굽힘 공정 476
18.3 드로잉 481
18.4 기타 금속박판 성형공정 488
18.5 금속박판가공용 금형 및 프레스 492
18.6 프레스를 사용하지 않는 금속박판 공정 498
18.7 튜브 소재의 굽힘 504

제VI부 재료제거공정 511
제19장 절삭가공의 이론 513

19.1 절삭가공 기술의 개요 515
19.2 금속가공에서의 칩 형성 이론 518
19.3 절삭력과 Merchant 식 522
19.4 절삭동력과 에너지 528
19.5 절삭온도 530

제20장 절삭공정과 공작기계 537

20.1 절삭가공과 부품 형상 537
20.2 선삭과 관련 공정 540
20.3 드릴링과 관련 공정 549
20.4 밀링 553
20.5 머시닝센터와 터닝센터 560
20.6 기타 절삭가공 공정들 563
20.7 특수한 형상을 위한 절삭가공 공정들 567
20.8 고속가공 575

제21장 절삭공구 기술 581

21.1 공구 수명 582
21.2 공구재료 588
21.3 공구형상 597
21.4 절삭유 606

제22장 절삭가공의 경제성 615

22.1 절삭성 615
22.2 공차와 표면정도 618
22.3 절삭조건의 선정 622
22.4 절삭가공 부품을 고려한 설계 628

제23장 연삭과 기타 연마공정 635

23.1 연삭 636
23.2 기타 연마공정 652

제24장 특수가공과 열적 절삭공정 659

24.1 기계적 에너지 공정 660
24.2 전기화학 공정 664
24.3 열에너지 공정 668
24.4 화학가공 676
24.5 특수가공 적용 시 고려 사항 682

제VII부 공업재료 689
제25장 금속의 열처리 691

25.1 아닐링 692
25.2 강의 마르텐사이트 형성 692
25.3 석출경화 696
25.4 표면경화 698
25.5 열처리 방법과 장비 699

제26장 표면 공정 작업 703

26.1 산업적 청정 공정 704
26.2 확산법과 이온 주입법 708
26.3 도금과 관련 공정들 710
26.4 변환코팅 714
26.5 증착 공정 716
26.6 유기코팅 722
26.7 법랑에나멜링과 기타 세라믹 코팅 724
26.8 열적 기계적 코팅 공정 725

제VIII부 접합과 조립 공정 731
제27장 용접의 기초 733

27.1 용접기술의 개요 735
27.2 용접 접합부 737
27.3 용접의 물리학 740
27.4 융합용접 접합부의 특징 744

제28장 용접 공정 749

28.1 아크용접 749
28.2 저항용접 760
28.3 산소연료가스용접 767
28.4 기타 융접 공정 771
28.5 고상용접 773
28.6 용접품질 779
28.7 용접성 783
28.8 용접에서의 설계 고려사항 784

제29장 경납접, 연납접 및 접착제 접합 791

29.1 경납접 792
29.2 연납접 797
29.3 접착제 접합 801

제30장 기계적 조립 809

30.1 나사체결구 810
30.2 리벳과 아일릿 816
30.3 간섭박음에 의한 조립법 817
30.4 기타 기계적 체결 방법 820
30.5 몰딩삽입구와 복합체결구 821
30.6 조립성 감안 설계 822

제IX부 특수 가공 및 조립 공정 829
제31장 급속조형 831

31.1 급속조형의 기초 832
31.2 급속조형 기술 833
31.3 급속조형 기술의 응용 841

제32장 반도체 공정 847

32.1 반도체 공정의 개요 847
32.2 실리콘 공정 851
32.3 리소그래피 855
32.4 적층 공정 859
32.5 반도체 공정단계의 통합 866
32.6 IC 패키징 868
32.7 반도체 공정의 수율 872

제33장 전자 조립과 패키징 879

33.1 전자 패키징 879
33.2 인쇄회로기판 881
33.3 PCB 조립 889
33.4 표면실장 기술 893
33.5 전기 커넥터 기술 897

제34장 마이크로 제조 및 나노 제조기술 903

34.1 마이크로시스템 제품 904
34.2 마이크로 제조공정 909
34.3 나노 기술 제품 918
34.4 나노과학 입문 921
34.5 나노 제조공정 924

제X부 제조시스템 935
제35장 제조시스템을 위한 자동화 기술 937

35.1 자동화 기초 938
35.2 자동화를 위한 하드웨어 구성요소 941
35.3 컴퓨터 수치제어 945
35.4 산업 로봇공학 958

제36장 통합생산시스템 969

36.1 자재취급 969
36.2 생산라인의 기초 972
36.3 수동조립라인 974
36.4 자동생산라인 978
36.5 셀방식 제조 983
36.6 유연생산시스템과 유연생산셀 987
36.7 컴퓨터통합생산 991

제XI부 제조지원시스템 997
제37장 제조공학 999

37.1 공정계획 1000
37.2 문제해결 및 지속적 개선 1007
37.3 동시공학과 제조성 감안설계 1008

제38장 생산계획 및 관리 1013

38.l 총괄생산계획 및 기준생산계획 1014
38.2 재고관리 1016
38.3 자재소요계획 및 생산능력계획 1020
38.4 JIT와 린 생산 1023
38.5 제조현장관리 1026

제39장 품질관리와 검사 1033

39.1 제품품질 1033
39.2 공정능력과 공차 1034
39.3 통계적 공정관리 1036
39.4 제조업에서의 품질 프로그램 1041
39.5 검사의 원리 1047
39.6 최신 검사 기술 1049

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머리말

본 “현대제조공학” 은 기계공학, 산업공학, 생산공학 관련 학과의 2학년 학생들이 제조공학을 한학기 혹은 두학기에 걸쳐 학습할 수 있도록 저술되었다. 본 교재는 공업 재료에 대한 부분을 담고 있으므로, 또한 재료의 가공분야를 강조하는 재료공학 과목에서 사용될 수 있다. 아울러 관련 분야의 기술 교육 프로그램에도 사용될 수 있다. 본 교재에 수록된 내용의 대부분(약 65%)은 제조공정에 관한 내용이나, 공업재료와 생산시스템에 대한 전반적인 내용도 포함하고 있다. 재료, 공정 및 시스템은 현대 제조공정을 구성하는 기본 요소이며, 본 교재에서는 각각의 요소를 광범위하게 다루고 있다.

교재의 저술 방향
본 교재의 이전 판을 포함하여 본 개정판에서도 저자는 “현대적”이고 “정량적”인 제조 공정을 다루고자 하였다. “현대적”이라는 것은 본 교재가 (1) 기본 공업 재료 (금속, 세라믹, 폴리머, 복합체)에 대해 균형 있게 다루고 있으며, (2) 오랫동안 사용되고 개선된 전통적인 제조공정 외에 최근 개발된 제조 공정을 포함하고 있으며, (3) 전자 소자의 제조공정에 대해 포괄적으로 소개하고 있음을 의미한다. 제조공학과 관련된 타 교재의 경우 최근 수십 년 동안 그 응용과 가공 공정이 비약적으로 발전한 비금속 공업재료에 대한 소개보다는 금속 재료와 이의 가공공정에 대해 강조하고 있으며, 최근 십년간 상업적 중요성 및 관련 산업이 비약적으로 발전하고 있는 전자 소자의 제조 공정에 대해 충분한 설명이 포함되어 있지 않다.
“정량적” 이라는 것은 본 교재에서 제조 과정의 과학성을 강조하면서, 다른 교재에 비해 수학적 모델과 정량적인 연습문제(각 장의 끝)를 더 많이 제공하고 있다는 것을 의미한다. 특히 일부 공정에 대해서는 정량적인 해석을 처음 시도한 교재라 할 수 있다.

역자 머리말

현대생산제조공학은 기계/메카트로닉스/산업/생산 등의 공학 분야를 전공하기 위해 가장 필수적인 학문으로서 생산제조의 재료, 공정, 시스템에 관련된 내용을 다루고 있다. 생산제조공학을 다루는 서적들은 현재 많이 출간되어 있으며, 나름대로의 특징을 가지고 있다. 그중 Mikell P. Groover의‘현대제조공학 4판(Principles of Modern Manufacturing 4th. edition)’은 생산제조공학의 기본적인 개념부터 최근 반도체기술, 신소재기술 등에 이르기까지 전반적인 내용을 매우 체계적으로 다루고 있다. 본 교재의 명칭에서‘현대’라는 용어는 다른 교재에 비하여 좀 더 현대적이고 정량적인 내용을 다루고 있다는 의미이고, 여기서‘정량적’이라는 용어는 생산제조에 관련된 메커니즘을 과학적 혹은 공학적인 수식과 연계하여 본문의 예제와 복습문제를 다루었다는 것을 뜻한다.

각 장의 도입부에는 장의 학습개요, 용어의 정의가 서술되어 있고, 내용에 따라 해당되는 제조의 역사적 고찰, 응용분야 등을 기술하고, DVD 비디오클립을 추가하여 독자의 흥미와 관심을 높이도록 하였다. 아울러 각 장에서 학습하여야 하는 목표를 제시하여 학습자에게 학습 동기를 부여하고, 각 장의 끝부분에는 참고문헌 및 각 장에서 학습한 내용에 대한 복습문제 및 객관식문제를 다루어 본문에서 학습한 내용을 다시 정리하고 응용할 수 있도록 하였다.

이 책의 원서는 모두 39장으로 구성되어 있고, 본 교재도 원서의 내용에 따라 충실하게 번역되어 있으므로 교재의 내용이 너무 방대하여 한 학기에 이를 소화하기에는 많은 무리가 있을 것으로 예상된다. 따라서 공학 분야에 따라 학습내용이 다르겠지만, 한 학기 분량에 맞추어 학습한다면 생산제조의 기본적인 내용을 공부하는 것이 바람직할 것이다. 참고로 현재 출간된 기계공작법 혹은 제조공학 관련 서적과 달리 본 책에 추가된 내용은 반도체공정, 고분자와 복합재료 등의 신소재공정, 급속조형 기술 등에 관련된 공정과 시스템 등이다.

이 책에서는 편집 체제를 원서와 동일하게 하여 원서의 취지를 살릴 수 있도록 하였으며, 또한 번역 과정에서 원저자의 참뜻이 그대로 전달되도록 하고, 초심자들이 쉽게 이해할 수 있도록 노력하였다. 아울러 전문 용어를 알기 쉬운 용어로 번역하고, 문장도 최대한 쉽게 설명할 수 있도록 번역에 신중을 기하였으나 번역과정에서 약간의 오류가 있을 수 있으므로 독자들의 넓은 아량을 부탁드리며, 이러한 오류는 지속적으로 보완할 것을 약속드린다. 아무쪼록 이 책이 독자들의 생산제조공학을 이해하는 데 좋은 길잡이가 되기를 기원하는 바이다.

2012년 8월
옮긴이 일동