《工程實訓A》課程教學大綱

英文課名：Engineering Training A

學 時：6周

學 分：6學分

先修課程：工程圖學

适用專業：高職

一、課程性質與任務

工程實訓課程是高職數控專業重要的實踐教學技術基礎課之一。本課程主要内容是基本制造技術實訓、現代制造技術實訓、數控電火花線切割、電火花成形、快速成型技術、柔性制造系統、機器人、氣動綜合實訓、CAN總線。通過本課程學習，要求學生能對制造活動有一個整體的、全貌的了解與把握。要求學生掌握機械制造基本加工、現代加工的設備操作、零件制作和基本工藝方法，完成工程基本訓練；并經過技術綜合和工程創新的實訓，培養工程素質、工程實踐能力和創新意識，提高學生自主學習和獨立工作能力；初步具備解決現場工藝問題的能力；了解當今先進制造技術和先進制造模式的發展概況，初步具備對制造系統、制造模式選擇決策的能力；引導學生樹立創新意識和終身學習意識，培養學生從事新工藝、新技術設計開發的初步創新能力；為後續專業課學習及從事工裝設備、機電産品、儀器儀表的設計、制造、維修及科學研究工作奠定基礎。

二、教學目标

通過本課程的教學，使學生具備以下能力：

1.了解機械制造的一般過程和基本工藝知識，熟悉機械零件的常用加工方法及其所用設備的工作原理及典型結構，具有選擇零件加工方法及其所用設備、工夾量具的使用能力以及安全操作技術能力；了解和掌握現代先進制造技術的基本理論、加工手段和加工工藝過程，掌握現代先進制造技術的操作技能，建立現代制造工程的概念。

2．對簡單零件初步具有進行工藝分析和選擇加工方法的能力，在主要工種上應具有獨立完成簡單零件加工的實踐能力；增強學生的工程實踐能力，培養勞動觀點、創新精神和理論聯系實際的科學作風，初步建立安全、質量、環保、協作、責任、管理、經濟、競争、市場、創新等工程意識，提高學生的綜合素質，培養學生的創新意識和創新能力，為後續課的學習奠定基礎。

3．通過對先進制造技術設備的了解及訓練，掌握綜合技術的基本應用和工程概念理解，拓寬視野和思維，達到培養工程意識的訓練目的。

4.通過業餘時間進行創新産品的設計、制作，進一步培養學生的基礎知識和操作技能綜合運用能力，了解工程産品研發過程；激發學生潛能，培養創新意識和創新能力；提高學生自主學習和獨立工作能力。

三、教學方法

本課程以實訓現場講授、演示、指導、理論答疑、多媒體課件、創新實訓（選修）等教學手段和形式完成課程教學任務。

四、教學内容

第一部分 基礎制造技術實訓

（一）實訓項目名稱：普通車削（支持教學目标：1、2、4 建議5天）

講授主要内容包括：

1.特點及加工範圍、切削用量的選擇。

2.卧式車床的結構、傳動路線、用途及型号定義、安全操作規程。

3.車刀的種類、用途，刀具材料，車刀組成及車刀角度，車刀安裝與刃磨。

4.機床附件（四爪卡盤、花盤、跟刀架、中心架、芯軸及彎闆）。

5.工件的裝夾方法。

6.車外圓、端面、台階、車槽、切斷、車圓錐。

7.綜合練習：加工一個具有外圓、端面、凹槽、錐面等特征的零件。

8.載貨小車車軸的加工

9.創新制作

要求學生：

1.了解車削加工的工藝特點及加工範圍。

2.了解零件加工精度，切削用量與加工經濟性的相互關系。

3.熟悉卧式車床的名稱，主要組成部分及其作用，并能正确操作。

4.熟悉常用車刀的組成和結構、車刀的主要角度及其對切削加工過程的影響。了解對刀具材料性能的要求和常用刀具材料。

5.掌握常用量具的正确使用方法。

6.掌握車削加工的基本方法和操作技能，能夠獨立完成常見形面的加工，熟悉其基本工藝過程；并能按實訓件圖紙的技術要求正确、合理地選擇工、夾、量具及制訂簡單的加工工藝。

7.加工載貨小車車軸

8.熟悉并嚴格遵守安全操作規程。

（二）鉗工（支持教學目标：1、2、4 建議2.5天）

講授主要内容包括：

1.鉗工概述、鉗工工作内容，常用工具、量具的名稱及使用。

2.劃線工具和劃線基準；鋸割操作及手鋸結構與使用。

3.锉刀材料、組成、種類與選用，锉削方法。4.鑽床的種類與結構，鑽頭及夾具；擴孔工

具，擴孔應用與精度；安全操作規程。

5．裝配與拆卸：裝配的主要形式；裝配種類

與裝配方法；裝配單元系統圖；典型裝配方法。

6.學生操作加工方錘。

要求學生：

1.了解鉗工工作在零件加工、機械裝配、維修中的作用、特點及應用。

2.熟悉并能獨立地選用劃線、鋸割、锉削、鑽孔、擴孔、鉸孔、攻螺紋與套螺紋、等加工的工具、量具、夾具和其它附件。

3.了解鉗工的各項基本操作（劃線、鋸割、锉削、鑽孔、鉸孔、攻螺紋與套螺紋、）；能夠根據圖紙要求，合理地選擇鉗工工藝和工卡量具，獨立地完成較簡單零件的加工制作。

4.初步建立機器生産工藝過程的概念，從讀圖、零件制造至機器裝配、調試，有一較完整的認識。

5.方錘加工。

6．裝配載貨小車。

7．了解鉗工的新工藝、新技術的應用。

8．創新設計制作（内容自選）。

9.熟悉并嚴格遵守安全操作規程。

(三）銑（刨、磨）（支持教學目标：1、2、4 建議3天）

講授主要内容包括：

1. 銑削加工

（1）銑削概述：銑削特點、加工範圍和銑削運動等。

（2）銑床的種類和型号及用途。

（3）銑刀的材料、種類及用途。

（4）立式銑床的加工方法及其應用。

（5）遊标卡尺、深度尺、高度尺的使用方法及适用範圍。

（6）銑削工藝要求和公差範圍的控制。

（7）安全技術操作規程。

（8）平面、台階面和溝槽的銑削方法。

2. 刨削加工

（1）刨削基本概念和适用範圍。

（2）刨床的型号組成。

3. 磨削加工

（1）磨削加工的基本概念及加工範圍。

（2）磨床的型号組成。

要求學生：

1. 銑削加工

（1）熟悉銑削加工的基本知識；銑削加工的基本工藝特點及應用。

（2）熟悉立式升降台銑床型号、主要組成部分名稱、運動及其作用。

（3）了解卧式萬能銑床。

（4）熟悉銑刀的材料、種類和用途。

（5）掌握立式升降台銑床的使用方法。

（6）掌握銑床常用量具的使用方法。

（7）熟悉并嚴格遵守安全操作規程。

（8）獨立操作銑床銑削平面、台階和溝槽。

（9）學生自主設計零件并進行銑削加工。

（10）銑削載貨小車車箱，保證加工零件的精度。

2. 刨削加工

（1）了解刨削的加工範圍和特點。

（2）了解刨削的運動。

（3）認識刨床的型号。

3. 磨削加工

（1）了解磨削的加工範圍和特點。

（2）了解磨削的運動。

（3）認識磨床的型号。

（四）熱加工（支持教學目标：1、2、4 建議3天）

講授主要内容包括：

1. 鑄造：

   （1）概述 ：鑄造的特點、方法及應用；手工砂型鑄造的工藝過程 ；型砂和芯砂應具備的性能、型砂和芯砂的組成、型砂和芯砂的制備；常見特種鑄造方法簡介；鑄造生産安全。

   （2）整模造型。

   （3）分模造型及造芯。

（4）挖砂造型。

要求學生

（1）熟悉鑄造生産的工藝過程、特點及應用。

（2）熟悉砂型鑄造的主要造型方法的工藝過程、特點及應用，掌握手工兩箱造型的操作技能。

（3）了解常見特種鑄造方法的工藝流程。

（4）熟悉型砂（芯砂）的組成、各組成成分的作用，對型砂（芯砂）性能要求及制備過程。

（6）了解常見型砂鑄造的鑄件缺陷。

（7）了解鑄造生産安全技術、環境保護。

2、焊接

（1）焊接方法分類、原理、特點及應用。

（2）手工電弧焊、氣焊與氣割、等離子切割、氣體保護焊。

要求學生

（1）熟悉焊接方法分類、原理、特點及應用。

（2）熟悉手工電弧焊所用設備、工作原理及應用，電焊條的組成及作用。

（3）熟悉手弧焊的焊接規範，常見接頭型式、坡口型式、焊接位置。

（4）掌握手弧焊操作方法。

（5）了解氣割和等離子切割原理和切割過程。

（6）了解焊接件常見缺陷及其檢驗方法。

（7）熟悉焊接安全操作規程。

3.鍛壓

以教師演示、講解、參觀為主，使學生鍛壓生産過程有一個初步的了解，了解鍛壓生産在機械制造生産中的地位及重要性。

第二部分 先進制造技術實訓

（一）數控車削（支持教學目标：1、2、3、4 建議5天）

講授主要内容包括：

1.基礎理論教學内容

（1）數控車加工工藝的制定。

（2）數控車機床坐标系工件坐标系的設定。

（3）數控車中通用零件手工編程。

（4）數控車較複雜零件的手工編程。

2.CAD/CAM技術

（1）零件圖形的繪制。

（2）刀具加工軌迹的生成。

（3）數控車通用零件自動編程加工程序的生成。

3.數控車加工操作

（1）數控車床的加工原理、結構、組成和安全操作規程。

（2）數控車床的操作面闆功能。

（3）刀具偏置值的設定。

（4）載貨小車車輪的圖紙及工藝分析

（5）載貨小車車輪的編程和加工制作。

4.創新設計

學生自主創新，在電腦上模拟仿真加工。

要求學生：

（1）熟悉并嚴格遵守安全操作規程。

（2）掌握數控車床編程和操作的基本方法。

（3）能夠獨立地完成一般零件圖紙和工藝的分析。

（4）能夠按要求對一般零件進行工藝設計（包括刀具選擇和設定）及程序編寫和加工制作。

（5）基本掌握數控加工工藝安排、工步劃分、軌迹計算、程序編制和零件加工全過程。

（二）數控銑削（支持教學目标：1、2、3、4 建議5天）

講授主要内容包括：

1.數控銑編程軟件的使用。

（1）造型：線圖、面圖、三維實體造型。

（2）生成刀具軌迹。

（3）生成加工程序。

2. 載貨小車車頭的程序制作。

(1) 車頭的設計造型。

（2）根據車頭的加工工藝生成刀具軌迹。

（3）根據刀具軌迹生成車頭的加工程序。

3.數控銑床概述。

（1）數控銑床的簡介。

（2）數控系統面闆操作。

（3）伺服系統面闆操作。

4．數控銑床的對刀過程。

（1）刀具的使用及更換。

（2）對刀方法，對刀精度對零件加工的影響。要求學生：

1.掌握數控銑編程軟件的一般操作。

2．能夠獨立設計中等複雜程度的零件，并根據實際加工參數生成刀具軌迹，仿真及生成加工程序。

3.掌握數控銑床的一般加工操作過程。

4.掌握數控銑床的對刀過程。

5. 載貨小車車頭的加工：車頭程序的傳輸及校驗、車頭的加工（盤銑刀銑削端面、立銑刀銑削輪廓、鍵槽銑刀銑削側面車窗、鍵槽銑刀銑削正面車窗）。

6.創新設計：正面車燈、進氣栅等其他創新設計，創新部分生成程序并加工。

（三）數控電火花線切割（支持教學目标：1、3 建議 0.5 天）

講授主要内容包括：

1.數控電火花線切割加工機床的基本理論

(1)數控電火花線切割加工機床的産生、發展、加工範圍及加工特點。

(2)數控電火花線切割加工機床的分類、電加工工作原理和機床結構。

(3)數控電火花線切割加工機床的坐标系的确立。

2.數控電火花線切割加工機床加工程序的編制

(1)手工編程，程序代碼格式和代碼構成。

(2)自動編程，利用自動編程軟件進行繪制加工圖形，形成加工軌迹和數控代碼程序。

(3)數控程序的數據傳輸過程。

3.數控電火花線切割加工機床的操作

(1)數控系統的操作使用，機床操作面闆的操作使用，手控盒的操作使用。

(2)工、夾、量具的使用，電極絲的安裝和運絲機構的調整，工藝過程的控制。

4.學生自主創新設計并加工

要求學生：

1．掌握數控電火花線切割及電火花成形的加工原理，工藝特點和應用範圍，能夠正确、靈活應用加工方法。

2．掌握數控電火花線切割和電火花成形機床數控程序的手工編制方法和輸入方法。掌握自動編程和數據傳輸的過程。

3．掌握數控電火花線切割和電火花成形加工機床數控系統、機床操作面闆的使用、手控盒的使用、運絲機構的調整和加工工件的操作技能。

4．熟悉加工設備的基本操作方法及安全操作規程，并嚴格遵守安全操作規程。

5．教學過程中要安排設計件的加工和創新的教學内容。要使學生能夠自己發現問題、分析問題和解決問題。

（四）快速成型制造技術訓練（支持教學目标：1、3 建議 0.5 天）

講授主要内容包括：

1、理論講述

1）概述（快速成型的産生、發展及現狀）

2）快速成型原理；

3）快速成型種類及個自的優缺點；

4）快速成型的工藝過程；

5）快速成型的應用領域；

2、分組講解快速成型設備操作和軟件的使用

1）快速成型設備的組成及工作原理；

2）介紹操作使用快速成型設備所用到的軟件（aurora與cark）；

要求學生：

1.能夠了解快速成型設備的使用、有關成型

參數的含意及設定。

1）成型一個用時少的原型工件；

2）去除支承；

3）在成型過程中解答學生提出的問題；

2.使學生了解快速成型加工的全部工藝過

程，對快速成型從理性認識上升到感性認識。

第三部分 智能控制技術實訓

（一）機器人創新訓練（支持教學目标：3 建議1 天）

講授主要内容包括：

1.機器人的基本理論：機器人的産生、發展及應用；機器人的工作原理、結構及連接和檢測；利用程序講解傳感器的用途及其電路處理。

2.機器人程序編制：利用流程圖語言進行程序編制；利用C語言或彙編語言進行程序編制。

3.機器人的操作：将機器人與計算機連接起來（用串口連接線），進行程序下載、運行調試，讓機器人感知外界環境。

要求學生：

1.掌握機器人的基本理論及各類傳感器的用途。

2.掌握機器人操作面闆的使用方法和檢測。

3.了解流程圖、C語言或彙編語言編程方法和數據傳輸過程。

4.利用傳感器進行機器人項目設計及賦予機器人智慧實現項目。

5.教學過程根據學生的實際情況進行有淺入深的項目訓練（例如各具特色的機器人競賽），使學生能夠自己進行項目設計，增強創新意識實現創新。

設計→編制程序→運行調試。

6.進行項目設計：任務分析→準備活動→方案。讓學生獨立設計項目。

（二）氣動綜合訓練（支持教學目标：1、3， 建議 0.5 天）

講授主要内容包括：

本課程由三大部分組成，手動-電控回路實訓項目、PLC控制實訓項目、計算機控制實訓項目，每個項目相對獨立完整。

1.熟悉氣動元器件的組成：空氣壓縮機，空氣過濾、減壓、油霧器三聯件，減壓閥，手動換向閥，電磁換向閥，氣控換向閥，行程閥，單向節流閥、快速排氣閥，或門型梭閥，單作用氣缸，雙作用氣缸。

2.電氣控制器件的組成：電氣控制器件配備：PLC可編程序控制器，PLC電氣控制輸入單元，PLC電氣控制輸出單元，繼電器控制單元，行程開關。

3.手動—電控回路實訓項目：基本邏輯回路，換向回路，有記憶作用的換向回路，差壓回路，單往複運動回路、連續往複運動回路，手操作回路，數回路，沖回路，速度控制回路，序動作回路，快速排氣閥應用回路，或門型梭閥的應用回路，三缸聯動回路。

4.PLC控制實訓項目

(1) 繪制PLC控制的實訓原理圖。

(2) 按照PLC控制的實訓原理圖進行各個氣動元件的組裝。

(3) 電磁換向閥、行程開關及各種氣動元器件的基本使用實踐。

(4) PLC控制實訓的設計和安裝實踐。

(5)計算機控制實訓項目。

5.創新項目

手動、電控回路實訓、PLC控制實訓、計算機控制實訓。

要求學生：

1.了解和掌握氣動元件的結構、氣動回路的控制原理及設計方法等。以及掌握PLC可編程序控制器的功能，控制原理及編程技巧等。

2.通過實訓，提高學生的實踐動手、自主設計以及分析問題、解決問題的能力，培養學生學習與掌握新知識、新技能的能力。

3.為學生對專業課程的進一步學習打下良好基礎。

（三）CAN總線（支持教學目标：3 建議0.5天）

講授主要内容包括：

（1）CAN-bus的基本理論：iCAN功能模塊介紹、CANalyst-Ⅱ分析儀、CANET-E接口卡介紹、iCAN實驗相關執行部件介紹、iCAN實驗相關軟件介紹。

（2）iCAN協議基本理論：CAN應用層協議介紹，iCAN協議規範，iCAN模塊功能及基本原理。

（3）CAN-bus基礎通訊實驗：CANalyst-Ⅱ分析儀的自接收實驗、波特率設置實驗。

（4）iCAN功能模塊應用實驗：熟悉iCAN模塊功能，完成開關量輸入/輸出實驗、模拟量輸入/輸出實驗、熱電阻輸入、熱電偶輸入實驗。

（5）工業現場常用傳感器的基本理論：了解常用傳感器原理，掌握工業現場常用傳感器功能。

（6）基于ican教學開發平台，了解MCGS組态軟件的應用，實現快速構造和生成上位機監控系統的組态軟件系統。

要求學生：

（1）掌握CAN-bus網絡的基本協議、運行原理、設計步驟、高層協議及分布式控制系統設計。

（2）了解CAN-bus在多個行業的設計模型與成熟應用。

（3）了解MCGS組态軟件的應用，實現快速構造和生成上位機監控系統的組态軟件系統。

（4）熟悉iCAN模塊功能，完成開關量輸入/輸出實驗、模拟量輸入/輸出實驗、熱電阻輸入、熱電偶輸入實驗。

（5）培養學生的設計能力和創新能力，增強學生的工程意識。

（四）智慧工廠虛拟仿真（支持教學目标：1、3、4 建議2天）

講授的主要内容包括：

（1）智慧工廠的概念、虛拟仿真實驗的含義、基本組成、實現原理及控制架構。

（2）智慧工廠虛拟仿真軟件的使用方法。

（3）智慧工廠中各種虛拟實驗環境，完成各種預定的實驗項目。

（4）智慧工廠實際生産線系統的自動化和先進性、各工作單元的工作原理及工作過程。

（5）智慧工廠生産線設備的操作流程及方法。

（6）基于虛拟實驗環境中的實驗項目，在實際生産線上進行驗證。

（7）講解智慧化工廠生産線中各應用軟件的操作方法，生産工藝流程編輯方法。

要求學生：

（1）了解虛拟仿真實驗中設備管理信息、流程管理信息、物流管理信息、生産調度管理信息、生産過程數據信息等。

（2）基于虛拟現實仿真軟件掌握智慧工廠中各模塊實現的功能、實驗方法，完成虛拟仿真軟件中各種預定的實驗項目。

（3）熟悉生産線設備的基本操作方法及安全操作規程，并将虛拟仿真中的模拟實驗在生産線中進行驗證。

五、教材及主要參考書：

教材：

[1]《工程實訓》，毛志陽主編．北京：北京航空航天大學出版社，2015年第一版．

參考書：

[1]《機械制造工藝基礎》，傅水根主編．北京：清華大學出版社，2004．

[2]《數控技術》，楊有君主編．北京：機械工業出版社，2005．

[3]《金屬工藝學》，鄧文英編．北京：高等教育出版社，2000．

[4]《特種加工》，劉晉春主編．北京：機械工業出版社．1994．

[5]《先進制造技術》，張根保主編．重慶：重慶大學出版社，1996．

[6]《機械制造工藝基礎習題集》，張學政．北京：清華大學出版社,1999.

[7]《機械精度設計與檢測技術》，陳隆德、趙福令主編．北京：機械工業出版社，2000．

[8]《工程材料與成形工藝基礎學習指導》，溫建萍、劉子利主編．北京：化學工業出版社，2007．

六、考核辦法

學生實訓成績考核由三部份組成：

現場實訓（占70%）、基本理論考試（占20%）、實訓報告（占10%）。

課程組成員：李月晶、于舵、趙建闖、張卉、姜帆、龍哲、初少剛、龐在祥

執筆人：李月晶

修訂時間：2018年5月