《工程實訓D》課程教學大綱

英文課名：Engineering Training D

學 時：2周

學 分：2

先修課程：《工程圖學》

适用專業：電氣工程及其自動化專業，測控技術與儀器專業，自動化專業，工業設計專業，工業工程專業，高分子材料與工程專業，化學工程與工藝專業，制藥工程專業，環境工程專業，材料化學專業

一、課程性質與任務

本課程是一門實踐性的技術基礎課，是部分理科及非機類工科專業學生學習機械制造基本工藝方法，完成工程基本訓練，培養工程素質、工程實踐能力和創新精神的重要必修課程。通過本課程的學習，了解機械制造的一般過程；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、工夾量具的使用以及安全操作技術；了解機械制造的基本工藝知識。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。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、群體、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。通過對柔性制造、機器人等設備的了解，認識綜合技術的基本應用和工程概念理解，拓寬視野和思維。

二、教學目标

1．通過講解、示範演示和實踐操作使學生初步了解機械制造生産過程、機械零件的常用加工方法及其所用設備、工夾量具的使用以及安全操作技術，掌握相關專業術語、機械制造工藝基本知識；

2．基本了解工業系統發展、常用工程材料、工程管理規則等，建立工程中安全、環保、質量、成本、管理、經濟的基本理念。

3．了解現代先進制造技術、加工手段和加工工藝。

4．培養學生的初步操作技能，提高學生的工程實踐能力，在勞動觀念、創新意識、理論聯系實際的科學作風等方面，培養和鍛煉學生，提高學生的綜合素質，激發學生自主學習科學技術和探索工程領域奧秘的好奇心和興趣。

5．提高動手能力，培養學生工程意識、創新意識，自學能力和分析問題、解決問題的能力。

三、教學方法

本課程教學實訓現場講授、指導教師示範演示、指導、理論答疑和同學實際動手操作，創新實訓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）普通車削（支持教學目标：1、2、4、5， 建議1天）

講授主要内容：

1.車削加工特點及加工範圍、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。

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。

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.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、5， 建議1天）

講授主要内容：

1.鉗工概述：鉗工的基本概念、基本操作内容及安全技術操作規程。

2.鋸割、锉削操作要領及應用範圍。

3.劃線簡介。

4.鑽孔、擴孔、鉸孔簡介。

5.攻螺紋和套螺紋的概念及其加工工藝方法。

6.學生實際操作練習：锉削錘頭各平面。

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、裝配與拆卸等加工的工具、量具、夾具和其它附件。

3.初步掌握鉗工的各項基本操作（劃線、鋸割、锉削、鑽孔、攻螺紋與套螺紋），根據零件圖能獨立地加工簡單的零件。

4.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、5， 建議1天）

講授主要内容：

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）銑刀的種類及用途。

（4）立式銑床的加工方法及其應用。

（5）安全技術操作規程。

（6）銑平面和溝槽。

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）熟悉銑刀的材料、種類和用途。

（4）掌握立式升降台銑床的使用方法。

（5）熟悉并嚴格遵守安全操作規程。

（6）實際操作練習銑削平面和溝槽。

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（鑄鍛焊）（支持教學目标：1、2、4、5， 建議1天）

講授主要内容：

1.鑄造：

（1）概述：鑄造的特點、方法及應用；砂型鑄造的工藝過程、砂型的組成、模樣及芯盒。

（2）介紹型砂和芯砂，砂芯作用及制作方法。

（3）整模造型操作。

2.焊接：

（1）講解焊接、焊接接頭等概念。

（2）講解手工電弧焊。

（3）手弧焊平焊操作。

3.鍛造：

簡單介紹加工範圍及方法。

要求學生：

1.鑄造：

（1）了解鑄造生産的工藝過程、特點及應用。

（2）了解砂型鑄造的整模造型方法的工藝過程、特點及應用，并進行獨立操作。

（3）了解型砂、芯砂等造型材料的性能、組成及制備過程。

2.焊接：

（1）了解焊接方法的分類、特點及應用。

（2）了解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）了解手弧焊的焊接規範，常見接頭型式、坡口型式。

第二部分 先進制造技術實訓

（一）數控車（支持教學目标：1、2、3、4、5， 建議1天）

講授主要内容包括：

1.示範、講解數控車削常見形面的加工方法及工藝要求等。

2.介紹、演示數控車的基本操作。

3.專題講座： CAD/CAM技術。

4.指導學生完成給定毛坯零件的編程與制作。

5.教師實時指導學生創新設計及制作。

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.能夠根據圖紙要求，獨立地完成較簡單零件的編程設計和加工制作。

4.初步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（支持教學目标：1、2、3、4、5， 建議1天）

1.數控銑編程方法（支持教學目标：建議 0.5 天）

講授主要内容包括：

數控銑自動編程軟件的應用。

(1) 零件的造型設計。

（2）根據零件的加工工藝生成刀具軌迹。

（3）根據刀具軌迹生成加工程序。

（4）一般零件的設計、造型及加工仿真。

要求學生：掌握自動編程軟件的基本使用，能夠設計簡單零件，并生成刀具軌迹，仿真及加工程序。

2.數控銑床的實際操作（支持教學目标：建議 0.5天）

講授的主要内容包括：

數控銑床概述。

（1）數控系統面闆操作。

（2）伺服系統面闆操作。

（3）對刀方法介紹。

要求學生：

（1）掌握數控銑床的一般加工操作過程。

（2）了解數控銑床的對刀過程。

（三）數控電火花線切割（支持教學目标：1、2、3、4、5， 建議0.5天）

講授主要内容：

1.講解數控電火花線切割加工程序編制方法。

2.學生進行任意圖形的創新設計及自動編程、機床操作加工及制作，教師實時指導。

要求學生：

1.掌握數控電火花線切割的加工原理，工藝特點和應用範圍，能夠正确、靈活應用此加工方法。

2.掌握數控電火花線切割機床數控程序的編制方法和輸入方法。

3.熟悉加工設備的基本操作方法及安全操作規程。

（四）快速成型（支持教學目标：1、2、3、4、5， 建議0.5天）

講授主要内容：

1.理論

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.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）；

3.實際操作

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；

要求學生：

1）了解快速成型設備的使用、有關成型參數的含意及設定。

2）了解成型的全部工藝過程，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（支持教學目标：3、4、5， 建議3天）

（一）機器人創新訓練（支持教學目标：3、4、5， 建議1天）

1．教學要求

（1）了解機器人的基本理論及各類傳感器的用途。

（2）了解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。

2．教學内容

（1）機器人概述：機器人産生、發展及應用；機器人的結構、工作原理及傳感器連接和檢測。

（2）機器人程序編制：利用C語言流程圖進行編制；利用 C語言進行編制。

（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，人機器人感知外界環境。

（4）利用傳感器賦予機器人智慧實現項目設計：任務分析→準備活動→方案設計→編制程序→運行調試。

（二）氣動綜合訓練（支持教學目标：3、4、5， 建議0.5天）

講授主要内容：

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。

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、4、5， 建議0.5天）

講授主要内容：

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：3、4、5， 建議1天）

講授的主要内容：

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。

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

1．使用的教材

[1] 毛志陽. 機械工程實訓. 北京: 清華大學出版社, 2009.

[2] 長春工業大學金工教研室. 機械類實訓報告分冊. 2002.6.

2．主要參考書

[1] 鄧文英. 金屬工藝學（上、下冊, 第四版. 北京: 高等教育出版社, 2000.

[2] 楊有君. 數控技術（國家級十五規劃教材）. 北京: 機械工業出版社, 2005.9.

[3] 傅水根. 機械制造工藝基礎. 北京: 清華大學出版社, 2004.

[4] 溫建萍. 工程材料與成形工藝基礎學習指導. 北京:化學工業出版社,2007.

[5] 馮小軍，邱川弘，程毓.快速制造技術. 北京: 機械工業出版社,2004.

六、考核辦法

1．實訓報告（占20%）

2．實訓操作考核成績（占80%）

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：趙建闖

修訂時間：2018年5月