本书是根据普通高等学校机械基础课程教学指导分委员会对工程训练实践教学环节的要求,结合工程训练课程改革的实践、国内外高等工程教育发展状况,并借鉴国内同类课程的经验编写而成。
本书内容突出工程训练在专业工程教育认证中的重要作用,突出对学生工程素质和创新思维的培养,以提升学生的工程实践能力、解决复杂工程问题的能力,突出工程应用。本书力求实用,图文并茂地展现工程训练的教育性、真实性、创新性和完整性,为学生后续课程的学习起到指导和引领作用。
本书可作为普通高等院校工科专业本科工程训练课程的教学用书,也可供高职、高专、成人高校相关专业选用,还可作为企业培训和相关技术人员的参考用书。
工程训练是普通高等院校本科教学中重要的基础实践教学环节,作为一门实践性、基础性和通识性的工程实践教学课程,其对整个毕业要求有强支撑作用,特别是对工程教育认证指标体系中的工程与社会、职业规范等方面的达成性评价是不可缺少的。它以实际工业环境为背景,以产品全生命周期为主线,让学生了解工业过程和体验工程文化,进而锻炼学生的实践能力,培养学生的工程素养。
本书为机械类等工科专业的工程训练教材,以培养应用型高级工程技术人才为目标,并结合实践教学的特点编写而成。本书包含热处理、铸造、锻造、钳工、焊接、车削、铣削、磨削等传统制造工艺,也包含数控加工、激光加工、3D打印等先进制造工艺,并针对学生工程训练各类大赛进行了拓展,通过综合创新、复杂工程问题等内容加大了课程的深度和难度,力求使本书内容突出综合性、实践性、科学性和先进性。
本书紧密结合工程教育专业认证,以提升学生工程能力与工程素养为核心。每章有明确的基本知识、技能、安全操作规程要求、实用的教学内容、相应实例和实习报告等,内容丰富,层次清晰,便于组织教学。本书首先从工程教育认证的要求出发,明确工程训练的总体教学任务,并使用单独章节强调生产安全;然后分章节讲解工程训练中的各项基础知识、基本操作、基本技能;后通过复杂工程问题和创新综合训练对所学内容进行综合应用,让学生初步建立机械制造生产过程的思维,接受工程师职业道德和工程行为规范训练。
本书由山东交通学院工程训练中心、机械工程学院机制教研室组织编写,编写人员有陈晓晖(工程训练实习报告)、刘爱华(第1、2、14~17章)、陈正洪(第4、13章)、王辉(第8、11章)、张书品(第5、7章)、刘子武(第6、9章)、刘海燕(第12章)、刘浩然(第3、10章),苗秋华、赵传生整理了大量的图片和资料。参加编写的还有朱延勇、晁鲁强、庄圳生、邴文法、马玉龙、姜武杰、宋淑慧、景艳。全书由刘爱华、陈晓晖统稿,由国兴玉教授主审。本书在编写过程中得到了山东交通学院工程训练中心领导和老师的大力支持,在此深表谢意。在本书的编写过程中,编者参考了许多相关的教材和资料,在此对这些文献的作者表示感谢。
由于编者水平所限,书中难免存在错误和不妥之处,恳请读者批评指正。
编者
前言
第1章OBE教育理念对工程师的工程
素养要求与工程训练1
11OBE教育理念与工程训练1
12工程师的工程素养2
121工程师的职业素养2
122现代工程意识2
13课程的目的、任务和教学内容3
131工程训练的目的3
132工程训练的任务4
133工程训练的教学内容4
第2章企业常见生产事故防治与工程
训练安全教育5
21企业常见生产事故防治5
211电气安全事故防治5
212机械伤害事故防治7
213火灾爆炸事故防治8
22工程训练安全教育9
23工程训练守则10
231纪律守则10
232安全纪律守则10
第3章工程材料及热处理11
31机械工程材料的分类及应用11
311常用钢铁材料简介12
312钢铁材料现场鉴别方法13
313有色金属材料15
32金属材料的性能16
321物理化学性能16
322力学性能17
33金属材料的热处理18
331退火与正火19
332淬火与回火19
333表面热处理21
第4章切削加工技术23
41切削加工基本知识23
411切削加工概述23
412切削用量三要素25
413刀具材料及其几何角度26
414常用切削加工机床30
415常用切削加工步骤32
42切削加工质量评价及常用工具35
421零件(切削)加工质量36
422零件(切削)加工质量检测
方法39
423常用量具40
第5章铸造48
51概述49
52砂型铸造的方法与基本操作49
521铸型的组成和作用49
522造型、制芯与合型50
523熔炼和浇注55
524落砂与清理56
53铸造工艺设计56
531分型面的选择56
532浇冒口系统56
533工艺参数57
54特种铸造58
541熔模铸造58
542金属型铸造58
543压力铸造58
544离心铸造59
55常见铸造缺陷60
第6章锻压成形62
61概述63
611锻压成形的主要方法63
612锻压成形的加工特点64
62坯料加热与锻件冷却64
621坯料加热64
622锻件冷却65
63锻造66
631自由锻66
632模锻69
633胎模锻70
64板料冲压71
641压力机71
642冲模72
643板料冲压工艺和基本操作73
第7章焊接76
71概述77
72焊条电弧焊77
721焊条电弧焊的设备78
722焊条79
723焊条电弧焊工艺81
724焊条电弧焊操作82
73气焊与气割83
731气焊83
732气割85
74其他焊接方法86
741埋弧焊86
742气体保护焊87
743电阻焊88
744钎焊89
75焊接质量及控制90
751焊接缺陷及控制90
752焊接应力及变形91
第8章车削加工92
81概述93
82车床94
821车床的主要组成和用途94
822车床的传动96
83车刀及其装夹97
831车刀的种类及用途97
832车刀的结构组成及材料97
833车刀的装夹98
84工件安装98
841自定心卡盘安装工件98
842单动卡盘安装工件99
843安装工件99
844中心架和跟刀架的应用100
845心轴安装工件101
846花盘安装工件101
85车床操作要点102
851正确使用刻度盘102
852粗车和精车102
853对刀和试切103
86车削的基本加工方式103
861车外圆103
862车端面104
863车台阶105
864切槽与切断105
865车圆锥106
866成形面加工107
867孔加工108
868车螺纹109
869滚花109
87车床的操作步骤110
88车削训练实例111
第9章铣削加工113
91铣削加工概述114
92铣床及其附件115
93铣刀及其装夹118
931铣刀118
932铣刀的装夹119
94工件安装119
941用附件装夹119
942用专用夹具装夹120
943用组合夹具装夹120
95铣削的基本加工方式及操作120
951铣平面120
952铣斜面122
953铣沟槽123
954齿轮齿面加工124
96铣削加工实例127
第10章磨削加工129
101磨削概述130
102磨床131
1021外圆磨床131
1022内圆磨床132
1023平面磨床132
103砂轮133
1031砂轮133
1032砂轮的安装、平衡和修整134
104磨削的基本加工方式及操作135
1041外圆磨削135
1042内圆磨削136
1043平面磨削137
1044圆锥面磨削137
105磨削训练实例138
第11章钳工140
111概述141
112钳工基本操作142
1121划线、锯削、锉削142
1122钻孔、扩孔、铰孔146
1123攻螺纹和套螺纹148
1124刮削与研磨150
113装配与拆卸154
第12章数控加工技术156
121数控加工概述157
1211数控机床系统的组成157
1212数控机床的类型158
1213数控加工的特点160
122数控加工工艺161
1221数控加工工艺的准备161
1222数控加工工艺过程161
123数控编程基础162
1231数控编程方法162
1232数控机床的坐标系及运动
方向162
1233数控机床编程中的坐标系163
1234数控指令和程序格式164
124数控车169
1241数控车床结构特点及用途169
1242数控车床的分类170
1243数控车床的主要加工