《工程实训D》课程教学大纲

英文课名：Engineering Training D

学 时：2周

学 分：2

先修课程：《工程图学》

适用专业：电气工程及其自动化专业，测控技术与仪器专业，自动化专业，工业设计专业，工业工程专业，高分子材料与工程专业，化学工程与工艺专业，制药工程专业，环境工程专业，材料化学专业

一、课程性质与任务

本课程是一门实践性的技术基础课，是部分理科及非机类工科专业学生学习机械制造基本工艺方法，完成工程基本训练，培养工程素质、工程实践能力和创新精神的重要必修课程。通过本课程的学习，了解机械制造的一般过程；熟悉机械零件的常用加工方法及其所用设备的工作原理及典型结构、工夹量具的使用以及安全操作技术；了解机械制造的基本工艺知识。了解和掌握现代先进制造技术的基本理论、加工手段和加工工艺过程，掌握现代先进制造技术的操作技能，建立现代制造工程的概念。对简单零件初步具有进行工艺分析和选择加工方法的能力，在主要工种上应具有独立完成简单零件加工的实践能力；增强学生的工程实践能力，培养劳动观点、创新精神和理论联系实际的科学作风，初步建立安全、质量、环保、群体、责任、管理、经济、竞争、市场、创新等工程意识，提高学生的综合素质，培养学生的创新意识和创新能力，为后续课的学习奠定基础。通过对柔性制造、机器人等设备的了解，认识综合技术的基本应用和工程概念理解，拓宽视野和思维。

二、教学目标

1．通过讲解、示范演示和实践操作使学生初步了解机械制造生产过程、机械零件的常用加工方法及其所用设备、工夹量具的使用以及安全操作技术，掌握相关专业术语、机械制造工艺基本知识；

2．基本了解工业系统发展、常用工程材料、工程管理规则等，建立工程中安全、环保、质量、成本、管理、经济的基本理念。

3．了解现代先进制造技术、加工手段和加工工艺。

4．培养学生的初步操作技能，提高学生的工程实践能力，在劳动观念、创新意识、理论联系实际的科学作风等方面，培养和锻炼学生，提高学生的综合素质，激发学生自主学习科学技术和探索工程领域奥秘的好奇心和兴趣。

5．提高动手能力，培养学生工程意识、创新意识，自学能力和分析问题、解决问题的能力。

三、教学方法

本课程教学实训现场讲授、指导教师示范演示、指导、理论答疑和同学实际动手操作，创新实训等教学手段和形式完成课程教学任务。

四、教学内容

第一部分 基础制造技术实训

（一）普通车削（支持教学目标：1、2、4、5， 建议1天）

讲授主要内容：

1.车削加工特点及加工范围、切削用量的选择。

2.卧式车床的结构、传动路线、用途及型号定义。

3.车刀的种类、用途，刀具材料，车刀组成及车刀角度，车刀安装与刃磨。

4.机床附件（四爪卡盘、花盘、跟刀架、中心架、芯轴及弯板）。

5.工件的装夹方法。

6.车外圆、端面、台阶、车槽。

要求学生：

1.了解车削加工的工艺特点及加工范围。

2.了解零件加工精度，切削用量与加工经济性的相互关系。

3.熟悉卧式车床的名称，主要组成部分及其作用，并能正确操作。

4.熟悉常用车刀的组成和结构、车刀的主要角度及其对切削加工过程的影响。了解对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.掌握车削加工的基本方法和操作技能，能够独立完成常见形面的加工，熟悉其基本工艺过程；并能按实训件图纸的技术要求正确、合理地选择工、夹、量具及制订简单的加工工艺。

7.熟悉并严格遵守安全操作规程。

（二）钳工（支持教学目标：1、2、4、5， 建议1天）

讲授主要内容：

1.钳工概述：钳工的基本概念、基本操作内容及安全技术操作规程。

2.锯割、锉削操作要领及应用范围。

3.划线简介。

4.钻孔、扩孔、铰孔简介。

5.攻螺纹和套螺纹的概念及其加工工艺方法。

6.学生实际操作练习：锉削锤头各平面。

要求学生

1.了解钳工工作在零件加工、机械装配、维修中的作用、特点及应用。

2.熟悉并能独立地选用划线、锯割、锉削、钻孔、扩孔、铰孔、攻螺纹与套螺纹、装配与拆卸等加工的工具、量具、夹具和其它附件。

3.初步掌握钳工的各项基本操作（划线、锯割、锉削、钻孔、攻螺纹与套螺纹），根据零件图能独立地加工简单的零件。

4.熟悉并严格遵守安全操作规程。

（三）铣（刨、磨）（支持教学目标：1、2、4、5， 建议1天）

讲授主要内容：

1. 铣削加工

（1）铣削概述：铣削特点、加工范围和铣削运动等。

（2）铣床的种类和型号及用途。

（3）铣刀的种类及用途。

（4）立式铣床的加工方法及其应用。

（5）安全技术操作规程。

（6）铣平面和沟槽。

2. 刨削加工

（1）刨削基本概念和适用范围。

（2）刨床的型号组成。

3. 磨削加工

（1）磨削加工的基本概念及加工范围。

（2）磨床的型号组成。

要求学生：

1. 铣削加工

（1）熟悉铣削加工的基本知识；铣削加工的基本工艺特点及应用。

（2）熟悉立式升降台铣床型号、主要组成部分名称、运动及其作用。

（3）熟悉铣刀的材料、种类和用途。

（4）掌握立式升降台铣床的使用方法。

（5）熟悉并严格遵守安全操作规程。

（6）实际操作练习铣削平面和沟槽。

2. 刨削加工

（1）了解刨削的加工范围和特点。

（2）了解刨削的运动。

（3）认识刨床的型号。

3. 磨削加工

（1）了解磨削的加工范围和特点。

（2）了解磨削的运动。

（3）认识磨床的型号。

（四）热加工（铸锻焊）（支持教学目标：1、2、4、5， 建议1天）

讲授主要内容：

1.铸造：

（1）概述：铸造的特点、方法及应用；砂型铸造的工艺过程、砂型的组成、模样及芯盒。

（2）介绍型砂和芯砂，砂芯作用及制作方法。

（3）整模造型操作。

2.焊接：

（1）讲解焊接、焊接接头等概念。

（2）讲解手工电弧焊。

（3）手弧焊平焊操作。

3.锻造：

简单介绍加工范围及方法。

要求学生：

1.铸造：

（1）了解铸造生产的工艺过程、特点及应用。

（2）了解砂型铸造的整模造型方法的工艺过程、特点及应用，并进行独立操作。

（3）了解型砂、芯砂等造型材料的性能、组成及制备过程。

2.焊接：

（1）了解焊接方法的分类、特点及应用。

（2）了解手工电弧焊所用设备工作原理及应用，电焊条的组成及作用。

（3）了解手弧焊的焊接规范，常见接头型式、坡口型式。

第二部分 先进制造技术实训

（一）数控车（支持教学目标：1、2、3、4、5， 建议1天）

讲授主要内容包括：

1.示范、讲解数控车削常见形面的加工方法及工艺要求等。

2.介绍、演示数控车的基本操作。

3.专题讲座： CAD/CAM技术。

4.指导学生完成给定毛坯零件的编程与制作。

5.教师实时指导学生创新设计及制作。

要求学生：

1.熟悉并严格遵守安全操作规程。

2.掌握数控车床编程和操作的基本方法。

3.能够根据图纸要求，独立地完成较简单零件的编程设计和加工制作。

4.初步掌握数控加工工艺安排、工步划分、轨迹计算、程序编制和零件加工全过程。

（二）数控铣（支持教学目标：1、2、3、4、5， 建议1天）

1.数控铣编程方法（支持教学目标：建议 0.5 天）

讲授主要内容包括：

数控铣自动编程软件的应用。

(1) 零件的造型设计。

（2）根据零件的加工工艺生成刀具轨迹。

（3）根据刀具轨迹生成加工程序。

（4）一般零件的设计、造型及加工仿真。

要求学生：掌握自动编程软件的基本使用，能够设计简单零件，并生成刀具轨迹，仿真及加工程序。

2.数控铣床的实际操作（支持教学目标：建议 0.5天）

讲授的主要内容包括：

数控铣床概述。

（1）数控系统面板操作。

（2）伺服系统面板操作。

（3）对刀方法介绍。

要求学生：

（1）掌握数控铣床的一般加工操作过程。

（2）了解数控铣床的对刀过程。

（三）数控电火花线切割（支持教学目标：1、2、3、4、5， 建议0.5天）

讲授主要内容：

1.讲解数控电火花线切割加工程序编制方法。

2.学生进行任意图形的创新设计及自动编程、机床操作加工及制作，教师实时指导。

要求学生：

1.掌握数控电火花线切割的加工原理，工艺特点和应用范围，能够正确、灵活应用此加工方法。

2.掌握数控电火花线切割机床数控程序的编制方法和输入方法。

3.熟悉加工设备的基本操作方法及安全操作规程。

（四）快速成型（支持教学目标：1、2、3、4、5， 建议0.5天）

讲授主要内容：

1.理论

1）概述（快速成型的产生、发展及现状）

2）快速成型原理；

3）快速成成型种类及个自的优缺点；

4）快速成型的工艺过程；

5）快速成型的应用领域；

2.快速成型设备操作和软件的使用

1）快速成型设备的组成及工作原理；

2）介绍操作使用快速成型设备所用到的软件（aurora与cark）；

3.实际操作

1）成型一个用时少的原型工件；

2）去除支承；

3）在成型过程中解答学生提出的问题；

要求学生：

1）了解快速成型设备的使用、有关成型参数的含意及设定。

2）了解成型的全部工艺过程，对快速成型从理性认识上升到感性认识。

第三部分 智能控制技术实训（支持教学目标：3、4、5， 建议3天）

（一）机器人创新训练（支持教学目标：3、4、5， 建议1天）

1．教学要求

（1）了解机器人的基本理论及各类传感器的用途。

（2）了解机器人操作面板的使用方法和检测。

（3）了解流程图、C语言或汇编语言编程方法和数据传输过程。

（4）利用传感器进行机器人项目设计及赋予机器人智慧实现项目。

2．教学内容

（1）机器人概述：机器人产生、发展及应用；机器人的结构、工作原理及传感器连接和检测。

（2）机器人程序编制：利用C语言流程图进行编制；利用 C语言进行编制。

（3）机器人的操作：将机器人与计算机连接起来（用串口连接线），进行程序下载、运行调试，人机器人感知外界环境。

（4）利用传感器赋予机器人智慧实现项目设计：任务分析→准备活动→方案设计→编制程序→运行调试。

（二）气动综合训练（支持教学目标：3、4、5， 建议0.5天）

讲授主要内容：

本课程由三大部分组成，手动-电控回路实训项目、PLC控制实训项目、计算机控制实训项目，每个项目相对独立完整。

1.熟悉气动元器件的组成：空气压缩机，空气过滤、减压、油雾器三联件，减压阀，手动换向阀，电磁换向阀，气控换向阀，行程阀，单向节流阀、快速排气阀，或门型梭阀，单作用气缸，双作用气缸。

2.电气控制器件的组成：电气控制器件配备：PLC可编程序控制器，PLC电气控制输入单元，PLC电气控制输出单元，继电器控制单元，行程开关。

3.手动—电控回路实训项目：基本逻辑回路，换向回路，有记忆作用的换向回路，差压回路，单往复运动回路、连续往复运动回路，手操作回路，数回路，冲回路，速度控制回路，序动作回路，快速排气阀应用回路，或门型梭阀的应用回路，三缸联动回路。

要求学生：

1.了解和掌握气动元件的结构、气动回路的控制原理及设计方法等。以及掌握PLC可编程序控制器的功能，控制原理及编程技巧等。

2.通过实训，提高学生的实践动手、自主设计以及分析问题、解决问题的能力，培养学生学习与掌握新知识、新技能的能力。

3.为学生对专业课程的进一步学习打下良好基础。

（三）CAN总线（支持教学目标：3、4、5， 建议0.5天）

讲授主要内容：

1.CAN-bus的基本理论：iCAN功能模块介绍、CANalyst-Ⅱ分析仪、CANET-E接口卡介绍、iCAN实验相关执行部件介绍、iCAN实验相关软件介绍。

2.iCAN协议基本理论：CAN应用层协议介绍，iCAN协议规范，iCAN模块功能及基本原理。

3.CAN-bus基础通讯实验：CANalyst-Ⅱ分析仪的自接收实验、波特率设置实验。

4.iCAN功能模块应用实验：熟悉iCAN模块功能，完成开关量输入/输出实验、模拟量输入/输出实验、热电阻输入、热电偶输入实验。

5.工业现场常用传感器的基本理论：了解常用传感器原理，掌握工业现场常用传感器功能。

6.基于ican教学开发平台，了解MCGS组态软件的应用，实现快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统。

要求学生：

1.掌握CAN-bus网络的基本协议、运行原理、设计步骤、高层协议及分布式控制系统设计。

2.了解CAN-bus在多个行业的设计模型与成熟应用。

3.了解MCGS组态软件的应用，实现快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统。

4.熟悉iCAN模块功能，完成开关量输入/输出实验、模拟量输入/输出实验、热电阻输入、热电偶输入实验。

5.培养学生的设计能力和创新能力，增强学生的工程意识。

（四）智慧工厂虚拟仿真（支持教学目标：3、4、5， 建议1天）

讲授的主要内容：

1．智慧工厂的概念、虚拟仿真实验的含义、基本组成、实现原理及控制架构。

2．智慧工厂虚拟仿真软件的使用方法。

3．智慧工厂中各种虚拟实验环境，完成各种预定的实验项目。

4．智慧工厂实际生产线系统的自动化和先进性、各工作单元的工作原理及工作过程。

5．智慧工厂生产线设备的操作流程及方法。

6．基于虚拟实验环境中的实验项目，在实际生产线上进行验证。

要求学生：

1．了解虚拟仿真实验中设备管理信息、流程管理信息、物流管理信息、生产调度管理信息、生产过程数据信息等。

2．基于虚拟现实仿真软件掌握智慧工厂中各模块实现的功能、实验方法，完成虚拟仿真软件中各种预定的实验项目。

3．熟悉生产线设备的基本操作方法及安全操作规程，并将虚拟仿真中的模拟实验在生产线中进行验证。

五、教材及主要参考书

1．使用的教材

[1] 毛志阳. 机械工程实训. 北京: 清华大学出版社, 2009.

[2] 长春工业大学金工教研室. 机械类实训报告分册. 2002.6.

2．主要参考书

[1] 邓文英. 金属工艺学（上、下册, 第四版. 北京: 高等教育出版社, 2000.

[2] 杨有君. 数控技术（国家级十五规划教材）. 北京: 机械工业出版社, 2005.9.

[3] 傅水根. 机械制造工艺基础. 北京: 清华大学出版社, 2004.

[4] 温建萍. 工程材料与成形工艺基础学习指导. 北京:化学工业出版社,2007.

[5] 冯小军，邱川弘，程毓.快速制造技术. 北京: 机械工业出版社,2004.

六、考核办法

1．实训报告（占20%）

2．实训操作考核成绩（占80%）

课程组成员：李月晶、于舵、赵建闯、张卉、姜帆、龙哲、初少刚、庞在祥

执笔人：赵建闯

修订时间：2018年5月