工程训练与创新

　　本书系统地论述了工程教育的基本概念和工程训练的基础知识，介绍了钳工、车削、铣削、磨削、焊接、数控车床、数控加工中心、CAD/CAM技术与应用、虚拟仿真技术与应用、数控电火花线切割、激光加工、三维扫描与快速成形技术、智能制造，还介绍了创新训练与实践。为了让读者能够更好地了解并开展工程训练与创新，书中还重点介绍了多个工程训练实验项目和竞赛，并提供了详细的解决方案。 本书作为普通高等工科院校的工程训练与创新教材，在内容组织上力求概念清晰、原理易懂、用途明确、操作细化，突出安全，紧密结合课程项目，为培养学生的工程实践能力和创新运用能力提供有效的指导。通过本书的学习，读者将对现代工程的宏观框架和细节流程有清晰的认识和理解，为后继课程的学习和走向社会奠定良好的基础。本书可作为高等学校本科近机械类和非机械类专业的工程训练与创新教材，也可作为专科和高职院校的金工实习教材，各学校在使用本书时可根据专业和自身设备器材情况进行调整。本书还可供相关工程技术人员参考学习。

　　张学军，南京邮电大学工程训练中心主任，工学博士，教授。中国电子学会高级会员，中国通信学会会员。在国内外期刊发表学术论文80余篇，申请发明（或实用新型）专利30余项，已获授权15项。先后主持或参与省、校级教学研究项目10余项，获得省级教学成果奖1项、校级优秀教学成果奖3项。主编江苏省十三五重点规划教材2部。

第1章　绪论
1．1　工程教育　1
1．1．1　工程教育回归工程本质　1
1．1．2　高等工程教育的目标　1
1．1．3　高等工程教育的主旨　2
1．2　工程伦理　2
1．3　工程训练　3
1．3．1　机械制造过程　3
1．3．2　工程训练内容　4
1．3．3　工程训练目的　4
1．3．4　工程训练的基本要求　5
1．4　工程训练安全知识　5
1．4．1　工程机械安全的认知过程　5
1．4．2　工程训练中机械伤害类型　8
1．4．3　工程训练的安全操作规程　9
1．4．4　工程训练安全信息　13
1．4．5　工程训练安全措施　15
1．5　工程机械节能环保　16
1．5．1　工程机械环保常识　16
1．5．2　机械润滑剂常识　17
1．5．3　机械振动与噪声的抑制　18
第2章　基础知识
2．1　常用材料　19
2．1．1　金属材料　19
2．1．2　非金属材料　20
2．2　金属切削过程的基本知识　21
2．2．1　金属切削过程的基本概念　21
2．2．2　刀具角度　23
2．3　刀具的种类、材料与选择　24
2．3．1　刀具种类　24
2．3．2　刀具材料　25
2．3．3　刀具选择　26
2．4　热处理　27
2．4．1　热处理基本知识　27
2．4．2　常用热处理方法　29
2．5　表面处理　31
2．5．1　喷丸　31
2．5．2　喷砂　32
2．5．3　表面涂覆　33
2．5．4　抛光　36
2．5．5　滚压和表面胀光　37
2．5．6　热喷涂　39
第3章　钳工
3．1　钳工入门　42
3．1．1　钳工简介　42
3．1．2　钳工常用设备　43
3．1．3　钳工常用工具　45
3．1．4　钳工常用量具　45
3．2　工件划线　52
3．3　工件锯削　55
3．4　工件锉削　58
3．5　工件钻孔、扩孔和铰孔　62
3．6　工件攻螺纹和套螺纹　65
3．7　项目一：钳工综合训练——锤头　67
3．8　项目二：钳工综合训练——锉配凹凸体　69
第4章　车削
4．1　普通车床简介　71
4．1．1　普通车床的类型　71
4．1．2　普通车床的工作原理　73
4．1．3　普通车床的组成　74
4．1．4　普通车床的刀具　75
4．1．5　安全操作知识　75
4．2　普通车床的使用　76
4．2．1　普通车床的加工范围　76
4．2．2　普通车床的操作　76
4．2．3　普通车床的维护与调整　77
4．3　项目：车削综合训练——轴类零件　78
第5章　铣削
5．1　普通铣床简介　79
5．1．1　普通铣床的类型　79
5．1．2　普通铣床的工作原理　79
5．1．3　普通铣床的组成　79
5．1．4　普通铣床的刀具　80
5．1．5　安全操作知识　81
5．2　普通铣床的使用　81
5．2．1　普通铣床的加工范围　81
5．2．2　普通铣床的操作　82
5．2．3　普通铣床的维护与调整　82
5．3　项目：铣削综合训练——沟槽类零件　83
第6章　磨削
6．1　普通磨床简介　85
6．1．1　普通磨床的类型　85
6．1．2　普通磨床的工作原理　87
6．1．3　普通磨床的组成　87
6．1．4　普通磨床的刀具　88
6．1．5　安全操作知识　88
6．2　普通磨床的使用　88
6．2．1　普通磨床的加工范围　88
6．2．2　普通磨床的操作　88
6．2．3　普通磨床的维护与调整　89
6．3　其他磨削方法　89
6．3．1　砂轮机　89
6．3．2　研磨　90
6．3．3　超精加工　91
6．4　项目：磨削综合训练——平面精磨类零件　91
第7章　焊接
7．1　焊接与焊接实训　93
7．1．1　焊接概述　93
7．1．2　焊接实训　93
7．2　手工电弧焊　93
7．2．1　手工电弧焊的原理、特点和应用　93
7．2．2　手工电弧焊所用的设备、工具与电焊条　94
7．2．3　手工电弧焊的工艺过程及规范　95
7．2．4　手工电弧焊的操作方法　96
7．2．5　手工电弧焊的安全规则　97
7．3　其他焊接方式　98
7．3．1　二氧化碳气体保护焊　98
7．3．2　氩弧焊　101
7．3．3　埋弧焊　103
7．4　项目：电弧焊焊接训练　107
第8章　数控车床
8．1　数控车床简介　108
8．1．1　数控车床的类型　108
8．1．2　数控车床的工作原理　108
8．1．3　数控车床的组成　109
8．1．4　数控车床的刀具　109
8．1．5　数控车床安全操作知识　110
8．2　数控车床仿真软件　111
8．3　数控车床控制系统面板　112
8．4　数控车床的编程　114
8．4．1　FANUC数控车床的程序格式　114
8．4．2　数控车床常用的指令介绍　115
8．5　项目一：数控车削加工阶梯轴　118
8．6　项目二：数控车削加工锤柄　119
8．7　项目三：数控车削加工综合零件　121
第9章　数控加工中心
9．1　数控加工中心简介　124
9．1．1　数控加工中心的类型　124
9．1．2　数控加工中心的工作原理　124
9．1．3　数控加工中心的组成　124
9．1．4　数控加工中心的刀具　125
9．1．5　数控加工中心安全操作知识　126
9．2　数控加工中心仿真软件　128
9．3　对刀方法　130
9．4　数控加工中心的编程　131
9．5　项目一：数控加工中心综合训练——内轮廓　134
9．6　项目二：数控加工中心综合训练——外轮廓　136
9．7　项目三：数控加工中心综合训练——综合件　137
第10章　CAD/CAM技术与应用
10．1　CAD/CAM系统简介　141
10．1．1　基于CAD/CAM的数控自动编程的基本步骤　141
10．1．2　CAXA制造工程师数控编程系统简介　142
10．2　零件的加工造型　145
10．2．1　曲线绘制　145
10．2．2　曲线编辑　146
10．2．3　几何变换　147
10．2．4　实体造型　149
10．3　零件的加工过程　154
10．3．1　刀具轨迹的生成　154
10．3．2　后置处理与加工代码　157
10．3．3　加工轨迹编辑　158
10．4　项目：CAXA制图并仿真加工　158
第11章　虚拟仿真技术与应用
11．1　计算机仿真技术简介　162
11．1．1　仿真与系统仿真　162
11．1．2　计算机仿真技术　163
11．1．3　仿真可视化与虚拟现实　165
11．1．4　系统与建模方法　167
11．1．5　仿真模型算法　168
11．1．6　仿真系统与设计　169
11．2　虚拟现实系统的交互设备　170
11．2．1　VR的三维跟踪传感设备　170
11．2．2　VR的立体显示设备　172
11．2．3　VR的人机交互设备　174
11．2．4　VR的系统集成设备　176
11．3　项目一：车床加工及安全虚拟仿真实验　177
11．4　项目二：车床加工及安全虚拟现实实验　186
第12章　数控电火花线切割
12．1　电火花线切割加工简介　193
12．1．1　线切割加工原理　193
12．1．2　线切割机床的类型　193
12．1．3　线切割机床的组成　194
12．1．4　线切割操作前的准备工作　194
12．1．5　线切割机床操作软件　195
12．1．6　线切割机床操作步骤　196
12．1．7　线切割机床安全操作规程　197
12．2　项目：电火花线切割加工　197
第13章　激光加工
13．1　激光打标　199
13．1．1　激光打标简介　199
13．1．2　激光打标机基本原理　199
13．1．3　激光打标机的组成　199
13．1．4　激光打标机操作软件　200
13．1．5　激光打标机基本操作　201
13．2　项目一：激光打标金属板　202
13．3　激光切割　202
13．3．1　激光切割简介　202
13．3．2　激光切割机的组成　203
13．3．3　激光切割机操作软件　203
13．3．4　激光切割机基本操作　204
13．3．5　机床操作注意事项　205
13．4　项目二：激光切割金属板　205
13．5　激光内雕　206
13．5．1　激光内雕简介　206
13．5．2　激光内雕机的组成　207
13．5．3　激光内雕机操作软件　207
13．5．4　激光内雕机基本操作　208
13．6　项目三：激光内雕水晶玻璃　208
第14章　三维扫描与快速成形技术
14．1　三维扫描技术　210
14．1．1　三维扫描技术简介　210
14．1．2　面扫描的特点　210
14．1．3　三维扫描技术测量原理　211
14．1．4　三维扫描仪　211
14．1．5　三维扫描仪使用步骤　212
14．2　快速成形技术　212
14．2．1　快速成形技术简介　212
14．2．2　3D打印原理和过程　212
14．2．3　3D打印操作流程　213
14．3　快速成形技术与逆向工程的集成　213
14．4　项目：逆向工程（三维扫描仪）及3D打印实践　214
第15章　智能制造
15．1　智能制造简介　215
15．1．1　德国工业4．0　215
15．1．2　智能制造的结构与特性　217
15．1．3　智能制造的发展　218
15．2　智能制造装备与系统　219
15．2．1　智能制造装备与系统简介　219
15．2．2　柔性制造系统　219
15．3　智能制造关键技术　223
15．3．1　物联网与工业物联网　223
15．3．2　工业机器人　224
15．3．3　射频识别技术　229
15．3．4　传感技术　231
15．3．5　嵌入式系统　232
15．3．6　云计算与大数据　235
15．4　智能制造实训平台　236
15．4．1　智能制造实训平台系统简介　236
15．4．2　智能制造实训平台系统的基本结构　237
15．4．3　智能制造实训平台系统的基本功能　237
15．5　项目一：综合训练——智能制造实训平台　237
15．6　项目二：综合训练——工业机器人　238
第16章　创新训练与实践
16．1　综合创新训练　239
16．1．1　综合创新训练简介　239
16．1．2　创新的含义和特点　239
16．1．3　综合创新训练的意义　240
16．2　创新原理和创新方法　241
16．2．1　创新性思维　241
16．2．2　创新原理　243
16．2．3　创新方法　247
16．2．4　创新的类型与培养途径　248
16．3　项目管理与产品创新　251
16．3．1　项目管理　251
16．3．2　产品设计及产品创新　254
16．3．3　产品制造工艺　256
16．4　创业认知　259
16．4．1　创业的含义　259
16．4．2　创业的特点　259
16．4．3　创业的一般过程　259
16．4．4　创新创业的意义　261
16．5　创客运动　262
16．5．1　创客、创客空间、创客运动的内涵　262
16．5．2　创客运动与大学生创新创业　263
参考文献