工程训练与创新实践

本书共12章，阐述了机械工程的相关基础知识、现代设计方法、机械制造工艺技术及智能制造技术等。本书内容既包含了车削、铣削、磨削、钳工等传统制造方法，又包含了数控加工、特种加工、快速成型、工业测量、机电一体化、工业机器人和智能制造等先进制造工艺，还介绍了智造金工锤、势能小车设计与制作、跨障越野机器人的设计、创意陶瓷花器的设计等创新实践综合案例。本书部分内容配有视频，扫描书中相应二维码即可观看。本书适合于高等院校工程训练和创新实践类课程教学，也可供技术人员参考和使用。

徐锋，教授、博士生导师。入选江苏省“六大人才高峰”和“333”等高层次人才工程，社会学术兼职包括中国机械工程学会高级会员、中国机械制造工艺协会电子分会副秘书长，全国机械制造技术课程研究会常务理事等。主要研究方向包括超硬涂层及其工具技术，精密、微细和智能加工技术以及制造业信息化技术；主持了国家自然科学基金2项，江苏省自然科学基金、江苏省产学研前瞻项目和航空基金等省部级科研项目10余项、并作为骨干参加了和省部级项目20余项。

目录

第1章 绪论1

1.1 工程与现代制造工程1

1.2 工程能力培养框架5

1.3 新工科背景下工程训练课程的基本特征6

1.4 项目式创新实践8

1.5 教材框架结构9

第2章 产品设计11

2.1 概述11

2.2 CAD技术12

2.2.1 CAD技术的含义12

2.2.2 CAD系统的构成12

2.2.3 CAD技术的特点12

2.2.4 CAD常用软件13

2.2.5 CAD产品设计的一般流程13

2.2.6 CAE技术14

2.3 CAD设计案例15

2.3.1 简单零件建模案例15

2.3.2 台钻部件装配案例18

2.4 逆向设计21

2.4.1 逆向工程的概念和应用领域21

2.4.2 逆向设计的工作流程21

2.4.3 叶轮逆向设计案例22

2.5 3D打印技术24

2.5.1 3D打印技术原理和工艺24

2.5.2 飞机模型3D打印案例25

思考题28

第3章 材料成型及热处理29

3.1 工程材料基础29

3.1.1 金属材料29

3.1.2 非金属材料33

3.2 铸造39

3.2.1 铸造的概念和特点39

3.2.2 砂型铸造39

3.2.3 熔模铸造42

3.2.4 戒指铸造案例42

3.3 焊接45

3.3.1 焊接的概念和特点45

3.3.2 焊接方法45

3.3.3 四轴自动激光焊接机焊接案例49

3.4 金属热处理与表面处理51

3.4.1 金属热处理51

3.4.2 钢的表面热处理和化学热处理53

思考题55

第4章 切磨削加工57

4.1 车削加工57

4.1.1 车削加工的概念57

4.1.2 常用车床58

4.1.3 车刀60

4.1.4 工件安装63

4.1.5 车床操作基础66

4.1.6 车削加工基本方法68

4.1.7 榔头柄车削加工案例76

4.2 铣削加工76

4.2.1 铣削加工的概念76

4.2.2 常用铣床77

4.2.3 铣刀78

4.2.4 工件安装80

4.2.5 铣削加工基本方法83

4.3 磨削加工88

4.3.1 磨削加工的概念88

4.3.2 常用磨床89

4.3.3 砂轮90

4.3.4 磨削加工基本方法92

4.4 其他常见切磨削加工方法95

思考题96

第5章 数控加工97

5.1 概述97

5.1.1 数字机床97

5.1.2 数控机床发展历程97

5.1.3 数控机床发展趋势98

5.2 数控加工基础知识99

5.2.1 数控机床组成及原理与坐标系99

5.2.2 数控机床分类102

5.2.3 数控机床特点及加工范围104

5.2.4 数控机床编程概述105

5.3 数控车削加工109

5.3.1 数控车床的结构、分类和特点109

5.3.2 数控车床编程特点及基本指令111

5.4 数控铣削加工114

5.4.1 数控铣床工作原理和组成115

5.4.2 数控铣床的加工范围和特点116

5.4.3 数控铣削刀具的选用119

5.4.4 数控铣床基本指令119

5.4.5 数控系统介绍125

5.4.6 加工中心的软件功能128

5.4.7 加工中心的基本操作129

5.5 CAM/DNC技术131

5.5.1 CAM技术的概念和常用软件131

5.5.2 CAM系统功能与基本操作133

5.5.3 CAM系统的应用138

5.5.4 数控程序的输出与DNC技术142

5.6 数控加工编程案例145

5.6.1 数控车床编程案例145

5.6.2 数控铣床编程案例146

思考题151

第6章 钳工与钣金153

6.1 概述153

6.2 钳工常用工具和设备153

6.2.1 钳工常用工具153

6.2.2 钳工常用设备154

6.3 钳工基本操作155

6.3.1 划线155

6.3.2 锯削160

6.3.3 锉削164

6.3.4 钻孔、扩孔、锪孔、铰孔166

6.4 钳工装配工艺174

6.4.1 装配工艺过程175

6.4.2 典型零件的装配176

6.5 传动机构装配案例179

6.6 钣金180

6.6.1 下料180

6.6.2 弯曲181

6.6.3 滚弯原理及工艺183

6.6.4 放边184

6.6.5 收边184

6.6.6 拔缘185

6.6.7 拱曲185

6.6.8 卷边186

6.6.9 咬缝种类和应用186

6.6.10 校正187

思考题188

第7章 特种加工189

7.1 概述189

7.1.1 特种加工的产生和发展189

7.1.2 特种加工的分类190

7.1.3 特种加工技术的发展趋势190

7.2 电火花加工191

7.2.1 电火花加工原理、特点和分类191

7.2.2 电火花线切割194

7.2.3 电火花成型加工197

7.3 电化学加工198

7.3.1 电化学加工的基本原理198

7.3.2 电化学加工的分类199

7.3.3 电解加工199

7.4 激光加工200

7.4.1 激光加工的基本原理和特点200

7.4.2 激光加工的基本设备202

7.4.3 激光加工的应用202

7.4.4 机器人激光加工203

7.5 高能水射流加工207

7.5.1 高能水射流加工的发展207

7.5.2 磨料水射流加工的基本原理207

7.5.3 磨料水射流加工的应用208

思考题210

第8章 零件检测技术211

8.1 概述211

8.1.1 检测的定义211

8.1.2 测量的基本概念212

8.2 测量方法和仪器212

8.2.1 测量方法的分类212

8.2.2 常用测量仪器的分类213

8.2.3 测量仪器的基本计量参数213

8.3 常用测量仪器的使用、维护213

8.3.1 游标卡尺213

8.3.2 外径千分尺215

8.3.3 百分表217

8.4 三坐标测量机218

8.4.1 三坐标测量机的功能218

8.4.2 三坐标测量机的工作原理和组成结构219

8.5 白光干涉仪220

思考题222

第9章 机电系统223

9.1 机电技术简介223

9.1.1 机电技术概述223

9.1.2 机电产品223

9.1.3 机电技术发展223

9.2 机械系统224

9.2.1 机械系统的组成224

9.2.2 常用基本机械机构224

9.3 驱动系统226

9.3.1 电动驱动系统227

9.3.2 气压驱动系统228

9.4 控制系统229

9.4.1 控制系统的概念229

9.4.2 ROBO TXT控制器230

9.4.3 ROBO Pro编程软件简介231

9.5 检测系统232

9.5.1 检测系统的概念和组成232

9.5.2 常用传感器233

思考题235

第10章 工业机器人236

10.1 概述236

10.2 工业机器人的定义与发展237

10.3 工业机器人的组成与分类238

10.3.1 工业机器人组成238

10.3.2 工业机器人技术参数239

10.3.3 工业机器人分类240

10.4 工业机器人编程241

10.4.1 库卡机器人编程指令242

10.4.2 库卡机器人程序结构246

10.4.3 数据的存储类型247

10.5 库卡工业机器人操作247

10.5.1 示教器smartPAD的介绍247

10.5.2 示教器smartPAD的使用介绍248

10.5.3 库卡机器人示教器操作界面的功能认知与使用248

10.5.4 库卡机器人坐标系251

10.5.5 库卡机器人编程252

思考题254

第11章 智能制造系统255

11.1 智能制造和智能制造系统255

11.1.1 智能制造255

11.1.2 智能制造技术255

11.1.3 智能制造系统概述255

11.2 智能制造系统体系结构与关键技术256

11.2.1 智能制造标准化参考模型256

11.2.2 智能制造标准体系结构257

11.3 智能工厂263

11.3.1 智能工厂的典型场景263

11.3.2 智能工厂的特点264

11.3.3 智能工厂的典型网络结构265

11.4 应用实例——直升机旋翼系统制造智能工厂271

11.4.1 案例基本情况271

11.4.2 案例系统介绍272

思考题274

第12章 创新实践综合案例275

12.1 智造金工锤275

12.1.1 项目任务275

12.1.2 制作锤手柄套275

12.1.3 制作锤柄277

12.1.4 制作锤头278

12.1.5 激光打标279

12.2 势能小车设计与制作281

12.2.1 项目任务281

12.2.2 势能小车理论模型设计283

12.2.3 势能小车结构模型设计289

12.2.4 势能小车制造工艺与经济性分析290

12.2.5 势能小车调试与验证296

12.3 跨障越野机器人的设计298

12.3.1 项目任务298

12.3.2 机器人功能分解299

12.3.3 机器人功能原理分析299

12.3.4 机器人运动方案设计300

12.3.5 机器人控制方案设计301

12.4 创意陶瓷花器的设计303

12.4.1 项目任务303

12.4.2 项目分析304

思考题306

参考文献307