工程实践讲义

工程实践讲义GONGCHENGSHIJIANJIANGYI机械工程学院机械制造工程训练教学基本要求（机械类专业适用）一、课程的性质和任务1、课程性质工程训练是一门实践性的技术基础课，是机械类各专业学生学习机械制造的基本工艺方法，完成工程基本训练，培养工程素质的重要必修课。工程训练以实践教学为主，学生必须进行独立操作，在保证贯彻教学基本要求的前提下，教学尽可能结合生产进行。2、课程任务（1）了解机械制造的一般过程。熟悉机械零件的常用加工方法、所用主要设备的工作原理和典型机构、工夹量具以及安全操作技术。了解机械制造的基本工艺知识和一些新工艺、新技术在机械制造中的应用。（2）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制造的实践能力。（3）培养劳动观点、创新精神和理论联系实际的科学作风。初步建立市场、信息、质量、成本、效益、安全、群体和环保等工程意识。二、教学基本要求（一）铸工1、基本知识（1）熟悉铸造生产工艺过程、特点和应用。（2）了解砂型、芯砂、造型、造芯、合型、熔炼、浇注、落砂、清理及常见铸造缺陷。熟悉铸件分型面的选择。掌握手工两箱造型（整模、分模、挖砂、活块等）的特点及应用。了解三箱造型及刮板造型的特点和应用。（3）了解常用特种铸造方法的特点和应用。（4）了解铸造生产安全技术、环境保护，并能进行简单经济分析。2、基本技能掌握手工两箱造型的操作技能，并能对铸件进行初步的工艺分析。（二）锻压1、基本知识（1）熟悉锻压生产工艺过程、特点和应用。（2）了解胚料的加热、非合金钢的锻造温度范围和自由锻设备。掌握自由锻基本工序的特点。了解轴类和盘套类锻件自由锻工艺过程。了解锻件的冷却及常见锻造缺陷。（3）了解胎模锻的特点和胎模结构。（4）了解冲床、冲模和常见冲压缺陷。熟悉冲压基本工序。（5）了解钣金工艺特点和应用。（6）了解锻压生产安全技术、环境保护，并能进行简单经济分析。2、基本技能初步掌握自由锻和板料冲压的操作技能，并能对锻件和冲压件进行初步的工艺分析。（三）焊接1、基本知识（1）熟悉焊接生产工艺过程、特点和应用。（2）了解电弧焊机的种类和主要技术参数、电焊条、焊接接头形式、坡口形式及不同空间位置的焊接特点。熟悉焊接工艺参数及其对焊接质量的影响。了解常见的焊接缺陷。了解典型焊接结构的生产工艺过程。（3）了解气焊设备、气焊火焰、焊丝及焊剂的作用。（4）了解其他焊接方法（埋弧自动焊、气体保护焊、电阻焊、钎焊等）的特点和应用。（5）熟悉氧气切割原理、过程和金属气割条件。了解等离子弧切割的特点和应用。（6）了解焊接生产安全技术、环境保护，并能进行简单经济分析。2、基本技能能正确选择焊接电流及调整火焰。掌握焊条电弧焊、气焊的平焊操作。（四）热处理了解钢的热处理原理、作用、常见热处理方法及设备。（五）机械加工1、基本知识（1）了解金属加工的基本知识。（2）了解机床的型号、熟悉卧式车床的组成、运动、传动系统及用途。（3）熟悉常用车刀的组成和结构、车刀的主要角度及其作用。了解对刀具材料性能的要求和常用刀具材料。（4）了解轴类、盘套类零件装夹方法的特点及常用附件的大致结构和用途。（5）了解车外圆、车端面、钻孔和车孔的方法。（6）了解车槽、切断、锥面、成形面和螺纹的车削方法。（7）了解常用铣床、刨床和磨床的组成、运动和用途。了解其常用刀具和附件的大致结构、用途及简单分度的方法。（8）熟悉铣削、磨削的加工方法。了解刨削和常用齿形加工方法。（9）了解常用特种加工方法的特点和应用。（10）熟悉数控机床的组成、加工特点和应用。（11）了解切削加工常用方法所能达到的尺寸公差等级、表面粗糙度Ra值的范围及其测量方法。（12）了解机械加工安全技术，并能进行简单经济分析。3、基本技能（1）掌握卧式车床的操作技能，能按零件的加工要求正确使用刀、夹、量具，独立完成简单零件的车削加工。（2）熟悉铣床和磨床的操作方法。（3）掌握电火花线切割的基本原理，能进行数控线切割机床和数控车床的编程和操作。（4）能对简单的机械加工工件进行初步的工艺分析。（六）钳工1、基本知识（1）熟悉钳工工作在机械制造及维修中的作用。（2）掌握划线、锯削、锉削、钻孔、攻螺纹和套螺纹的方法和应用。（3）了解刮削的方法和应用。（4）了解钻床的组成、运动和用途。了解扩孔和鉸孔的方法。（5）了解机械部件装配的基本知识。2、基本技能（1）掌握钳工常用工具、量具的使用方法。能独立完成钳工作业件。（2）具有装拆简单部件的技能。三、几点说明1、建议工程训练时间的比例为：铸造、锻压、焊接训练时间占1/3；车工训练时间占1/3；铣工、刨工、磨工训练时间占1/6；钳工训练时间占1/6。各院校可根据专业需要在满足基本要求的前提下对时间分配作适当调整，逐步增加对新技术和新工艺的训练。2、应健全工程训练的组织机构，配备适当数量的、素质较高的人员辅导工程训练。教师在工程训练中应发挥主导作用。3、有条件的院校，在工程训练中可开设电工、电子和气动、液压、钣金等训练项目。4、应积极创造条件，充实新工艺、新技术的教学内容。要具备基本的数控车、数控铣、数控先切割和电火花成形加工以及其他新技术、新工艺的工艺装备，逐步减少常规工艺训练内容，充分利用现有条件，积极开展创新训练。5、在工程训练过程中，可运用试验、现场教学、参观、多媒体教学、电化教学、讨论、写报告等多种方式和手段，丰富教学内容，培养学生分析和解决问题的能力及创新精神。6、在教学基本要求中有关认识层次提法的说明：了解：指对知识有初步和一般的认识。熟悉：指对知识有较深入的认识，具有初步运用的能力。掌握：指对知识有具体和深入的认识，具有一定的分析和运用能力。各院校可根据自己的特点、形成特色，在某些教学内容上提出比基本要求更高的要求，努力提高课程的教学水平。机械制造工程训练教学基本要求（非机械类专业适用）一、课程的性质和任务工程训练是一门实践性的技术基础课，是非机械类有关专业教学计划中重要的实践教学环节之一。本课程应以实践教学为主，安排学生进行独立操作，并辅以专题讲授。学生通过工程训练获得机械制造的基本知识，建立机械制造生产过程的概念；培养一定的操作技能；在劳动观点、创新意识、理论联系实际的科学作风等工程技术人员的基本素质方面受到培养和锻炼；为后续课程的学习和今后的工作打下一定的实践基础。二、教学基本要求（一）铸造1、了解铸造生产工艺过程、特点和应用。2、了解砂型铸造工艺的主要内容。了解铸件分型面的选择。熟悉兩箱造型（整模、分模、挖砂等）的特点和应用。能独立完成简单铸件的兩箱造型。了解常见铸造缺陷。3、了解常用特种铸造方法的特点和应用。4、了解铸造生产环境保护及安全技术。（二）锻压1、了解锻压生产工艺过程、特点和应用。2、了解自由锻工艺的主要内容：坯料加热、碳素结构钢的锻造温度范围、空气锤的大致结构、主要基本工序（镦粗、拔长、冲孔）的特点和常见锻造缺陷。能制作锻造作业件。3、了解胎模锻的特点和应用。4、了解冲床和冲模的大致结构及冲压基本工序的特点。5、了解钣金工艺特点和应用。6、了解锻造生产环境保护及安全技术。（三）焊接1、了解焊接生产工艺过程、特点和应用。2、了解焊条电弧焊工艺的主要内容：焊条电弧焊机的种类和主要技术参数、电焊条、焊接工艺参数和常见焊接缺陷。能进行焊条电弧焊的平焊操作。3、了解气焊、气割设备和气焊火焰，能进行气焊操作。了解气割过程及金属气割条件。了解等离子弧切割的特点和应用。4、了解其他焊接方法的特点和应用。5、了解焊接生产环境保护及安全技术。（四）热处理1、了解常用钢铁材料的种类、牌号、性能特点及选用。2、了解热处理的作用及钢的常用热处理方法。（五）机械加工1、熟悉卧式车床的组成、运动和用途。2、了解车床主要附件的大致结构和用途。了解常用车刀的种类和材料。3、熟悉常用量具及使用方法。4、熟悉车外圆、车端面、钻孔和车孔的方法。了解切槽、车断和锥面、成形面、螺纹的车削特点。能独立完成简单零件的车削加工。5、了解铣削、刨削、磨削加工的特点和应用。能在1－2种机床上加工零件或作业件。6、了解常用特种加工方法的特点和应用。7、了解数控机床的组成和加工特点。8、了解机械加工的安全技术。（六）钳工1、了解钳工工作在机械制造和维修中的作用。2、了解钻床的大致结构和操作方法。3、掌握锯削、锉削和钻孔的基本技能。了解划线、攻螺纹、套螺纹、扩孔和鉸孔的方法。4、了解装配的基本知识。5、了解钳工工作的安全技术。三、点说明1、建议在过程训练中应安排若干专题讲授。2、由于非机械类专业数量多、差异大，上述教学基本要求可根据专业特点作适当调整，并注意结合专业需要，充实新设备、新工艺、新技术的教学内容。要具备基本的数控车、数控铣、数控线切割和其他先进工艺装备，逐步增加新技术、新工艺的训练内容。3、在训练过程中，可运用实验、现场教学、参观、多媒体教学、电化教学、写报告等多种方式和手段，丰富教学内容，在工程训练中逐步开展创新实践训练，培养学生分析和解决问题的能力及创新意识。教师在工程训练中应发挥主导作用。第1章工程材料及热处理材料是现代文明的三大支柱之一，也是发展国民经济和机械工业的重要物质基础。20世纪前半叶，应用于机械、航空、建筑等领域的工程材料，均是基于应力、应变为代表的10-3m以上的宏观材料。材料科学发展比较缓慢。20世纪50年代后固体物理学的发展与冶金科学的结合，形成了新的材料科学，到了20世纪70年代，又发展为“材料科学与工程”的新兴学科，材料工程进入了宏观与微观共同发展的新时期。1984年，德国科学家H，Gleiter制成了第一块纳米材料——纳米微晶体块。IBM前首席科学家JohnArmstrong指出；“我相信纳米科学和技术将会是下一个信息时代中心，就像在20世纪70年代的微米引起的革命一样。”纳米科学和技术将会改变人造物体的特性，这种材料技术的巨大进步和生产范例的改变将产生工业革命。进入2l世纪，材料科学蓬勃发展，新材料新技术层出不穷，极大地推动了科学技术和国民经济的发展。对于工科学生，适当了解现代材料的发展方向，具有极其重要的意义。传统金属材料是能源、通信、交通运输、建筑、家用电器等行业中最基本的构成物质，也是保证经济持续增长的支柱之一。金属材料是工程材料中广泛应用的一大类，金属材料可分为黑色金属和有色金属两类，常用的黑色金属材料分为钢和铸铁两大类。一、金属材料的性能金属材料的性能分为使用性能和工艺性能，使用性能又分为物理性能、化学性能、力学性能。物理性能：包括密度、熔点、导电性、导热性、磁性等化学性能：金属材料抵抗各种介质的侵蚀能力，如抗腐蚀性能等力学性能：分为强度、硬度、塑性、冲击韧度、疲劳强度。强度：指在外力作用下材料抵抗变形和破坏的能力，分为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度，单位均为MPa硬度：衡量材料软硬程度的指标，较常用的硬度测定方法有布氏硬度(HBS、HBW)、洛氏硬度(HRA\HRB\HRC)和维氏硬度(HV)等塑性：指在外力作用下材料产生永久变形而不发生破坏的能力。常用指标是延伸率δ(％)和断面收缩率ψ(％)，δ和ψ愈大，材料塑性愈好.冲击韧度：指材料抵抗冲击力的能力。常把各种材料受到冲击破坏时，消耗能量的数值作为冲击韧度的指标，用a(J／cm²)表示。冲击韧度值主要取决于塑性、硬度，尤其是温度对冲击韧度值的影响具有更重要的意义疲劳强度：指材料在多次交变载荷作用下而不致引起断裂的最大应力。工艺性能：包括热处理工艺性能、铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能二、钢的分类和编号一）钢的分类钢材的分类方法很多，常用的是以下三种：1．按化学成分分类根据钢材的化学成分可分为碳素钢和合金钢两大类o1)碳素钢碳素钢是指含碳量小于2．11％的铁碳合金。实际使用的碳素钢中除含有铁和碳两种主要元素以外，还存在有锰，硅，硫，磷等杂质元素。其中，锰和硅是炼钢时为脱氧而加入的有益元素，硫、和磷是从炼钢原料中带入的有害杂质。碳素钢按含碳量可分为：低碳钢(含碳量小于0.25%)，中碳钢(含碳量为0．25～0.60%)，高碳钢(含碳