工程训练金工实训学习指南.docx

1、工程训练金工实训学习指南“工程训练（金工）”教学大纲教学目的：工程训练是理论与实践一体化的技术基础课，它是以机械制造过程为平台，机械制造技术为手段，采用实践教学模式，开展专业知识理论、技术工艺实践和工程素质等的训练；通过学习技术及工艺，发挥学生主观能动性，遵循必要规则，从经济、环保、效率、新方法等多方面的扩展工程综合能力，培养学生具备现代工业领域中特别是机械工程方面的具有知识交叉的扩展能力、创新意识和创新能力。教学任务：以工业导论、工业生产过程为引领；以课程教材、课程网络教学系统、虚拟现实操作平台和理论授课相结合方式进行理论学习；结合实训面授和实际操作，进行分项结果点评和评价；然后课程总结复习

2、，网络机考或书面考试，各部分成绩按权重统计总评，完成课程教学。教学内容：由以下各项目组成相关教学单元，组织教学资源，进行教学活动。单元教学目标和任务：导论 3学时工业生产基本过程简介、机械制造基本方法和特点。课程学习方法、学习资源和背景介绍。课程的时间安排及课程运行、考评方式。课程实践教学的安全准则教育，安全责任书、着装等过程落实。铸造3学时了解铸造生产的工艺过程、特点、应用。了解浇铸系统的作用及组成。了解铸造生产的安全操作。压力加工 3学时了解压力加工的工艺过程、特点及作用。熟悉冷冲压的原理、应用。利用冲压模加工冲压件。了解锻造生产的安全操作。焊接 3学时了解焊接方法的种类、特点、应用及生产

3、过程。了解常用电焊、气焊方法。熟悉点焊、氩弧焊、钎焊。了解焊接生产的安全操作。热处理 3学时了解常用金属材料及其应用。认识热处理对钢材力学性能影响。基本掌握常见的热处理方法及其特点。了解热处理生产的安全操作车削 3学时了解车床的基本加工方法及基本结构。掌握简单零件的车削方法。了解车刀材料和车刀几何角度。了解车削加工的安全操作。铣削 3学时了解铣削加工原理及铣床基本组成。认识常用铣刀及其安装方法。了解分度头和回转工作面的使用方法。掌握常用的铣削工艺。了解铣削加工的安全操作。磨削 3学时了解磨削加工原理及磨床组成。了解砂轮材料的组成。掌握平面磨方法。了解磨削加工的安全操作。钳工 3学时掌握钳工常用

4、工具的使用方法。了解钻床加工及其特点。了解装配工艺及注意事项。了解钳工和钻削加工的安全操作。电火花成型 3学时了解电火花成型加工的原理及应用范围。了解电火花成型加工机床的组成、作用。会进行简单的操作。了解电火花加工的安全操作。车削加工 3学时了解数控车床加工及其组成。认识常用ISO代码及其变成应用。编制简单的数控车加工程序并加工零件。了解数控加工的安全操作。电火花线切割 3学时掌握电火花线切割加工的原理及应用范围。了解电火花线切割加工机床的组成、作用。掌握编程方法。齿轮1.5学时了解齿轮加工原理、机床。参观插齿、滚齿操作。桌面加工 3学时了解桌面加工机床的组成、工作原理进行简单零件加工。了解桌

5、面加工机的安全操作。CAD/CAM 3学时掌握CAD/CAM一体化概念，在产品设计加工中的应用。了解Cimatron软件的常用功能，对简单零件建模。了解局域网及网络制造概念。FMS 3学时了解FMS的概念、应用。了解机器人的工作原理。对其他先进制造技术有基本了解。数控铣削 3学时了解数控铣床加工及其组成。认识常用ISO代码及其编程应用。编制简单的数控铣加工程序并加工零件。逆向工程 3学时了解逆向工程的原理及发展。了解逆向工程数据测量基本方法。熟悉三维重建软件和步骤。了解CMM基本测量操作模式和方法。了解快速原型制造的基本方法。了解加工中心原理、编程和工艺方法。了解数控铣削的安全操作。教学活动基

6、本要求：教学活动应使教师和学生围绕一下可测评结果展开 了解机械零件的常用加工方法及其所用主要设备的工作原理及典型结构、工、夹、量具的使用及安全操作技术； 对简单零件初步具有选择零件材料、毛坯、加工工艺方法和进行工艺分析的能力； 对机械制造中的数控技术、计算机辅助制造技术、特种加工等先进制造技术有一个较为系统的了解； 机械制造常用主要设备的操作能力的掌握； 简单测量工具的使用技能； 了解一般机械制造的全过程； 初步了解机械制造企业的管理； 初步具有工程技术人员的工程素质； 提高创新意识和创新能力。教学方法基本要求：实习操作面授结合理论自学的方式，完成知识、能力和素质三方面的提高。学生成绩按理论、

7、实践、平时、考试相结合总评；由实习模块中各项目的过程及结果组成实践分，由实训报告、大作业和考试成绩组成理论分，原则上各占总成绩的50。“工程训练（金工）”学习指南课程体系与项目的关系：主模块子模块基本内容课程概述导论工业生产基本过程、机械制造基本方法；课程学习方法、学习资源和背景介绍；课程运行安排、考评方式；实践教学的安全准则、安全责任分解材料及热加工工艺基础训练铸造铸造生产的工艺过程、特点、应用、安全操作；砂型结构特点。认识型砂、芯砂及其作用；浇铸系统的作用及组成压力加工压力加工的工艺过程、特点及作用；模锻、自由段的特点；简单钢制零件的锻造方法；冷冲压的原理、应用焊接焊接方法的种类、特点、应

8、用及生产过程；常用焊接接头形式和坡口形式；常用电焊、气焊方法，了解氩弧焊、压力焊热处理钢材的力学性能；热处理对钢材力学性能影响；常用的热处理方法及其特点冷加工工艺基础训练车削车床的基本加工方法及基本结构；简单零件的车削方法；车刀材料和车刀几何角度；车削螺纹的调整加工方法铣削铣削加工原理及铣床基本组成；常用铣刀及其安装方法；分度头和回转工作面的使用方法；常用的铣削工艺磨削磨削加工原理及磨床组成；砂轮材料的组成及其修磨方法；平面磨方法、了解外圆磨钳工钳工常用工具的使用方法；钻床加工及其特点；装配工艺认识及注意事项齿轮加工齿轮加工原理、机床；插齿或滚齿操作先进制造技术训练数控加工数控车床加工及其组成

9、；数控铣床加工及其组成；常用ISO代码及其编程应用；简单的数控车、铣加工程序编制并加工合格零件电火花成型加工电火花成型加工的原理及应用范围；电火花成型加工机床的组成、作用；进行简单操作电火花线切割加工电火花线切割加工原理及应用范围；电火花线切割加工机床的组成、作用；进行简单操作桌面雕刻桌面雕刻机床的组成、工作原理；创新零件加工CAD/CAMCAD/CAM一体化概念，产品设计加工中的应用；Cimatron软件的常用功能，对简单零件建模；网络制造基本知识及操作，程序传输实时加工零件加工中心加工中心加工原理、编程和工艺方法FMS（机器人）FMS基本概念及应用，其他先进制造技术；机器人工作原理；FMS

10、编程，简单零件的加工和测量激光加工激光孔加工、激光焊接三坐标测量零件测量、零件三维模型重建快速原型制造快速原型制造原理和方法课程学习方法：对授课内容悉心听取和领会，对按主模块和子模块编排的项目反复实践、巩固技能，对理论知识按教材、分章节作要点学习，进行作业和预测，真正掌握工程训练课程的内涵，提升自身的工程能力。课程学习要点：要点1工程材料及热处理一、工程材料黑色金属金属材料材料 有色金属 非金属材料 使用性能（力学性能、物理性能和化学性能等）材料性能工艺性能（铸造性能、焊接性能、压力加工性能、切削性能和热处理性能）掌握常用碳素钢（碳素结构钢Q235，优质碳素结构钢45、碳素工具钢T8、T12）

11、、合金钢（在碳素钢的基础上加入合金元素，使得材料的性能提高或具有特殊的性能）和铸铁（HT200、KTH330-08）的分类、牌号、性能、应用。二、钢的热处理热处理概念：钢的热处理基本工艺有：退火、正火、淬火和回火。退火加热到一定温度，经保温后随炉冷却；正火加热到一定温度，经保温后在空气中冷却；淬火加热到临界温度以上的某一温度，经保温后以快速冷却（即大于临界冷却速度）；回火将淬火后的工件重新加热到临界点一下的某一温度，经长时期保温后缓慢冷却。可分为：低温回火（150250）目的是消除和降低淬火钢的内应力及脆性，提高韧性，使零件具有较高的硬度（5863HRC）。主要用于各种工、量、模具及滚动轴承等

12、，如用T12钢制造的锯条、锉刀等，一般都采用淬火后低温回火；中温回火（350500）中温回火后工作的硬度有所降低，但可使钢获得较高的弹性极限和强度（3545HRC）。主要用于各种弹簧的热处理；高温回火（500650）通常将钢件淬火后加高温回火，称为调质处理。经调质处理后的零件，既具有一定的强度、硬度，又具有一定的塑形和韧性，即综合力学性能较好（2535HRC）。主要用于轴、齿轮、连杆等重要结构零件。如各类轴、齿轮、连杆等采用中碳钢制作，经淬火+高温回火后，即可达到使用性能的要求。一般随着回火温度的升高，钢的强度和硬度下降，而塑形、韧性上升。要点2铸造铸造是熔炼金属、制造铸型后，将熔融金属浇入与

13、零件形状相适应的铸型，凝固后获得一定形状和性能的铸件成型方法。铸件一般是尺寸精度不高，表面粗糙的毛坯，必须经切削加工后才能成为零件。若对零件表面要求不高，也可直接使用。一、铸造的特点及应用特点铸造可以制成形状和内腔十分复杂的铸件，特别是具有内腔的毛坯如各种箱体、气缸体、气缸盖等；铸造的适应性强，可用于各种材料，如有色金属、黑色金属、铸铁和铸钢等，但以黑色金属为主；可生产不同的尺寸及质量的铸件，如壁厚可做到小于1mm、铸造的质量可以是提高的几克重达几百吨的铸件等；铸件生产成本低，设备投资少，原材料价格低，来源广等。因此铸造在机械制造中获得广泛的应用，但铸造生产工艺过程难以精确控制；铸件的化学成分

14、和组织不太均匀、晶粒粗大、组织疏松，常有气孔、夹渣、砂眼等缺陷存在，使得力学性能不如锻件高的缺点。但随着新工艺、新材料的不断发展，铸件的质量也在不断提高。应用主要应用在各种箱体和非承受载荷的低速齿轮等。如机床床身、齿轮箱、变速箱、手轮、内燃机气缸体、气缸盖、火车轮、皮带轮、台虎钳钳座等。铸造生产方法很多，主要分为两大类：砂型铸造；特种铸造。二、型（芯）砂芯砂的性能要求比普通型砂的综合性能要高。三、砂型铸造工艺铸造工艺参数及其确定收缩余量；加工余量；起模斜度（起模斜度的大小与壁的高度、造型方法、模样材料及其表面粗糙度有关）；铸孔、铸槽和型芯头；铸造圆角。造型工艺造型时必须考虑到的工艺问题主要是分

15、型面和浇铸系统，它们直接影响铸件的质量及生产率等。分型面的确定（分型面是指上、下砂型的接触表面。分型面确定的原则：分型面应该选择在模样的最大截面处）；应使铸件上的重要加工面朝下或处于垂直位置；应使铸件的全部或大部分位于同一砂箱内，以减少错箱和提高铸件精度。浇铸系统和冒口 浇铸系统：浇铸系统是指液体金属流入铸型的通道，并能平稳地将液体金属引入铸型，要有利于挡渣和排气，并能控制铸件的凝固顺序。如浇铸系统开设得不好，铸件易产生浇不足、缩孔、冷隔、裂纹和夹杂物等缺陷。典型浇铸系统一般包括：外浇口缓冲液体金属浇入时的冲击力和分离熔渣；直浇道了解外浇口和横浇道的垂直通道，利用其高度使金属业产生一定的静压力

16、而迅速地充满型腔；横浇道位于内浇道之上，连接直浇道和内浇道，稳定金属液的流动，使金属液平稳地径内浇道流入型腔并向各内浇道分配金属液，还起到挡渣作用；内浇道直接和型腔相连的通道，可控制金属液流入型腔的位置、速度和方向。冒口：冒口主要起补缩作用，同时还兼有排气、浮渣及观察金属液体的流动情况等。一般安放在铸件壁厚处或顶部。四、熔炼设备铸铁冲天炉；铸钢电弧炉；有色金属坩埚炉。五、特种铸造熔模铸造；金属型铸造；压力铸造；离心铸造:离心铸造是在离心力的作用下成型，所以铸件组织致密，无缩孔、气孔、渣眼等缺陷，因此力学性能较好。铸造空心旋转体铸件不需要型芯和浇铸系统，铸件不需要冒口补缩，省工省料、生产率高、质

17、量好、成本低。六、造型操作技术七、造型方法造型方法有手工造型和机器造型。手工造型方法：整模两箱造型、分模两箱造型、挖砂造型、假箱造型、活块造型、刮板造型、三箱造型。八、造芯型芯的主要作用是形成铸件的内腔。九、浇注温度浇注温度偏低，金属液流动性差，易产生浇不足、冷隔、气孔等缺陷；浇注温度过高，铸件收缩大，易产生锁孔、裂纹、晶粒粗大及粘砂等缺陷。合适的浇注温度应根据铸造合金种类、铸件的大小及形状等确定。要点3压力加工一、压力加工的特点及应用金属压力加工的主要方法有轧制、拉拔、挤压、自由锻、模锻和板料冲压等。锻压是锻造和冲压的总成。它是对坯料施加压力，使其产生塑性形变，改变其形状尺寸并改善性能，以制

18、造机械零件、工件或毛坯的成型方法。特点金属材力经锻压后，其组织和性能得到了改善。特别是铸态组织，通过压力加工或锻造后，其内部的缺陷，如裂纹、气孔、缩松等缺陷得到了压合，使其结构致密，晶粒细化，力学性能大大提高。与铸造、焊接相比，锻压加工一般只能获得形状较简单的毛坯制件。应用承受重载的机器零件，如主轴、曲轴、齿轮等，均应进行锻压。锻压属于金属压力加工范畴。锻造和冲压是在加压设备及工（模）具的作用下，是坯料产生局部或全部的塑性变形， 以获得一定几何尺寸、形状和质量的锻件或冲压件的加工方法。按成型方法不同，锻造可分为自由锻和模锻两大类。二、金属的加热金属材料的可锻性一般可用塑形和变形抗力来衡量。加热

19、的目的是为了提高金属的塑形，降低变形抗力。随着含碳量的提高，金属材料的可锻性下降。一般认为工业纯铁、低碳钢的可锻性最好，而中碳钢、高碳钢、铸铁、硬质合金、有色金属等可锻性较差。加热温度高，则金属的塑性好，变形抗力小。但加热温度不能过高，因为超过一定温度后，金属易出现氧化、脱碳、过热和过烧等缺陷。因此，加热高温度不出现过热为前提，此即始锻温度。金属在热变形加工时，当温度降低到一定程度后，金属塑性变差，变形抗力增大，不仅难以继续变形， 且易产生裂纹，因此必须停止锻造，重新加热，此即终锻温度。如45号钢的始锻温度为11501200，终锻温度为800。三、锻造设备手工锻自由锻机器锻锻造工艺 脱模锻 模

20、锻自由锻设备主要有：空气锤、蒸气-空气锤和压力机（水压机、油压机）等。四、自由锻基本工序镦粗、拔长、冲孔、弯曲、扭转、错移、切割等。其前3种应用较多。五、板料冲压板料冲压一般是在室温下，利用安装在压力机上的模具，对板料施加压力，使其产生变形或分离的工艺过程，此时也可成为冷冲压。剪切分离工序 冲裁等板料冲压弯曲 变形工序 拉伸 成型等要点4焊接焊接是通过加热或加压（或两者并用），是焊件形成原子结合的一种连接方法。焊接时根据焊接工艺可以采用填充材料，也可以不用填充材料。一、焊接的特点及应用特点焊接实现的连接是不可拆卸的永久性连接，采用焊接方法制造的金属构件，可以节省材料，简化制造工艺，缩短生产周期

21、，且连接处具有良好的使用性能。但焊接不当会产生缺陷、应力和变形等，须加以预防和消除。应用焊接广泛应用于制造各种金属结构件，如：桥梁、船体、建筑、压力容器、锅炉、车辆、飞机等；也常用于机器零件毛坯，如：机架、底座、箱体、吊车车架等；还可用于修补铸件、锻件的缺陷以及局部损坏的零件，具有较大的经济效益。焊接方法很多。按照焊接原理，可分为三大类：熔化焊主要有电弧焊、气焊和电渣焊等焊接方法。电弧焊又有焊条电弧焊、埋弧自动焊、气体保护焊等。压力焊主要有电阻焊、摩擦焊等焊接方法。电阻焊又有电焊、对焊、缝焊等方法。钎焊可分为硬钎焊和软钎焊两类。钎焊原则上能焊接各种同质金属或异质金属材料，但焊接性能相差很大，需

22、要选用相应的焊接方法和焊接工艺措施才能实现所需要的性能。因此，可焊性被认为是获得优质焊接接头的焊接方法及焊接工艺的可行性。对于金属材料，焊接性能一般随着含碳量的增加，可焊性下降。所以纯铁、低碳钢的焊接性能最好，而高碳钢、铸钢、铸铁、某些有色金属和异种材料的焊接性能较差。焊接性较差的材料一般不用来制作焊接结构件，只用作焊补。二、焊条电弧焊电弧焊焊条焊条由焊芯和药皮两部分组成。焊芯的作用：作为电极传导电流，产生电弧；熔化后又作为焊缝的填充金属、药皮的作用：改善焊接工艺；机械保护作用；冶金处理作用。焊接不同的材料应选用不同的焊条，并非选用焊条强度级别高的，就能提高焊缝质量。焊条选择原则主要有等强度原

23、则和同分原则。焊条直径选择焊条直径根据被焊工件的厚度和焊接质量来选择。焊接电流选择焊接电流根据焊条直径来选择、三、气焊与气割气焊气焊是利用可燃气体燃烧的高温火焰来融化母材填充金属一种焊接方法。气焊通常使用的气体是乙炔和氧气。调节乙炔和氧气的比例，可得到三种不同的火焰：中性焰（O2/C2H2 = 1.01.2）火焰呈中性，应用最广。常用于焊接低中碳钢、合金钢、铜和铝合金等，如：桥梁、机架等；谈火焰（O2/C2H2 = 1.01.2）火焰呈还原性，有增碳作用。常用于焊接高碳钢、铸铁、硬质合金等；氧化焰（02/C2H2=1.01.2）火焰呈氧化性一般较少采用。可用于焊接黄铜。 气焊时，一般焰芯顶端应

24、距焊件2-3mm。 气焊操作要领:点火时，先微开氧气阀，再开乙炔阀;灭火时，先关乙炔阀，再关氧气阀;回火时，应先关乙炔阀，再关氧气阀。 与电弧焊相比，气焊火焰温度比电弧焊低，热量分散，生产率低，焊接变形大，接头质量差。但气焊火焰种类和大小可控制，操作较方便，灵活性强，且不需要电源，可在没有电源的地方应用。 气焊适用于焊接厚度为3mm以下的低碳钢薄板，高碳钢、铸件、硬质合金的补焊，以及铜、铝等有色金属及合金的焊接。气割气割是利用某些金属在纯氧中燃烧的原理来实现金属切割的方法。满足气割条件的金属材料有低、中碳钢和低合金钢;而高碳钢、铸铁、高合金钢及铜、铝等有色金属及合金，均难以进行气割。四、电阻焊

25、电阻焊特点低电压、弧电流、焊接时间短、不需耍填充金属、焊接变形小、生产率高、操作简单，易于实现机械化和自动化。电阻焊基本形式点焊:主要用于焊接厚度为4mm以下的薄板结构；缝焊:即连续的点焊，主要用于焊接厚度为3mm以下，要求密封的容器和管道。对焊:直径小于20mm及强度要求不高的焊件，如棒材、管材可用对焊。五、钎焊钎焊是采用比母材熔点低的金属材料作为钎料，将焊件接头和钎料同时加热到钎料熔化而焊件不熔化，使液态钎料渗入接头间隙并向接头表面扩散，形成钎焊接头的方法。按钎料熔点不同，钎焊可分为：硬钎焊钎料熔点大于450，接头强度大于200MPa的钎焊。主要用于接头受力较大，工作温度较高的焊件。如:刀

26、具的刀头和刀体、汽车空调冷凝器与蒸发器软钎焊钎焊熔点小于450.接头强度小于70MPa的钎焊。主要用于受力不大工作温度较低的焊件。如:电路板元器件、精密仪表机械等。钎焊与熔化焊相比，加热温度低，接头金属组织和性能变化及焊接变形小，尺寸容易保证，生产率高，易于实现机械化和自动化，可焊接异种金履，但接头强度较低，特别是冲击韧性较低。耐热能力较差。要点5切削加工基础知识金属切削加工是通过刀具与工件的相对运动，从毛坯上切去多余的金属，以获得形状、尺寸、加工精度和表面粗糙度都符合要求的零件加工方法。一、金属加工的两种类型金属切削加工分为钳工和机械加工两大类。钳工一般由工人手持工具对工件进行切削加工，包括

27、画线、锯削、锉削、攻丝和套扣、刮研、钻孔、铰孔及装配等。机械加工通过各种金属切削机床对工件进行切削加工，如车（数控车床）、铣（数控铣床）、磨、钻、刨及特种加工（如线切割、电火花加工）等。二、切削运动和且销量切削运动：主运动；进给运动。切削用量三要素： 切削速度；进给量f；背吃刀量；切削用量三要素对刀具耐用度影响最大的是切削速度，其次是进给量，最小的是背吃刀量。因此，在选定合理的刀具后，切削用量的选择顺序依次是，粗车：背吃刀量进给量切削速度；精车：切削速度进给量背吃刀量。三、刀具的几何角度金属切削刀具种类繁多，构造各异，比较典型的是车刀。其它刀具的切削部分都可看作以车刀为基本形态演变而成、可以以

28、车刀为例分析刀具切削部分的几何角度。车刀的组成车刀由刀头和刀体两部分组成。刀体是将车刀固持在刀架上，起支承与传力的作用，也称为刀杆或刀柄。刀头为切削部分，刀头一般由三个面、两个刃和一个尖组成，分别是：前刀面；主后面；副后面；主切削刃；副切削刃；刀尖。车刀几何角度：在正交平面上测量的前面与基面的夹角。增大前角，则刀具锋利，切削轻快；但前角过大，刀刃强度降低；硬质合金车刀的前角一般取-5+25。当工件材料硬度较低、塑性较好、刀具材料韧性较好及精加工时，前角可取大些，反之，前角取小些；：在正交平面上测量的主后面与切削平面的夹角。增大后角，可以减少刀具主后面与工件的摩擦；但后角过大，刀具强度降低、一般

29、粗加工时取68；精加工时取1012。即粗加工时取小值，精加工时取大值；:在基面中测量，是主切削刃与进给运动方向在基面上投影的夹角。增大主偏角，则可使轴向分力加大，径向分力减小，有利于减小振动，改善切削条件；但刀具磨损加快，散热条件变差。主偏角一般取4590。工件刚度好，粗加工时取小值，精加工时取大值。：在基面中测量，是副切削刃与进给运动反方向在基面上投影的夹角。增大副偏角可减小副切削刃与加工面的摩擦，降低表面粗糙度，防止切削时产生振动。副偏角一般取515，粗加工时去大值，精加工时取小值。：在切削平面中测量的主切削刃与基面的夹角。其主要作用是控制切屑的流动方向。切削刃与基面平行时， =0；刀尖处于切削刃的最低点，为负值，刀尖强度增大；切屑流向已加工面，用于粗加工；刀尖处于切削刃的最高点；正值，刀尖强度较低，切削流向待加工面，用于精加工。刃倾角一般取-5+10。粗加工时取负值，精加工时取正值。根据切削加工工艺对车刀几何角度的影响，一般切削粗加工应选择小的、；切削精加工时应选择大的、；车细长轴时应选择较大的。刀具材料刀具材料的性能要求刀具切削部分应具有：高的硬度；高的耐磨性；高的热硬性；足够的硬度和韧性。常用刀具材料：碳素工具钢（如：T10、T10A、T12、T12A等），用于制造手工工具