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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。

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

前言
在“新工科建设”背景下，本书为适应高校教学“新基建”要求，进一步提高创新性人才培养质量，满足机械工程、电子、自动化、计算机等专业多学科交叉培养的需求，在总结了工程训练多年教学研究与实践经验的基础上编写完成。
本书以培养智能制造领域的高素质复合型人才的核心能力为主线，按照通俗易懂、循序渐进的原则选择内容，在编写中力求做到“理论先进，内容实用，操作性强，学以致用”。书中系统全面地阐述了现代制造工程的产品设计、加工制造、机电控制等方面的基础知识和基本技能，体现了工程训练的基础性和实践性；同时，本书引入了工业机器人、智能制造等较新的制造发展成果，注重工业技术与信息技术的融合，满足一流课程的“高阶性、创新性和挑战度”的要求。本书突出“案例导向”的教学特点，创编了面向智能制造的工程训练项目、赛课融合和科教融合的学生创新实践等内容，重视理论教学、工程训练及创新实践的深度融合，实现“知识、能力、实践、创新”一体化培养。此外，本书依托江苏省一流本科课程（线上）“工程训练”，以视频、慕课等新形态立体化形式呈现，可实现“教材+微课+慕课+SPOC+教学”有机融合。
本书由徐锋、张庆担任主编，高珏、王化明担任副主编，第1章由吕常魁、张庆负责编写，第2、4章由高珏、徐锋负责编写，第3、7章由刘润、吕常魁负责编写，第5、8章由葛旺、陈春阳负责编写，第6、10章由王恒厂、王化明负责编写，第9章由黄娟负责编写，第11章由张文艺、徐锋负责编写，第12章由葛旺、黄娟、高珏、许玲负责编写。
本书的编写和出版得到了南京航空航天大学教务处、南京航空航天大学公共实验教学部、电子工业出版社的大力支持和帮助，在此谨表示衷心感谢。
限于编者水平，书中难免有欠妥之处，恳请读者指正并将问题反馈给我们，以便再版时修改完善。



编  者   
2023年1月

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