现代工程技术与创新实践

第1章现代工程概述

1.1工程概述

1.1.1工程的起源与内涵

1.1.2工程理念

1.1.3工程思维

1.1.4工程的社会性

1.2现代制造工程概述

1.2.1冶金工程

1.2.2机械工程

1.2.3微电子工程

1.2.4化学工程

1.3机械制造方法及机械制造技术发展趋势，1.3.1我国机械制造业的现状

1.3.2机械制造生产环节及机械制造系统1.3.3机械制造工艺方法

1.3.4先进机械制造技术

1.4产品设计研发

1.4.1产品的设计开发流程

1.4.2产品研发过程中的关键技术，

第2章工程材料

2.1 材料的力学性能

2.2常用的金属材料

2.2.1常用钢材.....

2.2.2常用铸铁.

2.3钢的热处理

2.3.1钢的退火和正火。

2.3.2钢的淬火.

2.3.3钢的回火...

2.3.4钢的表面热处理，

2.4非金属材料

2.4.1高分子材料

2.4.2陶瓷材料

2.4.3复合材料

2.5先进材料及其应用

第3章材料成型

3.1铸造

3.1.1砂型铸造

3.1.2特种铸造

3.1.3铸造新技术及发展3.2压力加工

3.2.1压力加工主要方法简介3.2.2常用锻造设备及使用3.2.3锻造工艺

3.2.4板料冲压

3.2.5先进压力加工工艺

3.3焊接

3.3.1焊条电弧焊

3.3.2气焊与气割

3.3.3其他焊接方法简介3.3.4新技术发展

3.4高分子材料的成型

3.4.1塑料的成型及二次加工3.4.2橡胶的成型及加工工艺3.5工业陶瓷及复合材料的成型

3.5.1工业陶瓷及其成型3.5.2复合材料及其成型

第4章切削加工基础知识

4.1零件加工精度和表面粗糙度4.1.1加工精度

4.1.2零件表面质量4.2

切削运动和切削用量

4.2.1切削运动

4.2.2切削用量.

4.3

切削刀具

4.3.1刀具切削部分的组成

……

项目2镂空组合件制作实践项目.项目3法槌综合实践项目

项目4指尖陀螺综合实践项目项目5旋转笔筒综合实践项目项目6无碳小车综合实践项目

项目7 Blink实验及电机驱动实践项目项目8串联式机械臂设计实践项目参考文献

第1章

现代工程概述

工程,对于我们来说并不陌生,比如我国的都江堰、万里长城、京杭大运河，埃及的金字塔,罗马的凯旋门等都是古人留下的伟大工程。我国的“两弹一星”工程、改革开放后建设的大亚湾核电工程、铁路5次大提速工程、青藏铁路建设工程、三峡工程等,创造了中国历史发展进程的神话。可以说工程活动塑造了现代文明,并深刻地影响着人类社会生活的各个方面。现代工程构成了现代社会存在和发展的基础，构成了现代社会实践活动的主要形式。

1.1工程概述

1.1.1 工程的起源与内涵

中国古代传统工程的内容主要是土木构筑,如官室、庙宇、运河、城墙、桥梁、房屋的建造等,强调施工过程,后来也指建造结果。西方的工程(engineering)一词起源于军事活动，18世纪中叶，西方工程的研究对象逐渐拓展到道路、桥梁、江河渠道、码头、城市及城镇的排水系统等;随着科学技术的发展，几乎每次新科技出现都会产生一种相应的工程,而当前所提及的工程则往往包含了专业技术与科学理论的双重内涵

工程是人类以利用和改造客观世界为目标的实践活动。它有两层基本含义:第一,它是将科学知识和技术成果转化为现实生产力的活动;第二,它是一种有计划、有组织的生产性活动，目的在于向社会提供有用的产品。工程是一种非常具有创造性和综合性的活动，担负着将科技成果转化为生产力，并为人类造福的重要使命

关于工程的内涵，李伯聪教授提出的“科学-技术-工程三元论”,已被越来越多的专家、学者所接受。李伯聪教授把工程定义为“人类改造物质自然界的完整的全部的实践活动和过程的总和”;而《2020年中国科学和技术发展研究》给出的工程的定义则为“人类为满足自身需求有目的地改造、适应并顺应自然和环境的活动”。我们把工程定义为“有目的、有组织地改造世界的活动”。首先,这一定义中的限制词“有目的”把无意识的自发改变世界的活动排除在外。例如人们污染环境的行动虽然也改变世界,但不能被称为工程。其次，定义中的限制词“有组织”则把分散的个体活动排除在外。因此,原始人把野生稻改造为栽培稻不算工程,但“大禹治水”是有组织性并有很多人参与的,是一种早期的工程活动。朱京强调“工程的社会性”,这一社会性与本定义中“有组织的活动”应当是同义词。到目前为止,工程都是按照被改造的对象命名的。

在这里,我们可以把握工程的这样几点内涵:首先，工程活动是从制定计划开始的,或者说计划是工程活动的起点。其次，实施(操作)是工程活动最核心的阶段。最后，工程的决策理论和方法在工程的成败和工程哲学中具有特殊的重要意义，它涉及工程的自然要索、科学技术要素、环境要素、社会人文要素和价值要素等一系列内容。

1.1.2工程理念

工程是科学、技术、经济、管理、社会、文化、环境等众多要素的集成、选择和优化。工程活动的进行,要顺应自然、经济和社会规律，遵循社会道德伦理、公正公平准则,坚持以人为本、节约资源、环境友好、循环经济、绿色生产、促进人与自然和人与社会协调可持续发展的工程理念。工程理念深刻地渗透到工程策划、规划、设计、论证和决策等各环节中,不但直接影响到工程活动的近期结果与效应，而且深刻地影响到工程活动的长远效应与后果。许多工程在正确的工程理念指导下,不仅成功而且青史留名,但也有不少工程由于工程理念的落后甚至错误,酿成失误，甚至殃及后世。如公元前256年李冰主持修建的都江堰水利枢纽，科学分水灌溉，与生态环境友好协调,造就了“天府之国”;而非洲的阿斯旺大坝,使富饶美丽的尼罗河下游变成了盐碱地，甚至荒漠化。造物就要造精品、造名牌、造福于人民。当代工程的规模越来越大，复杂程度越来越高，与社会、经济、产业、环境的相互关系也越来越紧密,这要求我们从“自然科学-技术-工程-产业-经济-社会”知识价值链的综合高度,来全面认识工程的本质并把握工程的定位，在工程的实施和运行全过程中处理好科技、效益、资源、环境等方面的关系,促进国民经济和社会生活的全面协调、持续发展

进入21世纪以后,关于工程的理论、观点和看法,与19世纪、20世纪的工程观有显著的差别。工业化时代的工程观,已经不足以反映社会的发展对于工程的新需求。现代工程是人们运用现代科学知识和技术手段,在社会、经济和时间等因素的限制范围内,为满足社会某种需要而创造新的物质产品的过程。21世纪的工程是充分体现学科的综合、交叉的“大工程”系统，工程不再只具有狭窄的科学与技术含义，,而是建立在科学与技术之上的包括社会、经济、文化、道德、环境等多因素的“大工程”。“大工程观”要求工程教育应为学生提供广阔的知识背景,相比于传统的工程教育，,“大工程观”更加强调工程的实践性、创造性,也更加重视工程的系统性及实践特征。

大工程理念,是一种面向工程实际的理念。美国麻省理工学院工学院原院长乔尔・莫西斯认为,大工程理念是为工程实际服务的工程教育的一种回归。从哲学层面来讲，大工程理念是以责任意识为导向的操作综合、价值综合和审美综合的统一。从工程层面来讲，大工程理念是思维整体性与实践可行性的统一,是工程与科学、艺术、管理、经济、环境、文化的融会。教育部原副部长吴启迪认为“作为工程技术人员,不仅要学习工程,还要了解社会与人，把人文教育与工程教育结合起来十分必要”。从大工程理念来看,21世纪高素质的工程人才应具有以下9种能力:工程知识能力、工程设计与创新能力、工程实施能力、价值判断能力、团队协作能力、交流沟通能力、考虑环境影响的能力、社会协调能力和终身学习能力。

本书是根据2014年教育部工程训练教学指导委员会课程建设组制订的《高等学校工程训练课程教学质量标准(整合版本2.0)》和东南大学近年来在实践教学改革中取得的成果，以加强学生现代工程素质、创新精神和实践能力为基本培养目标编写而成。有关计量单位、名词术语、工艺数据和材料编号均采用了最新颁布的国家标准。全书分为11章，主要包括现代工程概述、工程材料、材料成型(铸造、压力加工、焊接、高分子材料成型等)、切削加工基础知识、基础切削加工(车削、铣削、钳工等)、机械制造自动化(数控车、加工中心等)、特种加工(电火花线切割、电火花成型、激光加工等)、快速成型技术、机器人技术、CAD/CAM技术和综合实践项目等内容。本书注重培养学生理论联系实际，通过增加综合实践项目来强化学生的工程训练效果，发挥学生的潜力，提高学生的综合实践能力。