“快速制造”在中职学校专业建设中的构建

摘要：快速制造，即产品CAD三维设计、三维检测及数据反求、快速成型、快速模具的全过程。目前它不仅加快了工业设计的进程，也应用在生物、医学、美术等领域，在国民经济领域里显示出广阔应用价值。目前，我国在这一领域处于研发领先、应用滞后的局面，其价值尚未引起足够重视。快速制造教学在大学和高职得到了较为广泛的应用，但在中职学校教学中的应用较少，主要在对快速制造技术的认识、师资队伍、设备配置较为缺乏。笔者结合自身的教学实践和体会，就“快速制造”技术在中职学校教学中的应用进行探讨。

关键词：快速制造；课程设置；师资队伍建设；软硬件设施；教学改革

中图分类号：G712 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）33-0217-02

一、快速制造技术概述

快速制造技术包括CAD三维设计、逆向工程测量技术、快速成型技术和快速模具制造技术等。

1.CAD三维设计。CAD三维设计是新一代数字化、虚拟化、智能化设计平台的基础。它是建立在平面和二维设计的基础上，让设计目标更立体化，更形象化的一种新兴设计方法。目前专业软件应用有：AutoCAD、CAXA、Pro/E、UG、MasterCAM、CATIA等。

2.逆向工程测量技术。逆向工程，又称反求工程、反向工程，指通过各种测量手段和三维几何建模方法，将已有实物原型转化为计算机上的三维数字模型的过程，是工程测量技术、计算机软硬件技术的综合。目前该技术包括接触式工程测量技术和非接触式工程测量技术。接触式工程测量技术主要以三维坐标测量仪为主，非接触式工程测量技术主要包括工业近景摄影测量技术、三维光学面扫描技术、激光三维抄数技术等。

3.快速成型技术。快速成形技术又称快速原型制造技术，它集机械工程、CAD、逆向工程技术、分层制造技术、数控技术、材料科学、激光技术于一身，可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或直接制造零件。快速成形技术就是利用三维CAD的数据，通过快速成型机，将一层层的材料堆积成实体原型。快速成型工艺方法主要有光固化成形、分层实体制造、选择性激光烧结、熔融沉积成形等。

4.快速模具制造技术。多品种小批量时代的逐步来临使得企业要求模具制造能保证新产品快速占领市场，开发快速经济模具越来越引起人们的重视，例如用环氧聚脂或其中混入金属、陶瓷、玻璃等增强材料制作的快速软模，可用于上百件注塑成形以及汽车覆盖件试制。将快速成型技术引入模具制造过程后的模具开发制造就是快速模具制造。目前已提出的众多RMT方法，可分为由CAD数据及RP系统制作的快速原型或其他实物模型复制金属模具的间接法，根据CAD数据直接由RP系统制造金属模具的直接法两大类。

二、中职学校“快速制造”专业培养目标

通过本专业的学习，能适应机械制造向高科技、高精度、高质量发展需要，能适应生产、管理一线需要，能熟练编制金属、塑料等制品的成型工艺规程，熟悉快速模具的设计和制造过程，熟悉三维光学面扫描系统设备、真空注型机和激光快速成型机的调试和使用方法，解决生产现场模具制造工艺及装备的技术问题，能熟练应用模具CAD/CAM技术，具备专业应用综合能力和一定创新能力，能从事生产一线的管理工作等方面的工程技术人才。

三、主要课程设置及要求

“快速制造”专业是模具设计与制造专业体系中的一个分支，从大类来讲，它仍然是机械制造专业，因此在课程设置上应基于现代模具制造来开设专业课程。

1.专业理论基础课。《机械制图》、《公差配合与技术测量》、《金属材料与热处理》、《机械设计基础》、《机械CAD》。①《机械制图》：掌握制图的基本知识，组合体的三面投影图，标准件、常用件及机件的图形表达，零件图和装配图的绘制方法等。②《公差配合与技术测量》：掌握尺寸公差、形位公差及表面粗超度的基本概念，各种极限配合的选择及查表使用，掌握常用量具、量仪的使用方法。③《金属材料与热处理》：了解常用模具材料的性能和常见热处理的一般原则、工艺与应用。④《机械设计基础》：掌握常用机械传动和其他常用机构，以及通用的机械零件的工作原理、特点和基本原则基本设计计算方法。⑤《机械CAD》：通过计算机绘图，熟练掌握常用绘图、编辑、修改、尺寸标注、块的创建、块插入等命令的使用以及操作技巧；能根据中华人民共和国《机械制图》国家标准的规定，绘制零件图、装配图和三维图形。通过上述专业理论基础课的学习为专业课程打好基础。

2.专业理论课。《模具工程技术基础》、《冲压模具与设备》、《塑料成型模具与设备》、《压铸模具设计》、《模具数控加工技术》、《模具CAD/CAM》。①《模具工程技术基础》、《冲压模具与设备》、《塑料成型模具与设备》、《压铸模具设计》：掌握模具制造的一般方法和加工技术，能正确制定模具零件的机械加工工艺，熟悉模具制造中的各种加工方法及常用设备。掌握模具制造必须的基础理论知识及基本技能，具有较强的模具设计、制造及调试维修的动手能力，能较好地运用所学知识解决模具制造和安装、调试及维修的实际问题。②《模具CAD/CAM》：通过模具CAD/CAM的学习，掌握CAD／CAM集成系统软件对零件进行几何造型，形成零件的三维几何信息，确定零件的加工工艺参数，自动进行有关数据的计算，生成刀具轨迹，并进行刀具轨迹的编辑与仿真，生成G代码，数据传输到数控机床进行加工等知识。

3.通用技能课。《模具钳工工艺与技能训练》、《模具制造及维修技能训练》。①《模具钳工工艺与技能训练》：掌握钳工基础知识、钻床与钻床夹具知识、孔加工技能训练、锉配技能训练、常用精密量具和量仪、装配工艺知识。②《模具制造及维修技能训练》：熟悉常用冲压机床、塑料成型机床以及压铸机床的操作方法，了解线切割、电火花加工方法，掌握各类常用冲压模具、塑料模具的安装及调试方法，掌握各类模具的修理与修复技术、维修技巧等。

4.专业技能课。《反求工程技术实训》、《快速成型技术实训》、《快速模具制造技术实训》。①《反求工程技术实训》：掌握三维光学面扫描系统设备的使用、操作、维护和安装，以及点云的后处理技术和简单的逆向建模流程。②《快速成型技术实训》：快速成型技术的原理及目前快速成形主要的工艺方法，掌握激光快速成型机的结构、安装维护和操作方法，并通过数据处理软件，正确合理处理零件的模型。掌握快速成型件的后处理工艺流程。③《快速模具制造技术实训》：掌握硅橡胶模具的制作工艺，真空注型件的制作和后处理工艺，并对模具和零件缺陷问题分析。

四、师资队伍建设

1.快速制造专业教师应具备的基本条件：①模具制造专业或数控专业毕业，具有相关理论和实作教学经验。②具有冲压模、塑料模及压铸模专业理论知识。③熟悉模具设计流程。④专业软件应用能力：AutoCAD、CAXA、Pro/E、UG、MasterCAM、CATIA等。⑤专业实作技能：线切割、电火花、数控、模具拆装及修配、模具零件测绘及计量。

2.通过考试从具备基本条件的教师队伍中选拔教师：①理论考试：《模具工程技术基础》、《模具数控加工技术》。②软件操作能力考试：AutoCAD、CAXA、Pro/E、UG、MasterCAM、CATIA，任选其一。③实作考试：车、铣、刨、磨、钳，任选其一。

3.教师的再培养。通过竞考选的教师，向国内外具备“快速制造”设备和教学条件的院校和科研单位进行输送和培养。

五、软硬件设施

1.成立“快速制造”教研组，选拔出教研组长，明确各成员的职责和分工协作关系，构建一个引导教学改革，相互学习的交流平台。

2.成立“快速制造”中心，该中心应具备：场地：CAD三维设计室、逆向工程测量技术室、快速成型技术室和快速模具制造技术室。①CAD三维设计室：一套教学投影仪，40台以上高配置台式电脑及相应的辅助设施。②逆向工程测量技术室：3台以上三维光学面扫描仪及相应的辅助设施和耗材。③快速成型技术室：2台以上激光快速成型机及相应的辅助设施和耗材。④快速模具制造技术室：1台以上真空浇注成型机及相应的辅助设施和耗材。

3.专业理论基础课和专业理论课应配备多媒体教室，采用音像、动画、3D软件对复杂的模具进行三维演示和讲解，增强学生的感性认识。

4.专业理论课应配备模具模型及模具生产设备模型，通过模型的展示，把复杂的模具结构和工作原理变成直观认识。

5.通用技能课应配备仿真模具和模具生产设备，把工厂的实际生产过程展示在学生面前。

六、教学改革

1.以工作过程为导向的课程开发。本课程基于模具设计及制造，进行“快速制造”课程体系的开发。

2.理实一体化的教学方法。①理实一体化教材的开发；②教学方法与过程的设计；③注重学生主观能动性的发挥；④师资力量建设和教师积极性的调动；⑤教学效果的正确评价。

3.校企合作办学。“快速制造”是一个较为新兴的制造技术，与企业共同研究和攻克专业技术难关，实现优势互补、互惠互利、共同发展。

作者简介：杨云（1965-），男，四川广安人，重庆市机械高级技工学校，讲师，教师。