“快速制造”在中職學校專業建設中的構建

摘要：快速制造，即產品CAD三維設計、三維檢測及數據反求、快速成型、快速模具的全過程。目前它不僅加快了工業設計的進程，也應用在生物、醫學、美術等領域，在國民經濟領域里顯示出廣闊應用價值。目前，我國在這一領域處于研發領先、應用滯后的局面，其價值尚未引起足夠重視。快速制造教學在大學和高職得到了較為廣泛的應用，但在中職學校教學中的應用較少，主要在對快速制造技術的認識、師資隊伍、設備配置較為缺乏。筆者結合自身的教學實踐和體會，就“快速制造”技術在中職學校教學中的應用進行探討。

關鍵詞：快速制造；課程設置；師資隊伍建設；軟硬件設施；教學改革

中圖分類號：G712 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）33-0217-02

一、快速制造技術概述

快速制造技術包括CAD三維設計、逆向工程測量技術、快速成型技術和快速模具制造技術等。

1.CAD三維設計。CAD三維設計是新一代數字化、虛擬化、智能化設計平臺的基礎。它是建立在平面和二維設計的基礎上，讓設計目標更立體化，更形象化的一種新興設計方法。目前專業軟件應用有：AutoCAD、CAXA、Pro/E、UG、MasterCAM、CATIA等。

2.逆向工程測量技術。逆向工程，又稱反求工程、反向工程，指通過各種測量手段和三維幾何建模方法，將已有實物原型轉化為計算機上的三維數字模型的過程，是工程測量技術、計算機軟硬件技術的綜合。目前該技術包括接觸式工程測量技術和非接觸式工程測量技術。接觸式工程測量技術主要以三維坐標測量儀為主，非接觸式工程測量技術主要包括工業近景攝影測量技術、三維光學面掃描技術、激光三維抄數技術等。

3.快速成型技術。快速成形技術又稱快速原型制造技術，它集機械工程、CAD、逆向工程技術、分層制造技術、數控技術、材料科學、激光技術于一身，可以自動、直接、快速、精確地將設計思想轉變為具有一定功能的原型或直接制造零件。快速成形技術就是利用三維CAD的數據，通過快速成型機，將一層層的材料堆積成實體原型。快速成型工藝方法主要有光固化成形、分層實體制造、選擇性激光燒結、熔融沉積成形等。

4.快速模具制造技術。多品種小批量時代的逐步來臨使得企業要求模具制造能保證新產品快速占領市場，開發快速經濟模具越來越引起人們的重視，例如用環氧聚脂或其中混入金屬、陶瓷、玻璃等增強材料制作的快速軟模，可用于上百件注塑成形以及汽車覆蓋件試制。將快速成型技術引入模具制造過程后的模具開發制造就是快速模具制造。目前已提出的眾多RMT方法，可分為由CAD數據及RP系統制作的快速原型或其他實物模型復制金屬模具的間接法，根據CAD數據直接由RP系統制造金屬模具的直接法兩大類。

二、中職學校“快速制造”專業培養目標

通過本專業的學習，能適應機械制造向高科技、高精度、高質量發展需要，能適應生產、管理一線需要，能熟練編制金屬、塑料等制品的成型工藝規程，熟悉快速模具的設計和制造過程，熟悉三維光學面掃描系統設備、真空注型機和激光快速成型機的調試和使用方法，解決生產現場模具制造工藝及裝備的技術問題，能熟練應用模具CAD/CAM技術，具備專業應用綜合能力和一定創新能力，能從事生產一線的管理工作等方面的工程技術人才。

三、主要課程設置及要求

“快速制造”專業是模具設計與制造專業體系中的一個分支，從大類來講，它仍然是機械制造專業，因此在課程設置上應基于現代模具制造來開設專業課程。

1.專業理論基礎課。《機械制圖》、《公差配合與技術測量》、《金屬材料與熱處理》、《機械設計基礎》、《機械CAD》。①《機械制圖》：掌握制圖的基本知識，組合體的三面投影圖，標準件、常用件及機件的圖形表達，零件圖和裝配圖的繪制方法等。②《公差配合與技術測量》：掌握尺寸公差、形位公差及表面粗超度的基本概念，各種極限配合的選擇及查表使用，掌握常用量具、量儀的使用方法。③《金屬材料與熱處理》：了解常用模具材料的性能和常見熱處理的一般原則、工藝與應用。④《機械設計基礎》：掌握常用機械傳動和其他常用機構，以及通用的機械零件的工作原理、特點和基本原則基本設計計算方法。⑤《機械CAD》：通過計算機繪圖，熟練掌握常用繪圖、編輯、修改、尺寸標注、塊的創建、塊插入等命令的使用以及操作技巧；能根據中華人民共和國《機械制圖》國家標準的規定，繪制零件圖、裝配圖和三維圖形。通過上述專業理論基礎課的學習為專業課程打好基礎。

2.專業理論課。《模具工程技術基礎》、《沖壓模具與設備》、《塑料成型模具與設備》、《壓鑄模具設計》、《模具數控加工技術》、《模具CAD/CAM》。①《模具工程技術基礎》、《沖壓模具與設備》、《塑料成型模具與設備》、《壓鑄模具設計》：掌握模具制造的一般方法和加工技術，能正確制定模具零件的機械加工工藝，熟悉模具制造中的各種加工方法及常用設備。掌握模具制造必須的基礎理論知識及基本技能，具有較強的模具設計、制造及調試維修的動手能力，能較好地運用所學知識解決模具制造和安裝、調試及維修的實際問題。②《模具CAD/CAM》：通過模具CAD/CAM的學習，掌握CAD／CAM集成系統軟件對零件進行幾何造型，形成零件的三維幾何信息，確定零件的加工工藝參數，自動進行有關數據的計算，生成刀具軌跡，并進行刀具軌跡的編輯與仿真，生成G代碼，數據傳輸到數控機床進行加工等知識。

3.通用技能課。《模具鉗工工藝與技能訓練》、《模具制造及維修技能訓練》。①《模具鉗工工藝與技能訓練》：掌握鉗工基礎知識、鉆床與鉆床夾具知識、孔加工技能訓練、銼配技能訓練、常用精密量具和量儀、裝配工藝知識。②《模具制造及維修技能訓練》：熟悉常用沖壓機床、塑料成型機床以及壓鑄機床的操作方法，了解線切割、電火花加工方法，掌握各類常用沖壓模具、塑料模具的安裝及調試方法，掌握各類模具的修理與修復技術、維修技巧等。

4.專業技能課。《反求工程技術實訓》、《快速成型技術實訓》、《快速模具制造技術實訓》。①《反求工程技術實訓》：掌握三維光學面掃描系統設備的使用、操作、維護和安裝，以及點云的后處理技術和簡單的逆向建模流程。②《快速成型技術實訓》：快速成型技術的原理及目前快速成形主要的工藝方法，掌握激光快速成型機的結構、安裝維護和操作方法，并通過數據處理軟件，正確合理處理零件的模型。掌握快速成型件的后處理工藝流程。③《快速模具制造技術實訓》：掌握硅橡膠模具的制作工藝，真空注型件的制作和后處理工藝，并對模具和零件缺陷問題分析。

四、師資隊伍建設

1.快速制造專業教師應具備的基本條件：①模具制造專業或數控專業畢業，具有相關理論和實作教學經驗。②具有沖壓模、塑料模及壓鑄模專業理論知識。③熟悉模具設計流程。④專業軟件應用能力：AutoCAD、CAXA、Pro/E、UG、MasterCAM、CATIA等。⑤專業實作技能：線切割、電火花、數控、模具拆裝及修配、模具零件測繪及計量。

2.通過考試從具備基本條件的教師隊伍中選拔教師：①理論考試：《模具工程技術基礎》、《模具數控加工技術》。②軟件操作能力考試：AutoCAD、CAXA、Pro/E、UG、MasterCAM、CATIA，任選其一。③實作考試：車、銑、刨、磨、鉗，任選其一。

3.教師的再培養。通過競考選拔出來的教師，向國內外具備“快速制造”設備和教學條件的院校和科研單位進行輸送和培養。

五、軟硬件設施

1.成立“快速制造”教研組，選拔出教研組長，明確各成員的職責和分工協作關系，構建一個引導教學改革，相互學習的交流平臺。

2.成立“快速制造”中心，該中心應具備：場地：CAD三維設計室、逆向工程測量技術室、快速成型技術室和快速模具制造技術室。①CAD三維設計室：一套教學投影儀，40臺以上高配置臺式電腦及相應的輔助設施。②逆向工程測量技術室：3臺以上三維光學面掃描儀及相應的輔助設施和耗材。③快速成型技術室：2臺以上激光快速成型機及相應的輔助設施和耗材。④快速模具制造技術室：1臺以上真空澆注成型機及相應的輔助設施和耗材。

3.專業理論基礎課和專業理論課應配備多媒體教室，采用音像、動畫、3D軟件對復雜的模具進行三維演示和講解，增強學生的感性認識。

4.專業理論課應配備模具模型及模具生產設備模型，通過模型的展示，把復雜的模具結構和工作原理變成直觀認識。

5.通用技能課應配備仿真模具和模具生產設備，把工廠的實際生產過程展示在學生面前。

六、教學改革

1.以工作過程為導向的課程開發。本課程基于模具設計及制造，進行“快速制造”課程體系的開發。

2.理實一體化的教學方法。①理實一體化教材的開發；②教學方法與過程的設計；③注重學生主觀能動性的發揮；④師資力量建設和教師積極性的調動；⑤教學效果的正確評價。

3.校企合作辦學。“快速制造”是一個較為新興的制造技術，與企業共同研究和攻克專業技術難關，實現優勢互補、互惠互利、共同發展。

作者簡介：楊云（1965-），男，四川廣安人，重慶市機械高級技工學校，講師，教師。