模具技术实训室功能设计及设备配置研究

洪建明，冯小军

（深圳职业技术学院 机电工程学院，广东 深圳 518055）

工程实践教学是高职院校工科学生培养实践能力和创新精神的主要途径，也是人才培养体系的重点［1］。实训室作为实践教学的校内基地，承担了大量的实践教学任务。实际上，由于不同高职院校对模具设计与制造专业（模具专业）的建设理解不同、课程设置不同，实训室的建设和使用情况也不同，实践教学设备配置差异较大，教学效果也不同。如果实践教学效果不好，学生毕业后就不能很快适应模具的生产开发工作，企业需要花费一定时间对他们进行再培训。我校自承担国家示范性院校建设以来，十分重视培养学生的工程实践能力，通过对模具专业的整体设计和对模具技术实训室功能定位的研究与分析，对实训室设备进行了合理配置和改造，推动模具专业教学的整体发展。

1 模具行业特点和专业教学分析

模具是工业生产中极其重要又不可或缺的特殊基础工艺装备，主要用于高效、大批量生产工业产品中的零部件，被称为“工业之母”。据称，有75%的粗加工工业产品零件和50%的精加工零件由模具成型，绝大部分塑料制品也由模具成型。模具涉及机械、汽车、轻工、电子、化工、冶金、建材等各个行业，应用范围十分广泛。模具设计生产过程集精密制造、计算机技术、智能控制和绿色制造为一体，是高新技术产业化的重要领域［2］。近年来，我国模具产业发展迅速，模具制造已改变过去依赖国外的情况，形成了独立的新型产业，世界模具生产中心也正在向中国转移。中国已成为模具生产和消费的大国。

模具设计与制造专业是一个跨学科交叉的专业，涉及机械、材料、流体等学科，优秀的模具专业人才需要掌握多方面的技能和知识，熟悉多种加工机械和加工工艺，例如加工中心、数控铣床、电切削、注塑，以及车、铣、磨、钳加工等。

高职院校模具设计与制造专业的人才培养目标是造就能系统掌握塑料模具、冲压模具等不同类型模具的理论知识和先进的模具制造技术，具有熟练的模具CAD／CAM技术应用能力，有良好的职业素质和文化修养，能够承担模具设计与制造工作的高技能应用型专业人才。体现在专业人才能力的培养方面，应包括模具制图、模具加工、零件加工工艺编制、模具设计、模具装配和调试的基础能力、综合能力和拓展能力。这就要求学生至少能熟练使用一种3D设计软件，能够读懂并绘制较复杂的模具图，熟悉模具的结构、制造材料和加工工艺，熟悉成型材料的性能，会调整注塑机工艺参数，能够对模具的试模进行正确的调试，并根据产品缺陷提出改进方法［3］。

2 模具技术实训室现状

模具技术实训室是模具专业教学的校内实训基地，是进行实践教学、提高学生模具设计制造技能的重要场所。实训室的定位和设备配置应该体现专业的发展目标。在以就业为导向的模具专业人才培养过程中，高职院校应该充分考虑学生毕业后的主要就业区域，根据就业区域的产业状况开设不同的课程模块［4］。例如：珠三角区域电子、家电产业发达，对注塑模具的设计及加工有很大需求；而长三角区域的汽车制造产业发达，对冲压模具或压铸模具的需求较大。这是高职院校建设模具实训室的重要依据。但实际上，国内高职院校目前的模具技术实训室建设普遍存在功能分区、设备配置不合理的问题。

模具技术实训室一般配备加工中心、电火花机床、线切割机床、注塑机、三坐标测量机等机械和检测设备，并批量配备计算机，设备种类和数量较多，实训室面积通常有500～2 000m2，有的学校高达4 000m2。如果对实训室没有很好的规划设计，没有合理设置各个功能区域，将会造成实训室的使用效率低、使用很不方便等问题。

国内许多高职院校模具专业是在原有的数控加工或机械工程专业基础上设立或转型而来，缺少模具技术实训室的建设经验，在配置设备时，没有充分考虑有效利用有限的经费和实验室空间来保证实践教学，保证每个学生有足够动手机会的问题。

例如有些设备配置过多（如普通铣床和车床等），浪费了设备资源；有些设备配备不够（如电加工设备）或没有配置，使实训教学受到影响；也有些设备和软件配置不合理，如数控铣床系统与企业实际应用的系统相差太大。当实验设备配置过多时，学生能够获得更多动手锻炼的机会，但存在占用经费多、占用实验室面积多、设备利用率低等问题；当实验设备配置不足时，虽然经费投入和场地投入少、实验设备利用率高，但是学生的锻炼机会相对减少，实训效果不理想［5-6］。

3 模具技术实训室功能设计

近年来，我校组织模具专业教师学习借鉴新加坡、我国台湾的几所理工学院相似专业的经验，与兄弟院校模具专业交流、探讨，承担国家示范性专业建设和国家模具资源库建设。我校模具专业建设立足珠三角地区的产业发展，定位专业教学以塑料模具为主、其他类型模具为辅，调整实践教学资源，将设计、制造、拆装调试三大功能作为主线贯穿模具专业的教学，整体设计、调整和改造模具技术实训室，实现设备生产化、人员职业化、管理企业化的学生真实生产性实训［7-9］。

整个模具技术实训室的设计划分为数字化软件实训区、模具拆装调试实训区、铣削加工实训区、特种加工实训区、精密检测实训区、快速制造实训区等6个功能模块实训区域，各个区域既能够进行独立的子模块训练，又能相互配合共同完成模具的整体技能训练［10-11］。实训室整体结构框架如图1所示。

图1 模具技术实训室结构框架图

各个功能实训区域具有不同的功能。

（1）数字化软件实训区。该区域主要用于进行模具及产品的设计、编程与模拟分析。利用多种三维造型软件对产品进行造型与设计，对模具零件或产品进行编程与加工模拟、运用二维软件进行计算机辅助绘图。如果条件允许，可以进行塑料成型的计算机模拟分析、冲压成型的计算机模拟分析、产品逆向造型的三维模型建模等更加深入的实训，让学生尽早接触先进的模具设计分析软件和设计思想。

（2）模具拆装调试实训区。该区域主要用于模具的拆装和模具的调试实训。利用塑料材料、模具标准件、产品制件、整体模具等对模具的各个零部件进行全面的分拆和展示，有利于增加对模具零件结构的感性认识；配备塑料模具、冲压模具等多种类型的模具及教具，引导学生进行拆装，加强学生的动手能力和模具设计能力。此外，在注塑机上进行注塑工艺的调整和模具的试模，让学生对模具试模全过程有深入的理解。

（3）铣削加工实训区。该区域主要用于数控铣床或加工中心的操作实训，以及设备维修等相关实训。利用数控铣床或加工中心进行典型零件的装夹、定位、编程、加工，锻炼学生的编程能力和零件加工的能力，了解和掌握零件的数控加工工艺。

（4）特种加工实训区。该区域主要用于电火花加工设备和线切割设备的操作、维修等实训。利用电火花及线切割设备对典型零件进行装夹、定位、编程、加工，锻炼学生的电加工操作能力，使学生整体了解和掌握模具的电加工工艺。

（5）精密检测实训区。该区域主要用于进行产品和模具零件的精密测量实训。利用现代先进测量仪器设备（如三坐标测量仪、二维影像仪、粗糙度仪等）对精密零件进行几何量的测量，让学生了解生产制造过程的先进测量手段和技术。

（6）快速制造实训区。该区域主要实现产品的快速制造。利用光学扫描仪、三坐标测量仪等仪器设备对产品进行快速测量并逆向建模，或者直接通过正向建模的手段创建产品的三维模型，然后通过快速成型方法对产品进行快速制造。在此过程中，学生应掌握3D打印技术，能够进行快速成型设备的操作。

4 模具技术实训室设备配置

实训室设备按照1个标准行政班级40名学生配置，大型、主要设备的人机比为6～8人／台，小型设备的人机比为1人／台，展示型设备配置1台。选购实训设备以经济、实用为原则，合理分配购置经费。我校模具技术实训室设计的实训项目和设备配置方案见表1，实训室实际选用的主要设备和软件见表2。

表1 实训项目和设备配置方案表

表1 （续）

表2 典型设备和软件的技术参数推荐表

表2 （续）

通过对实训室的全面设计，我校模具技术实训室做到定位明确、设备选用和布局合理、设备管理方便。

当然，由于地区不同，产业结构不同，学校开设模具专业的应用方向也不同。除了注塑模具以外，有些高职院校模具专业的教学方向偏向冲压模具，有些高职院校模具专业的教学方向偏向压铸模具，这就需要对实训室的设备配置进行适当的调整。偏向冲压模具的教学单位，实训室可考虑增配1台数控冲床及冲压模拟分析软件，增加对冲压设备和冲压工艺的实训；偏向压铸模具的教学单位，实训室可考虑增配1台压铸机，增加对压铸设备和压铸工艺的实训。

5 结束语

随着模具行业的发展，模具制造设备越来越先进。为了能够和企业实际生产情况对接，高职院校应该密切关注模具生产技术和设备的发展，及时配备先进设备，例如配备光学扫描仪及相应的软件，培训学生对产品进行快速测量及逆向建模；为进行复杂型面加工、高速加工、高精度加工，配备五轴加工设备及精密电火花线切割加工设备，让学生掌握先进的加工设备；为使学生学习模具制造自动化技术，配备一些夹具、托盘和机械手，让学生了解快速、高效、准确的定位和自动化生产；配备模具CAE软件，让学生学习模具CAE来指导模具设计。高职院校在进行模具专业建设时应该以社会需求为导向，结合地区经济发展需求，设定合理的专业人才培养目标，规划好实训室功能，配备合理的实训设备，培养高素质的模具专业高技能人才。

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［1］郭钟宁，骆少明，张湘伟.机械类专业实践教学体系构建与实施［J］.实验技术与管理，2009，26（6）：15-17，22.

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