桐乡市高级技工学校先进制造业实训基地规划方案.doc

应用先进制造技术 培养创新型技能人才桐乡市高级技工学校 “先进制造业实训基地建设”项目规划方案 规划单位：浙江大学规划日期：2015年1月 桐乡市高级技工学校 “先进制造业实训基地”建设规划一、先进制造业实训基地的建设目标1、与时俱进、争创一流在机械传统制造专业建设基础上，按照“与时俱进，争创一流”的规划构思，结合机电、数控、机修以及以后模具技术发展等各专业的建设特点和学校的实际发展状况，在积极引入先进制造技术及装备，开展先进制造技术的教学培训工作。结合企业岗位发展的需要设置对口专项技能培养方案，提高对新装备、新技术、新工艺的掌握能力。大力培养掌握先进制造技术的高素质、复合型现代制造技能型人才，适应于企业技术进步对人才的需求，为地方经济建设发展服务。机电教学部将以学生共同参与研发智能机器人产品为龙头，将智能机器人的机械构件、电气控制与智能控制电路分解到机械数控专业、电子电工专业的日常实训与生产教学过程，最终形成的产品由学生通过电子商务等途径进行营销，形成创新、教学、生产、创业四位一体的产品化教学体系。2、丰富教学内涵随着数控操作工市场需求的逐步减少,企业人才需求呈多样化方向发展;国家、省市数控大赛逐渐加大先进制造技术比重，采用精密的测量设备检测;加上学校升格为高级技工、技师的人才培养层次需求，过去传统机械制造优势很难满足现在的发展形势，站在新的发展起点上，完善原有数控工位，达到规模教学外，将建设先进制造技术作为此次的重点，丰富机械、机电、数控等专业的教学内涵。3、推动两创教育“创新、创业”是浙江省职业教育的一大特色，而如何有效开展两创教育一直是学校的困惑。有了先进制造业实训基地这一综合平台，学生就可以在这个里，充分发挥个人的创新能力，开发出各种丰富多彩的创新作品。推动两创教育开展。4、逐渐实现生态教育中职学校的机电专业具有资源占用多、教学成本高、实训耗材大的特点。如何将消耗性教育转向收益性教育，实现本专业的生态教育是一个极有价值的课题。先进制造业实训基地的建设，充分地整合了各类教学资源，为教学改革提供了基础条件保障，为如何将实训耗材转化为可商品化的产品的发展道路提供了基础，最终希望探索出一条消耗性实训转化成生产性实训的模式，较好地解决了教学成本的问题，从而可以实现生态教育。5、形成示范特色建设“桐乡市高级技工学校先进制造业实训基地”既是为机电、数控、机修专业学生提供培养综合能力的实践平台，又可以通过整合机加工、设计、逆向工程、快速成型、3D打印、激光加工、创新创业相关专业知识，使学生在学习兴趣、创新意识、工程意识、动手能力诸方面得到明显的提升。同时，利用基地的各种资源，丰富相关专业内涵，搭建两创平台，并为学生在各类学科竞赛中获得优异成绩提供强力的技术支撑。如此完整的职业教育教学体系彰显了我校专业建设特色与亮点。二、“先进制造业实训基地”建设的内容：先进制造技术范围很广，结合产品制造流程，包括产品数字化设计、快速制样、数控加工制造和质量控制等主要环节（如图1所示），所应用的先进制造手段主要有：逆向工程（反求设计），快速成型，CNC加工和先进检测（如下图所示）。产品设计逆向设计正向设计产品制样产品制造质量控制快速原形手工出样CNC加工传统加工先进检测传统检测产品的生产制造过程 2.1、产品的逆向工程设计技术(RE)：逆向工程技术（又称反求技术，简称RE），是针对现有工件（样品或模型）利用3D数字化测量仪器（如激光扫描仪）准确、快速的将外形轮廓坐标点云量得，并使用反求CAD软件加以构建曲面、编辑、修改后，传至CAD/CAM 系统，再由 CAM产生NC 加工路径送至 CNC 加工设备制作所需工件，或者送到快速成型机将样品模型制作出来，此流程称为逆向工程。实物模型 获取点云数据 反求CAD编辑该技术已广泛应用于产品的开发与模具生产、工业设计、军工装备制造、汽车摩托车制造、家电、医疗器材、运动器械、特种服装设计、卡通动画制作等领域。逆向工程已贯穿于整个产品开发过程中，对于正向设计的模型修改后数据重新收集，或以已有的产品为对象，避开艰苦的原型设计阶段，优化设计出一种更好的产品，体现了产品的再设计过程，也是培养创新思维的有效技术途径。2.2、计算机辅助设计/计算机辅助制造技术（CAD/CAM）：是以计算机数控技术、计算机图形技术、计算机数据分析技术及计算机网络技术为基础发展起来的，是工程应用中最有影响的技术之一，推动了几乎一切领域的设计革命，在机械行业的应用中尤以模具制造业的应用成果最为突出。CAD/CAM技术的引入，不仅提高了产品质量，缩短了新产品的开发周期，也为工厂实现由产品设计、生产到管理的一体化、无图纸化奠定了基础。2.3、产品制样过程中的快速成型技术（RP）：快速成型技术是将所获取的CAD/CAM数字模型经过软件分层处理，再造物理模型（样品）的过程，是由CAD模型直接驱动的快速制造复杂形状三维物理实体技术的总称。它在产品的试制开发中得到了广泛应用，大大缩短了产品开发、试制的周期，降低了直接开模存在的风险，提高了成品率。2.4、产品的数控加工技术(CNC)：数字控制（Numerical Control）技术，简称NC，是指用数字化信息对机械设备的运动及其加工过程进行控制的一种方法,现已广泛应用于制造加工业，实现优异的数字化控制加工，极大的提高了生产效率和产品的精度。2.5、产品的三坐标精密测量技术（CMM）：现代精密测量技术是一门集光学、电子、传感器、图像、制造及计算机技术为一体的综合性交叉学科,在现代工业制造技术和科学研究中，测量仪器具有精密化、集成化、智能化的发展趋势。三坐标测量机（CMM）是适应上述发展趋势的典型代表，它几乎可以对生产中的所有三维复杂零件尺寸、形状和相互位置进行高准确度测量。现代CMM不仅能在计算机控制下完成各种复杂测量，而且可以通过与数控机床交换信息，实现对加工的控制，并且还可以根据测量数据，实现反求工程。目前，CMM已广泛用于机械制造业、汽车工业、电子工业、航空航天工业和国防工业等各部门，成为现代工业检测和质量控制不可缺少的万能测量设备。RE与RP技术的有机配合，加以CAD/CAM、CNC加工设备和三坐标检测CMM技术，构成了产品从“产品设计出样检测逆向设计制造检测”的全过程。3、“先进制造业实训基地”建设各实训室建设规划：3.1 基础技能实训部分（已有或与机械、数控专业共用，所缺需添平补齐）实训室序号设备名称设备功能设备选型数量投入（万元）备注机械制图实训1机械制图模型、挂图、游标卡尺、百分尺等培养学生识图、绘图的能力。使学生对机械结构有一定的感官认识，对一些机械零部件的加工工艺有一定的认识。掌握一些国家以及国际绘图标准。略按工位数已有或与机械专业共用机械结构认知实训1机器与机构、平面连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、间歇运动机构、组合机构、减速器等机构模型是一个组合式机械创新套件，能应用于机械基础、机械原理、机械制图、机构传动、公差配合、机械机构创新设计等课程教学及创新，具有演示、自主组合拆装、创意搭建等作用。能实现间隙机构运动、凸轮机构运动、齿轮传动、带轮传动、联轴器传动等主要技术参数：外形尺寸150X150X150mm;每套零件数量40件;优质铝合金材质。机构原理创新套件模型1010新添置钳工实训1台钳、台钻、手砂轮机、划线平台、量具、钳工工具、万能划线分度头等培养学生钳工操作能力。主要实训项目有：锉削实训项目、锯削实训项目、钻削实训项目、錾削实训项目、划线实训项目、做配合件实训项目以及攻丝与套扣实训项目等。略按工位数已有或与机械专业共用金相实训1金相显微镜、硬度计、抛光机、切割机、小型高温加热炉等培养学生们金属材料与热处理应用能力，通过实训使学生掌握各种金属材料的热处理方法，能够独立完成材料的热处理任务。除了实训还可以在这个室进行相应培训。还可以为企业解决实际生产问题。略按工位数已有或与机械专业共用普通加工实训1普通车床、铣床、磨床、台钻、量具等训练学生们的操作普通机床的能力，也是操作数控机床的基础。可以进行车床、铣床的加工操作实训和培训。也可以承接粗加工任务。略按工位数已有部分，学校需填平补齐公差与测量技术实训1工具显微镜、表面粗糙镀测试仪、齿轮卡尺、块规、平面平晶、正弦规、莫氏量规、内径量表、千分表、百分表、千分尺、百分尺、检测平台、卡尺等训练学生们基础测量技术的能力，通过实训使学生掌握常用测量量具使用方法，能够独立测量精密零部件。除了实训还可以在这个室进行相应培训。还可以为企业承接实际生产技术测量任务略按工位数已有部分，学校需填平补齐3.2 先进制造技术作为重点建设部分：正向设计、快速产品原形、逆向工程造型设计、高端数控加工、三坐标精密测量等相关技术构成了一个较完整的“产品设计出样检测逆向设计制造检测”的生产制造流程体系，属先进的制造技术，在现代工业生产领域得到了越来越广泛的应用。以企业产品实际生产过程中各种技术应用为主线，整合构建一个产品开发设计-样品制作-生产加工-质量检测创新开发全过程的生产教学环境，并添置相关先进制造技术装备。针对“先进制造业实训基地”建立的目标、功能和项目教学内容规划，在充分利用原有设备基础上，添平补齐，新增部分先进制造技术装备。根据投入情况按照基地设备配置方案如下：序号设备名称数量功能设备型号单价 （万）合计（万）1数控车床15应用于产品的加工制造，完成产品的特种加工。CK6136已有2数控车床10主要技术参数：床身上最大回转直径:410mm(16);纵向快速移动速度:10m/min;横向快速移动速度8 m/min;纵向最大行程:990 mm:主轴转速范围:20250r/min 2001600r/min;最小输入单位:0.001mm;法兰克系统。CK6140E101003数控铣床3应用于产品的加工制造，完成产品的特种加工。已有4数控铣床3主要技术参数：工作台行程(X)800;滑鞍行程(Y)500;主轴箱行程(Z)510;主轴锥孔BT40;主轴转速8000 rpm;主电机功率:7.5KW /11KW;重复定位精度(X/Y/Z)0.003mm;法兰克系统。X800L25755加工中心1应用于产品的加工制造，完成产品的特种加工。已有6加工中心1主要技术参数：工作台行程(X):1000 mm;滑鞍行程(Y)510 mm;主轴箱行程(Z)510 mm;工作台尺寸1130510 mm;主轴锥孔BT40;主轴转速8000rpm;主电机功率11/15KW;重复定位精度(X/Y/Z)0.003mm;法兰克系统。VM100039397复合式三坐标测量机1台应用于产品高精度精密检测和逆向设计（RE）技术的数据采集工作，具备探针测量（CMM）、CCD测量和探针扫描等多功能复合。主要技术参数：行程600（X）800（Y）600（Z）（mm）;测量方式:自动测量+手动操作;机动双旋转测座+触发式测头+CCD测量;测量示值误差2.4m+L/300mm;测量空间探测误差2.4;提供控制软件终身免费升级服务。866C32328网络化制造教学系统50点应用于先进制造技术实现网络化教学功能。V6.1浙大合作免费赠送9三坐标测量、逆向视频教学课件50点应用于三坐标测量及产品检测、逆向造型技术的教学，以直观易学及具体案例的视频课件。UGPro/ECatia10仿真测量系统50套应用于先进的三坐标测量技术的仿真操作规模化教学。主要技术参数：与复合式三坐标测量机、高精度三坐标测量机正式版测量控制软件相同，带自主研发的3D仿真测量手持控制器，具备外形结构、控制按键、操作方式与测量机的手持控制器相当的功能。0.63011逆向数据采集一体化系统1台通过创新的定位目标点技术根据需要以任何方式、角度移动被测物体高效地实现检测、扫描，应用于逆向工程。主要技术参数：无须其他机械结构辅助定位。可独立使用扫描，可连续扫描，重量小于1Kg，能够手持，便携性好; 扫描速度205,000次测量/秒;设备校准时间1分钟;扫描景深：可达25cm;扫描精度最高可达0.04mm。HSREV484812四目逆向数据采集系统1台采用光栅扫描方式，通过高分辨率工业相机、双目视觉技术和相位解调原理，可在极短时间内获得复杂工件表面的完整点云数据，适用于复杂的自由曲面的逆向建模，虚拟装配等。主要技术参数：扫描仪类型：拍照式三维扫描仪，面扫描非接触方式是;四目系统，扫描范围之间任意切换，无须再次标定;高精密工业级相机1,310,000像素4个;测量精度:0.02-0.01mm。HS3DS-V272713激光切割机2台主要应用在非金属材料（亚克力、木头等）的加工，可快速地将创意通过低成本的方式制作出来，培养创新创业的能力。主要技术参数：激光类型：封离式 CO2激光器;激光输出功率：100W;工作幅：1300mm700mm;重复定位精度：0.05mm;支持图形格式：AI、BMP、PLT、DXF、DST等;强制水冷循环系统、排烟净化系统、微型空压机、独立控制系统。81614快速成型机1台将造型后的数据快速制造出模型或样件，用于优化产品设计，验证产品功能等。主要技术参数：成型托盘尺寸240x200x150mm;成型厚度28um;精度;0.05mm;成型分辨率600X600X900dpi。Stratasys24282815激光快速成型机将造型后的数据快速制造出模型或样件，用于优化产品设计，验证产品功能等。主要技术参数：数据输出格式：3DS,DXF,OBJ,CAD,ASC,WRL,3DV, etc;成型空间：不少于450mm450mm350mm;成型精度：0.1mm(100mm以内）或0.1%（大于100mm）(6)层厚：0.1mm；自适应分层技术;语控模块：语音控制设备操作;数据接口:stl及slc。SLA4506060163D打印机工具、配件13台用于学生规模化教学，应用于学生三维造型及学生创新作品制作。主要技术参数：打印尺寸: 200*200*200mm;喷头: 单喷0.4mm孔径;打印层厚:0.05mm;打印材料：PLA/ABS红，黄，蓝，白，黑，紫，橙，灰等。HASO20011317真空注型机/恒温烘干箱/硅胶材料1台应用于产品塑模成型及小批量塑料件试制生产，并对所制塑模的恒温烘干。主要技术参数： 最大注料容量2500G;最大模具尺寸：L550 * W500* H450mm;真空度-100 Kpa;抽真空时间3 Min。V550/tec500/硅胶材料131318电火花成型机1台应用于产品的加工制造，完成产品的特种加工。应用学校现有设备已有19线切割机床1台应用于产品的加工制造，完成产品的特种加工。已有20雕刻机1台应用于产品的加工制造，完成产品的特种加工。已有21多媒体教室1个应用于开展先进制造技术的多媒体教学本期投入约421-481万三、基地运行方案1、师资培养1.1由合作单位组织专家教师开展逆向工程、快速制模、质量检测等先进技术的交流及培训活动支持，在实际项目开发的过程中提供现场的技术指导，通过开展具体项目带动教师成长。1.2举办技术培训班，与合作单位共同为周边地区乃至全省举办师资及社会人才培训班，通过合作办班，从部分项目由我校老师参与，逐步过渡到完全由我校教师独立完成培训项目。1.3应用平台的技术及设备，依托高校和科研院所的科研拉动，鼓励教师逐步开展相关的科研活动，提高科研能力，促进教学与科研的良性互动，提高“双师型”教师培养的同时，可逐步承接科研开发。2、教学项目开发整合原有资源，增加产品逆向数据采集技术、产品逆向造型设计技术、3D打印（快速成型）制作、品设计制作综合实训、产品创新设计制作实训、工业现场产品检测等教学模块，提高技术培养层次，通过对新装备、新技术、新工艺的学习，掌握模具从“开发设计快速制样加工制造质量检测”的全过程。合作单位浙江大学已有较强的基础。3、教学资源建设在合作单位的支持下，通过教学项目建设，建立相配套的教学资源，内容包括校本教材、PPT、视频、参考资料等。合作单位浙江大学已有较强的基础。4、企业技术服务广泛开展与企业、政府相关部门的联系，为社会提供模具逆向设计、创新开发、样品试制、产品检测、技能培训等服务。4.1承接企业产品的设计开发工作，应用CAD/CAM技术、激光/接触式/CCD三维扫描技术、反求CAD技术等进行产品的创新设计工作，协助企业完成产品的设计、开发环节。4.2承接企业产品的打样、制造及质量检测工作，承接企业加工生产方面的订单，应用数控加工技术、快速成型技术、真空注型技术、精密检测技术等进行产品的生产加工及质量检测工作，为企业完成产品的打样、制造和质量检测保证等环节。4.3开展企业在职人员的技能更新培训，失业人员、转岗人员再就业能力培训和农村劳动力转移培训。四、基地建设方案特点与调研过的企业、科研单位、兄弟院校的设备购置和技术应用情况对比，基地建成以后将具有几个特点：1、整体性方案设计围绕了产品制造工业应用中的各环节应用技术，包括了产品设计、检测，原型扫描和产品（包括快速原型）制造等内容。构成一个较完整的设计制造检测（质量保障）的生产过程雏形。整合了学校已有的一些加工设备，最终将产品制造过程中涉及的技术进行了打通，形成了网络化一体化系统，使技术训练内容更加完整，对外服务覆盖全产业链，并为教师开展科研提供了环境。2、先进性方案采用的技术在当前生产现场属于主流的技术，技术领先且应用面广，如：逆向扫描技术采用先进的手持式扫描和摄影测量系统，具有技术先进，效率高、工作便利等特点；三坐标测量机用国际领先的解决方案，既有测量功能，又有扫描功能，具有精度高、采用新材料等先进工艺；快速成型采用主流的激光快速成型方案，具有应用范围广、工作行程大、精度高等特点，各产品选型均为当前最为成熟、企业应用面广的技术，且保证选用相关领域最新技术产品或最新版本软件，以保证教学、技术服务、科研与社