魏良庆1蔡友莉2（1.重庆科创职业学院机电学院机械教研室402160；2.重庆科创职业学院工商学院经济教研室402160）
摘要：注射模具设计与制造是高职模具专业的主干课程之一，由于模具结构复杂，且差异性大，学生学习起来非常吃力。课题组以典型产品为载体，借助UG软件，对该课程的教学模式进行了大胆的改革与实践。在教学实践中，利用UG软件中的注塑模向导模块完成模具的设计，利用装配模块中的爆炸命令完成模拟拆卸，利用仿真模块进行运动仿真等，使难以理解的内容变得易于教和学，提高了学生的学习兴趣，收到了良好的教学效果。
关键词：UG软件注射模具教学效果
在高职模具设计与制造专业的课程体系中，《注射模具设计与制造》是一门理论与实践结合得非常紧密的课程，是模具专业学生必须掌握的专业知识和技能。一副典型的注射模结构非常复杂，由浇注系统、成型零部件（型芯与型腔）、冷却系统、温度控制系统、排气系统、推出机构等组成。如果塑件有侧向的孔或凸台，还需要设计侧向分型及抽芯机构，因此，其结构就更加复杂。此外，组成注射模具的零部件数量较多，相互位置关系错综复杂，用传统的二维装配图进行教学，对于那些三维空间想象能力差的学生来说，接受起来非常吃力。当教师用二维图讲解模具的开模与闭模运动来表示各组件间的相互运动关系时，学生就更加难以理解了。因此利用UG三维软件进行教学，显得迫在眉睫。
一、UG软件在模具专业教学中的应用价值
UG是美国EDS公司（现已经被西门子公司收购）推出的集大型CAD、CAM、CAE功能于一体的集成化软件[1]。该软件功能强大，无论是产品造型设计、工程图、模具设计、三维装配还是运动仿真等都有直观性强、操作容易、可动态观察与修改等优点，目前已广泛应用于模具行业，成为世界上最普及的模具设计软件之一[2]。因此，利用UG软件进行三维图示塑料模具设计的教与学，将枯燥乏味的专业理论知识融入UG三维设计的过程中，可使整个教学思维过程更加直接，将教师与学生都解脱出来，使学生更加容易理解塑料模具的整体结构，并掌握一定的专业知识和实践技能。
二、UG在注射模具设计与制造教学中的应用
1.产品设计
整个课程的教学以工作过程为导向，以企业真实的产品为任务驱动，完全模拟企业产品设计、模具设计的整个流程。该教学模式的实施是建立在学生首先要能熟练运用UG软件的基础上的，因此我们把UG与《注射模具设计与制造》这两门课程开设在同一学期。学生通过对UG软件进行一段时间的学习，能够熟悉运用UG各个模块与命令的功能，独立完成中等复杂塑件的三维建模、二维工程图设计、三维装配，并对UG注塑模向导模块（MoldWizard）有了一定的了解。如图1所示为教学中引入的某公司生产的眼镜片产品模型，学生在课后利用UG软件的建模模块（Molding）与制图模块（Drafting）完成了该产品的三维模型与工程图绘制，并结合理论专业知识分析了该产品的结构工艺性、选材与模腔数量等。
图1、某公司生产的眼睛片模型
2.注射模具设计
在计算机技术和网络水平落后的时代，要将模具的一副注射模表达清楚，需要将整个立体图转换多个投影图或剖视图，并在头脑中不断地进行二维和三维的几何图形的想象[3]。可见要想将整副模具的结构表达清楚，是一件非常不容易的事情，而且对于授课教师来说，讲解起来也非常费劲。利用UG软件可以直观、清晰而快速地表示出模具的设计流程。仍以某公司生产的眼镜片产品为例：首先在UG的起始菜单中选择注塑模向导模块，通过项目初始化引入模型，根据所学专业知识，依次定义模具的坐标系、收缩率、工件与型腔布局；其次，完成分型线与分型面的设计，并利用生成的分型面创建型芯与型腔，如图2所示，接着，添加模架，并根据产品结构尺寸及所选模架类型自定义推杆、顶杆、导柱导套等标准件。
然后，进行浇注系统的设计，浇注系统是注射模具设计的重点和难点。普通浇注系统包括主流道、分流道、浇口和冷料井[4]。首先是浇口设计，这是注射模具设计的关键步骤。利用UG软件通过定义点确定浇口的位置，根据模腔数量及产品结构确定浇口的类型。其次进行分流道设计：借助UG软件的草图模块确定分流道的轴线位置，然后在流道对话框中选择流道截面类型、尺寸及位置。如图3所示为UG设计完成的某公司生产的眼镜片浇注系统。最后，利用冷却对话框完成冷却系统的设计。
由以上分析可见，利用UG软件可以轻松地表示注射模具的结构特点和设计思路。而实际上，企业设计注射模的过程与上述步骤基本一致，所有关于注射模具设计的知识与技能，都在教学过程中得以体现，学习的过程就是设计的过程，也是工作的过程，即：“教学过程”＝“设计过程”＝“工作过程”。
3.模具拆装动画
设计完成之后，便可以进行模具的拆装动画设计，以便使学生对模具的工作原理、内部结构组成、开模与闭模动作有一个直观的了解。具体步骤是：选择起始菜单中的装配模块，创建爆炸视图。爆炸前要先设置各组件的相对约束关系，例如导柱与导套的同轴度约束。然后编辑爆炸视图，对要进行移动的组件手动或自动调整它们在视图中的位置[5]。为了方便观察，还可以设置这些组件的移动跟踪线。当模具完全被炸开后，设定的约束并未被删除，利用取消爆炸组件，可以使这些组件回到原来的装配状态。然后在装配模块中设定拆装顺序与速度，通过播放再现装配过程。也可以进入UG的运动仿真模块制作模具的运动过程，根据零件与零件之间的运动关系设置运动副，建立零件与零件之间的自由度关系，通过该模块可以清晰地演示模具的开模与闭模动作。
三、结束语
通过我们近一年的教学实践，UG软件在注射模具设计与制造课程中的教学效果良好，极大地提高了学生的学习兴趣和积极性。此外，通过学期末近一周的课程设计，学生充分利用所学专业知识，借助UG软件完成了中等复杂塑件的注射模具三维结构设计和二维图纸生成。通过这种教学方式，大部分学生的动手能力和实践能力得到了提升，部分在相关企业实习的学生得到了企业的广泛认可。但我们也必须意识到，软件毕竟只是一种工具，在教学过程中，最好选择具有辅助教学意义的实物作为教具，使教学更加直观、更加贴近生产实际。此外，最好能到注射模具生产和使用企业参观学习，以便加深学生对注射模具结构的了解，知道一些加工常识，这些将有利于后续课程学习的理解和掌握。
参考文献
[1]王兴华主编UGNX5.0模具设计范例教程[M].北京理工大学出版社，2011，1：55-56。
[2]王东辉孙海洋Pro/E在塑料模具设计中的应用.哈尔滨轴承[J]，2008，29（1）：84-86。
[3]李玉芬CATIA在塑料模具设计与制造课教学中的应用[J].辽宁高职学报，2008，11(12)：40-42。
[4]刘彦国主编注射模具设计与制造[M].高等教育出版社，2008，11：109。
[5]姜海军主编CAD/CAM应用[M].高等教育出版社，2007，7：220-221。