现代化设计技术探析

随着新产品开发速度不断加快，包装机械的更新换代也越来越快。新型包装机械往往是机、电、气一体化的设备。这就要求在进行包装机的设计时，应采用先进的设计手段，提高设计质量，缩短设计周期，才能赢得市场竞争。现代包装机的设计过程应该包括：市场调研、用户需求分析、包装机功能的确定、可行性论证、制订设计方案、用户效益分析、方案的可行性论证、原理图设计、结构设计、施工图设计、样机制作（虚拟制造）、技术验证和施工图修改、制订售后服务预案及远程诊断方案、系列化设计等。

采用现代机械设计方法，就是利用先进机械设计软件，进行包装机械的创新设计，通常采用计算机仿真技术，即将各种机器元素以数据库方式存入计算机，把图样数字化后输入计算机，计算机即可自动合成为三维模型。这样即提高机械产品的技术水平，降低机械产品的成本，在设计时还能把实际生产时的数据和指标输进去，把各种可能发生的故障输进去，计算机三维模型即可仿照真实工作情况进行操作，计算出能达到的生产率是多少，废品有多少，生产线各环节是否能匹配生产，“瓶颈”在何处，使客户根据显示屏上显示的曲线一目了然，并可根据客户的意见修改模型。计算机合成速度很快，因此修改工作迅速方便，直到使客户或设计者满意。采用计算机仿真设计技术，大大缩短了包装机械的开发设计周期。

例如：采用有限元分析、最优设计、可靠性设计等现代设计方法，进行机械产品优化设计；利用先进的机械设计软件，如机械三维建模软件（如Pro/E、Solidworks、UG、Solid Edge、CAXA等）、有限元分析软件ANSYS、机械动力学分析软件ADAMS等，进行包装机械产品的设计，可提高产品的动静态性能，降低产品质量和体积，降低产品的加工与装配成本，缩短产品的研发周期。二维软件如AutoCAD在包装机械设计中的应用较多，但存在着设计周期长，效率低，偏差大，设计图样也不够直观，设计过程中前期潜在问题无法提前发现，甚至返工。诸多问题已很难适应当今快速、多样化的制造需求。三维软件特别以Pro/E为例，以它形象生动的交互界面，高参数化的设计理念，智能化的分析能力，摆脱了二维设计的枯燥、实体感和空间感不强的缺点，为高效高质开发提供了可能性，改变了传统的设计理念，为我们提供了一条更直观、更有效、更快捷的设计途径。三维CAD软件Solid Edge应用于立式包装机的设计中，极大地提高了设计效率，将其三维标准零件库模块和工程图模块的功能进行扩展即可快速生成符合我国国家标准的三维标准零件和机械工程图样，大大缩短了设计周期，应用前景十分广阔。Solid Edge软件强大的三维建模功能、曲面功能，健全的标准零件库模块以及工程图模块功能使其在产品设计中应用范围越来越广。运用ADAMS（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical System）可以把包装机械零件的建模工作和产品装配建模，用虚拟模型完美地表现出来，并且进行模拟装配，使零件表达更直观、清晰，涉及包装机械性能优劣的结构设计及结构运动控制关键技术可以在ADAMS中得到真实地仿真，大大降低了企业的生产成本，提高了生产效益。ADAMS软件越来越多地应用于包装机械设计中，在包装机械技术发展多元化、弹性化、结构设计标准化、模组化的今天，AD-AMS软件以其参数化和虚拟环境下的建模方式，进行测试分析、组装调试及数据传递，缩短了设计周期，带来十分明显的经济效益，势必得到越来越广泛的应用。ADAMS是目前应用较广泛的机械系统动力学仿真分析软件，非常有利于包装机械行业的产品开发和制造。通过应用AD-AMS软件对紧抓器进行虚拟样机构造和工作状况仿真，为设计提供了有价值的参考数据。同时，ADAMS软件其基于参数化和虚拟环境下的建模方式，使原来需要数星期、数月才能完成的建造和测试物理样机的工作，现在仅需几个小时就可以完成，产生了十分明显的经济效益。(www.xing528.com)

我国人口众多，人均消费水平比发达国家低，而且城乡差距较大，包装系统的设计应以价廉物美为主，不能盲目追求高精尖。要考虑到可靠性、安全性、环保性、低噪声等各方面的因素。充分体现原理优化、结构优化、制造优化、造型优化。今后，微电子、计算机、工业机器人、智能型、图像传感技术和新材料等在包装机械中将会得到越来越广泛的应用，使包装机械向自动化、高效率化、节能化方向发展。总而言之，包装机械设计不仅要重视其功能和效率，也要注重其经济性。但是经济性不完全是机械设备本身的成本，更重要的是运行成本，因为设备折旧费只占成本的6%～8%，其他的就是运转成本。通过分析不难发现，包装机的高速化趋势及高自动化、高可靠性、高灵活性与其经济性实则是相辅相成的。因为包装机速度的提高，要完成相同产量所需的包装设备台数相应减少，所需厂房面积亦可缩小。另外，由于速度提升而带来的单位时间内的产量大大提升，则可大大减少必需的库存量。至于高可靠性及高灵活性所带来的经济效益，则显而易见。

经过近30年的努力，我国的包装机械行业已经发展成为支撑国民经济的重要行业，为我国的食品工业、农产品加工业、包装工业的发展提供装备保证，降低了包装机械的进口依赖度，节约外汇并实现出口创汇，一批关键的技术与装备水平已达到国际先进水平。我国也已经成为食品机械和包装机械装备制造大国。我们坚信，坚持科技自主创新与国际合作，坚持企业集团化、产品专业化、质量标准化、合作联盟化，我国必然会涌现更多、更好的具有自主知识产权、技术含量高、生产质量好的包装机械装备，我国也必然成为一个包装机械制造强国。