虛擬設計在包裝機械產品開發中的應用

李樹江

摘要：虛擬設計是當前機械加工行業技術的方向，特別是虛擬設計中對于包裝機械環境的仿真，可以實現包裝機械設計的優化，達到提高包裝機械設計水平、提高包裝機械設計質量，增長包裝機械市場競爭力的價值。本研究在描述包裝機械產業當前情況的基礎上，對包裝機械設計工作中存在的設計質量不高、設計周期過長、設計費用過高等問題進行了分析，提供了虛擬設計在包裝機械生產和開發中的應用要點，并展開了對包裝機械虛擬設計的展望。

關鍵詞：包裝機械；虛擬設計；設計質量；設計周期；模擬裝配；人體工程；

前言

在市場經濟條件下，商品進入流通領域的一個必要前提就是進行規范地包裝，經濟越發達，各類商品越多，就越需要對商品實現更為快速、高效的包裝。當前商品越來越依靠包裝機械進行處理，在生產效率提高、差異化趨勢增強的背景下，包裝機械成為一項重要的設備，不但成為了一項重要的產業，同時也對整個商品生產和流通產生巨大影響。我國包裝機械存在著起步低、設計手段落后等實際問題，導致包裝機械設計有質量、周期和費用的主要缺陷，嚴重影響了包裝機械的制造，并對包裝機械市場的開發帶來阻礙作用。新時期應該站在發展包裝機械制造產業的高度上看待當前存在的種種問題，通過應用虛擬技術實現對包裝機械的不斷開發，從技術、思想上推進和實現包裝機械新時期的創新式發展。

1.包裝機械產業發展的描述

我國包裝機械產業經過從無到有20多年的發展，至今已經成為一個重要的門類，在支撐商品生產的同時，也形成了對整個經濟發展的全面支撐作用。作為包裝機械產業的從業人員應該看到包裝機械產業現存的問題，只有將問題做到全面地分析，才能促進包裝機械產業的加速發展。當前包裝機械產業存在的主要問題有：

1.1.基礎技術和工藝落后

在包裝機械行業中有一個基本的共識，就是我國包裝機械生產要落后于發達國家將近20年的差距，集中的表現是高精度包裝機械和自動化大型包裝機械的開發尚屬于空白，在傳統包裝機械的生產中存在外觀粗糙、穩定性差、安全性不高、適應性低下，并且存在質量和壽命方面的通病，對包裝機械的長久發展不利。

1.2.盲目仿制國外包裝機械

當前，包裝機械生產中存在生產規模小、科研能力低、創新能力差等實際問題，這導致大多數包裝機械生產企業都在或多或少地模仿國外包裝機械，生產出的包裝機械存在著性能、可靠性和服務質量方面的問題，同時，過度依賴仿制會形成對國外包裝機械制造技術的依賴，形不成具有自主知識產權的包裝機械生產技術，嚴重制約了包裝機械產業的持續發展。

1.3.生產和需要脫離

在市場經濟建設步伐越來越快的背景下，包裝機械的種類和數量都有了較大幅度地增長，而國產的包裝機械卻在設計理念、制造技術和產品質量上都存在與市場需要的較大差距，人為導致了包裝機械市場中生產產品和需要上的矛盾，導致包裝機械長期需要進口的問題發生。

1.4.設計思想和手段落后

在包裝機械設計過程中很多企業仍然應用傳統的設計技術和設計思路，導致包裝機械沒有適應性和創新性，影響了包裝機械對市場的占有力，不但浪費了包裝機械研發的資金和資源，而且造成對包裝機械生產的制約，難于實現對包裝機械行業的加速作用。

2.包裝機械產品開發中對虛擬設計的應用

2.1.虛擬設計在包裝機械產品設計過程中的應用

虛擬設計是在產品設計中采取人與計算機的交互方式，模擬新產品開發中產品的某些性能，便于設計人員對產品的修改。在進行虛擬產品設計時，設計人員或準客戶可以感知產品，直接在虛擬環境中進行設計與修改，實時地對整個虛擬產品設計過程進行檢查、評估，實地解決設計中的決策問題，使設計思想得到綜合。

2.2.虛擬設計在包裝機械裝配過程中的應用

產品開發人員借助虛擬裝配設計環境系統，可以在虛擬環境中使用各種裝配工具對設計的機構進行裝配檢驗，幫助設計人員及時發現設計中的裝配缺陷，全面掌握在虛擬制造中的裝配過程，盡可能早地發現在新產品開發過程中的設計、生產和裝配工藝等問題，及時優化設計方案。

2.3.虛擬設計在包裝機械人機工程中的應用

虛擬設計可以精確地定位包裝機械人機工程學的參數，并且，在必要時可以修改虛擬部件的位置，重新設計整個產品的構造，為新產品開發在產品的人機工程學研究方面提供了新的方法，可以不斷地利用該系統來驗證假設，既減少開發費用，又縮短了制造模型的時間。

3.虛擬設計在包裝機械產品開發的應用前景

在未來，包裝機械新產品開發中，虛擬設計技術能為設計人員提供有創造性思維的空間，提高設計人員的設計創新思維能力與產品設計水平，使設計人員能夠從理論認識到感性認識，對產品進行設計、分析和評價，使設計人員在精神世界的存在中獲得心靈自由，讓設計更趨合理化、人性化。虛擬設計可以在包裝機械的設計階段，借助于建模與仿真技術及時地、并行地模擬出產品的未來的制造過程，乃至產品全生命周期的各種活動對產品設計的影響，并預測、檢驗、評價產品性能和產品的可制造性。從而更加有效地、經濟地、柔性地、即時地組織生產。有力地降低由于設計前期給后期制造帶來的回溯更改生產。

4.結語：

綜上所述，包裝機械產業是整個商品生產的配套產業，同時也是市場經濟體系中不可或缺的基礎性行業，新時期需要各種新型技術和工藝對此加以發展。本文在最后要從人員能力上和設計思維的層面上做以重點強調，要高度重視包裝機械設計人員的培訓，要真正形成以虛擬技術為出發點的高層次包裝機械設計人員，做到從周期、質量、水平上擴大包裝機械設計的水平，創造出各種新式包裝機械，在滿足市場和商品需要的同時，促進包裝機械產業的提升。

參考文獻：

[1]吳群波，張林鍹，肖田元，龍欣海.虛擬產品開發環境下的產品創新設計[J].中國機械工程.2003（02）

[2]孫連勝，寧汝新，王新永.虛擬制造中生產線可視化設計[J].北京理工大學學報.2002（01）

[3]范秀敏，馬登哲，嚴雋琪.面向生產工程的虛擬制造三視圖體系及工程應用[J].機械工程學報.2002（01）

[4]任工昌，齊鵬，劉勝益.包裝機械的計算機輔助運動方案設計[J].包裝工程.2008（12）

[5]梅林玉，衛軍朝，邵云鵬.ADAMS在包裝機械設計中的應用研究[J].包裝與食品機械.2008（03）