探究现代设计方法及其在包装机械中的应用

李宇哲

（武汉轻工大学机械工程学院，湖北 武汉430048）

1 概述

要想探究现代设计方法在包装机械设计中的应用，首先必须明确传统设计方法的弊端，才能在现代设计领域进行针对性的改进与完善。经过对传统设计方法应用的总结，可以得出以下弊端：a.设计时间长：难以满足现代企业对包装机械的需求。b.设计质量低：用于设计包装机械的设备内部结构比较复杂，零部件构成原理也不尽相同，难以保证设计质量。所以有必要拓展现代设计方法在包装机械设计中的应用。c.应用在设计中的成本高：无法带来很可观的利润。

2 现代设计方法理论

2.1 简介

目前设计方法分门别类，包括具体方法和一般方法。具体方法是针对非一般的产品设计产生的，一般方法是面对类型有差距的产品生成的适应性设计。这两种方法的理论依据有实验理论模态分析，动态性模块化设计和计算机仿真模拟等。现代设计理论可以分为两个步骤，第一步是理论阶段，这一阶段用来设计数学模型，第二步是设计阶段，是对这些模型的求解过程。

2.2 相关理论

2.2.1 优化设计

机械优化是一种比较先进的设计理论，主要是将数学技术优化方式引用在机械设计的基础上。这项技术以成立一种符合工程设计要求、并且能反映工程设计理念的数学模型为基础核心理念，目的是通过计算机技术以及数学优化的方式自动完成所提出问题的解决方案。它主要是将机械设计的理论与电子计算机紧密结合而逐步形成的一种新型设计理论和方法。

2.2.2 有限元设计

这种解决方案主要是以和数学类似的测量手段为方法，对存在的物理模型系统进行模拟和测量。这种方案把单元这一简便且彼此有内在联系的元素作为未知量，通过有形的未知量途径去模拟无形的未知待测系统。它的应用十分广泛，包括对工程中的非稳态以及非线性的问题进行分析和解决，还可以进行动态或静态分析，尤其是对于比较复杂的零件，对这一类零件的重力分布和组成结构以及刚度分布也能做出很精准的计算测量。

2.2.3 仿真与虚拟设计

把计算机在现实中虚拟成为基础的测量工具，这就是计算机仿真技术。通过在各种前提条件下对所需模型进行全方位的模拟运行和分析实验，建立模型系统。仿真技术的核心理念可以概括成，在拥有者对产品进行设计的时期，以虚拟化技术支持为手段，模拟出产品进行开发的整个过程，并对产品的造价成本以及性能等方面进行测试。这种方法不仅有效地缩短了产品开发的周期,而且也将产品开发与用户之间的距离进一步拉近。

2.3 相关特点

2.3.1 将计算机技术作为核心，通过一些先进的设计方法如有限元分析、模态分析等，推动产品由二维向三维的转变。同时凭借CAD以及3DMAX等技术降低设计成本，提高设计效率。

2.3.2 将设计理论作为指南，许多设计现象由于理论研究的深入都得到了升华总结，根据基本理论和内在规律可以降低由设计经验带来的盲目性和随机性，从而提高准确性和科学性。

2.4 现代设计手段

随着现代科学技术的不断创新以及经济水平的不断提升，计算机技术和数据库软件的发展对设计手段起到了革命性作用。目前，现代设计手段主要以计算机为工作平台，将计算机辅助设计作为主要手段，利用CAD、3DMAX、PS等多种不同软件对相应产品进行设计，不仅使工作效率得到大幅提高，还有效避免了由于人工设计产生的失误，减少了工作人员压力，也降低了对设计工作的不良影响。

2.5 现代设计原则

现代设计原则是根据生命周期各个阶段，对传统设计原则的扩充和完善。详细可归纳为:a.质量保证原则;b.功能满足原则;c.经济合理原则;d.社会使用原则;e.工艺优良原则。

3 包装机械设计要求

3.1 机械的组成丰富多样，因此对它们进行构成包装的理念也有很大差别，虽然最后拥有的功能可能相似，但是设计原理是各不相同的。

3.2 机械换代更新周期短，速度快。在目前社会经济迅速发展的前提下，市场需求量大，包装零件容易进入疲劳期。

3.3 机械自身具备各种功能，若要以减少投资和提高生产效率为目的，则机械包装上要具备多功能通用性。

3.4 对于控制相关环节有较高的要求，自动控制会影响机械包装的各方面性能，在考虑其本身具有复杂结构的同时，必须保证整体控制环节的质量。

4 现代设计方法在包装机械中的应用

4.1 优化包装机械企业的设计水准：企业在对产品进行包装设计的同时，要考虑到产品多样性，在对产品有了基础了解的前提下对其展开设计，尤其是对于产品的时间空间、应用形式等方面有全面的评估，将其当做进行设计的基础。在设计过程中，要与相关部门的设计工作者进行沟通交流，获取市场数据并且统计市场需求了解消费者心理。从而加强设计部门设计产品的针对性。各个部门要团结合作，紧密配合。在业务方面积极沟通交流，在推广品牌营销策略的基础上提高自身专业素养。

4.2 帮助我国包装机械设计技术的推广与发展: 在我国现代经济社会快速发展的过程中，由于包装机械产品种类多种多样,不同种类产品需要具备不同的使用性和功能，所以在相应的产品包装设计过程中, 设计人员应首先对机械产品基本信息进行统计分析,详细了解其中有关设计该机械产品的相关内容,同时也是保证工业包装机械设计顺利开展的重要条件。在企业设计产品包装过程中,设计工作人员首先应与包装产品用户进行沟通,掌握目前市场中相关包装产品设计数据信息, 通过数据了解符合消费者实际需求，从而进行优良的包装设计。在工业包装操作过程中,相关部门技术人员之间应该要保证信息沟通。优良的产品包装可以提高相关产品销量,提升企业国际市场品牌形象,对我国包装机械设计技术具有重要推动作用。

4.3 完善包装机械的产品销售服务网络: 在产品设计生产过程中, 企业产品包装设计部门工作人员需要充分考虑多方面的要求,设计部门不仅要充分考虑消费者实际购买时的意愿,还要同时结合相关产品机械包装体积结构、形态组织、使用功能等多方面因素,这些重要因素都在很大程度上与产品销售网络具有直接关系,对决定企业整体经济效益也有着决定性作用。包装机械是通过了解不同人群需求以及使用者的使用感受来进行有针对性的设计，并且会在一定范围内引起广大消费者的注意。此外,包装设计技术人员还要加大相关产品包装宣传力度,对包装技术以及产品内容进行全面普及并借此手段，加强消费者对产品各方面性能的了解特别是其可靠程度和实用价值。产品设计人员也可以借助企业的网络展示平台对产品进行推广，这种手段也能有效的提高企业经济收益，帮助其在激烈的竞争淘汰中稳固地位。

5 结论

可以预见到，在包装机械设计的未来发展中，现代设计方法以及相关理论会扮演重要角色。现代设计方法可以有效解决包装机械目前设计周期长、设计成本高的问题，使包装机械走上标准化、集成化、智能化、通用化的道路。所以广大技术人员应加强对该应用方向的重视与研究，灵活应用现代设计方法，加深对其理论的认识，增强市场竞争力，提高包装机械的设计水平与设计价值。