探究現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法及其在包裝機(jī)械中的應(yīng)用

李宇哲

（武漢輕工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，湖北 武漢430048）

1 概述

要想探究現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法在包裝機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，首先必須明確傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的弊端，才能在現(xiàn)代設(shè)計(jì)領(lǐng)域進(jìn)行針對性的改進(jìn)與完善。經(jīng)過對傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法應(yīng)用的總結(jié)，可以得出以下弊端：a.設(shè)計(jì)時(shí)間長：難以滿足現(xiàn)代企業(yè)對包裝機(jī)械的需求。b.設(shè)計(jì)質(zhì)量低：用于設(shè)計(jì)包裝機(jī)械的設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，零部件構(gòu)成原理也不盡相同，難以保證設(shè)計(jì)質(zhì)量。所以有必要拓展現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法在包裝機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。c.應(yīng)用在設(shè)計(jì)中的成本高：無法帶來很可觀的利潤。

2 現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法理論

2.1 簡介

目前設(shè)計(jì)方法分門別類，包括具體方法和一般方法。具體方法是針對非一般的產(chǎn)品設(shè)計(jì)產(chǎn)生的，一般方法是面對類型有差距的產(chǎn)品生成的適應(yīng)性設(shè)計(jì)。這兩種方法的理論依據(jù)有實(shí)驗(yàn)理論模態(tài)分析，動(dòng)態(tài)性模塊化設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)仿真模擬等。現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論可以分為兩個(gè)步驟，第一步是理論階段，這一階段用來設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型，第二步是設(shè)計(jì)階段，是對這些模型的求解過程。

2.2 相關(guān)理論

2.2.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)

機(jī)械優(yōu)化是一種比較先進(jìn)的設(shè)計(jì)理論，主要是將數(shù)學(xué)技術(shù)優(yōu)化方式引用在機(jī)械設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上。這項(xiàng)技術(shù)以成立一種符合工程設(shè)計(jì)要求、并且能反映工程設(shè)計(jì)理念的數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)核心理念，目的是通過計(jì)算機(jī)技術(shù)以及數(shù)學(xué)優(yōu)化的方式自動(dòng)完成所提出問題的解決方案。它主要是將機(jī)械設(shè)計(jì)的理論與電子計(jì)算機(jī)緊密結(jié)合而逐步形成的一種新型設(shè)計(jì)理論和方法。

2.2.2 有限元設(shè)計(jì)

這種解決方案主要是以和數(shù)學(xué)類似的測量手段為方法，對存在的物理模型系統(tǒng)進(jìn)行模擬和測量。這種方案把單元這一簡便且彼此有內(nèi)在聯(lián)系的元素作為未知量，通過有形的未知量途徑去模擬無形的未知待測系統(tǒng)。它的應(yīng)用十分廣泛，包括對工程中的非穩(wěn)態(tài)以及非線性的問題進(jìn)行分析和解決，還可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)或靜態(tài)分析，尤其是對于比較復(fù)雜的零件，對這一類零件的重力分布和組成結(jié)構(gòu)以及剛度分布也能做出很精準(zhǔn)的計(jì)算測量。

2.2.3 仿真與虛擬設(shè)計(jì)

把計(jì)算機(jī)在現(xiàn)實(shí)中虛擬成為基礎(chǔ)的測量工具，這就是計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)。通過在各種前提條件下對所需模型進(jìn)行全方位的模擬運(yùn)行和分析實(shí)驗(yàn)，建立模型系統(tǒng)。仿真技術(shù)的核心理念可以概括成，在擁有者對產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)期，以虛擬化技術(shù)支持為手段，模擬出產(chǎn)品進(jìn)行開發(fā)的整個(gè)過程，并對產(chǎn)品的造價(jià)成本以及性能等方面進(jìn)行測試。這種方法不僅有效地縮短了產(chǎn)品開發(fā)的周期,而且也將產(chǎn)品開發(fā)與用戶之間的距離進(jìn)一步拉近。

2.3 相關(guān)特點(diǎn)

2.3.1 將計(jì)算機(jī)技術(shù)作為核心，通過一些先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法如有限元分析、模態(tài)分析等，推動(dòng)產(chǎn)品由二維向三維的轉(zhuǎn)變。同時(shí)憑借CAD以及3DMAX等技術(shù)降低設(shè)計(jì)成本，提高設(shè)計(jì)效率。

2.3.2 將設(shè)計(jì)理論作為指南，許多設(shè)計(jì)現(xiàn)象由于理論研究的深入都得到了升華總結(jié)，根據(jù)基本理論和內(nèi)在規(guī)律可以降低由設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)帶來的盲目性和隨機(jī)性，從而提高準(zhǔn)確性和科學(xué)性。

2.4 現(xiàn)代設(shè)計(jì)手段

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新以及經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升，計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)據(jù)庫軟件的發(fā)展對設(shè)計(jì)手段起到了革命性作用。目前，現(xiàn)代設(shè)計(jì)手段主要以計(jì)算機(jī)為工作平臺(tái)，將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)作為主要手段，利用CAD、3DMAX、PS等多種不同軟件對相應(yīng)產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)，不僅使工作效率得到大幅提高，還有效避免了由于人工設(shè)計(jì)產(chǎn)生的失誤，減少了工作人員壓力，也降低了對設(shè)計(jì)工作的不良影響。

2.5 現(xiàn)代設(shè)計(jì)原則

現(xiàn)代設(shè)計(jì)原則是根據(jù)生命周期各個(gè)階段，對傳統(tǒng)設(shè)計(jì)原則的擴(kuò)充和完善。詳細(xì)可歸納為:a.質(zhì)量保證原則;b.功能滿足原則;c.經(jīng)濟(jì)合理原則;d.社會(huì)使用原則;e.工藝優(yōu)良原則。

3 包裝機(jī)械設(shè)計(jì)要求

3.1 機(jī)械的組成豐富多樣，因此對它們進(jìn)行構(gòu)成包裝的理念也有很大差別，雖然最后擁有的功能可能相似，但是設(shè)計(jì)原理是各不相同的。

3.2 機(jī)械換代更新周期短，速度快。在目前社會(huì)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的前提下，市場需求量大，包裝零件容易進(jìn)入疲勞期。

3.3 機(jī)械自身具備各種功能，若要以減少投資和提高生產(chǎn)效率為目的，則機(jī)械包裝上要具備多功能通用性。

3.4 對于控制相關(guān)環(huán)節(jié)有較高的要求，自動(dòng)控制會(huì)影響機(jī)械包裝的各方面性能，在考慮其本身具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的同時(shí)，必須保證整體控制環(huán)節(jié)的質(zhì)量。

4 現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法在包裝機(jī)械中的應(yīng)用

4.1 優(yōu)化包裝機(jī)械企業(yè)的設(shè)計(jì)水準(zhǔn)：企業(yè)在對產(chǎn)品進(jìn)行包裝設(shè)計(jì)的同時(shí)，要考慮到產(chǎn)品多樣性，在對產(chǎn)品有了基礎(chǔ)了解的前提下對其展開設(shè)計(jì)，尤其是對于產(chǎn)品的時(shí)間空間、應(yīng)用形式等方面有全面的評估，將其當(dāng)做進(jìn)行設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。在設(shè)計(jì)過程中，要與相關(guān)部門的設(shè)計(jì)工作者進(jìn)行溝通交流，獲取市場數(shù)據(jù)并且統(tǒng)計(jì)市場需求了解消費(fèi)者心理。從而加強(qiáng)設(shè)計(jì)部門設(shè)計(jì)產(chǎn)品的針對性。各個(gè)部門要團(tuán)結(jié)合作，緊密配合。在業(yè)務(wù)方面積極溝通交流，在推廣品牌營銷策略的基礎(chǔ)上提高自身專業(yè)素養(yǎng)。

4.2 幫助我國包裝機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)的推廣與發(fā)展: 在我國現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展的過程中，由于包裝機(jī)械產(chǎn)品種類多種多樣,不同種類產(chǎn)品需要具備不同的使用性和功能，所以在相應(yīng)的產(chǎn)品包裝設(shè)計(jì)過程中, 設(shè)計(jì)人員應(yīng)首先對機(jī)械產(chǎn)品基本信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,詳細(xì)了解其中有關(guān)設(shè)計(jì)該機(jī)械產(chǎn)品的相關(guān)內(nèi)容,同時(shí)也是保證工業(yè)包裝機(jī)械設(shè)計(jì)順利開展的重要條件。在企業(yè)設(shè)計(jì)產(chǎn)品包裝過程中,設(shè)計(jì)工作人員首先應(yīng)與包裝產(chǎn)品用戶進(jìn)行溝通,掌握目前市場中相關(guān)包裝產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)信息, 通過數(shù)據(jù)了解符合消費(fèi)者實(shí)際需求，從而進(jìn)行優(yōu)良的包裝設(shè)計(jì)。在工業(yè)包裝操作過程中,相關(guān)部門技術(shù)人員之間應(yīng)該要保證信息溝通。優(yōu)良的產(chǎn)品包裝可以提高相關(guān)產(chǎn)品銷量,提升企業(yè)國際市場品牌形象,對我國包裝機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)具有重要推動(dòng)作用。

4.3 完善包裝機(jī)械的產(chǎn)品銷售服務(wù)網(wǎng)絡(luò): 在產(chǎn)品設(shè)計(jì)生產(chǎn)過程中, 企業(yè)產(chǎn)品包裝設(shè)計(jì)部門工作人員需要充分考慮多方面的要求,設(shè)計(jì)部門不僅要充分考慮消費(fèi)者實(shí)際購買時(shí)的意愿,還要同時(shí)結(jié)合相關(guān)產(chǎn)品機(jī)械包裝體積結(jié)構(gòu)、形態(tài)組織、使用功能等多方面因素,這些重要因素都在很大程度上與產(chǎn)品銷售網(wǎng)絡(luò)具有直接關(guān)系,對決定企業(yè)整體經(jīng)濟(jì)效益也有著決定性作用。包裝機(jī)械是通過了解不同人群需求以及使用者的使用感受來進(jìn)行有針對性的設(shè)計(jì)，并且會(huì)在一定范圍內(nèi)引起廣大消費(fèi)者的注意。此外,包裝設(shè)計(jì)技術(shù)人員還要加大相關(guān)產(chǎn)品包裝宣傳力度,對包裝技術(shù)以及產(chǎn)品內(nèi)容進(jìn)行全面普及并借此手段，加強(qiáng)消費(fèi)者對產(chǎn)品各方面性能的了解特別是其可靠程度和實(shí)用價(jià)值。產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員也可以借助企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)展示平臺(tái)對產(chǎn)品進(jìn)行推廣，這種手段也能有效的提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)收益，幫助其在激烈的競爭淘汰中穩(wěn)固地位。

5 結(jié)論

可以預(yù)見到，在包裝機(jī)械設(shè)計(jì)的未來發(fā)展中，現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法以及相關(guān)理論會(huì)扮演重要角色。現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法可以有效解決包裝機(jī)械目前設(shè)計(jì)周期長、設(shè)計(jì)成本高的問題，使包裝機(jī)械走上標(biāo)準(zhǔn)化、集成化、智能化、通用化的道路。所以廣大技術(shù)人員應(yīng)加強(qiáng)對該應(yīng)用方向的重視與研究，靈活應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，加深對其理論的認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)市場競爭力，提高包裝機(jī)械的設(shè)計(jì)水平與設(shè)計(jì)價(jià)值。