包裝機械設計的改進方法研究

趙建東　李學忠

摘 要：我國包裝機械行業(yè)的起步相對發(fā)達國家較晚，在20世紀70年代的時候才開始這方面的探索。但是我國包裝機械行業(yè)發(fā)展較快，取得了令人矚目的成就。該文從我國包裝機械設計的現狀入手，首先分析了發(fā)達國家包裝機械設計的發(fā)展方向，然后研究了包裝機械設計的改進方法，為包裝機械設計的改進方法研究提供了可參考的意見。

關鍵詞：包裝機械 設計方法 改進

中圖分類號：TB486 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）10（c）-0090-03

包裝機械是機械設備的一種，它符合機械設備的各種特性，但是因為包裝機械的特殊性，它比一般性的機械又多了延伸的意義。我國包裝機械在經過一段時間的發(fā)展后，技術手段正在走向成熟。然而，因為我國制造的包裝機械的穩(wěn)定性和可靠性等問題，在國際上廣為詬病。因此，必須改變這種現狀，從包裝機械的設計入手，優(yōu)化整個包裝機械的行業(yè)，以此來促進我國包裝機械行業(yè)的發(fā)展。

1 我國包裝機械設計的現狀

1.1 我國包裝機械的創(chuàng)新

當前，我國包裝機械的改進和設計能力不足，即創(chuàng)新能力無法滿足時代的需求。所以，我國包裝機械的設計大多是模仿國外的同類型機器，然后根據國內的實際情況做一定程度的改動。我國包裝機械的改進和設計能力不足的原因主要有以下幾種。

（1）我國包裝機械設計人員的素質不高。我國包裝機械的起步較晚，雖然發(fā)展得較快，但是并沒有掌握真正頂端的科技。設計人員應用的設計理論和參考的設計規(guī)范比較陳舊，滿足不了包裝機械設計創(chuàng)新的需求。

（2）科學研究和產業(yè)結合不夠緊密。我國關于包裝機械設計的研究并不少，但很少能夠應用在實際的生產中。因此，我國包裝機械設計的相關研究無法及時地在生產中實踐，驗證其可行性。

（3）資源配置不合理。我國對包裝機械的宏觀調控無法和包裝機械行業(yè)發(fā)展的速度相匹配，這導致了資源配置的不合理，阻礙包裝機械行業(yè)的發(fā)展。

1.2 我國包裝機械設計的方法

在我國包裝機械設計的行業(yè)中，仍然沿用著較為陳舊的方法。具體表現為以下幾種。

（1）模型模仿性質高。我國包裝機械在設計時，往往是根據任務設計書的特征，尋找同類型的樣機，在此基礎上設計自己的包裝機械。整個設計中創(chuàng)新的程度較低，參數模仿的痕跡很明顯。

（2）性能指標不夠自主。我國包裝機械在確定設計任務后，機械設備的技能指標和技術性能的數據在很大程度上是仿造樣機的參數。因此，設計的包裝機械性能和樣機相比無太多進步之處。

（3）繪制圖紙。在完成性能指標參數的設定后，我國的包裝機械就開始進行工作原理圖的繪制和傳動系統(tǒng)圖的繪制。這個過程符合機械設計的標準流程，而且這方面的技術我國和發(fā)達國家并沒有太大的差距。

（4）其他設計。機械的設計是一個整體的工程，在設計的時候需要統(tǒng)籌整個機械的工作系統(tǒng)，設計到每一個零件。所以，在繪制完傳動系統(tǒng)的圖紙和工作原理的圖紙后，需要進行關鍵零部件的設計。然后，設計整個機械的工程圖和裝配圖，最后校核強度和剛度，確定施工圖。

我國包裝機械設計行業(yè)還停留在較為陳舊的模式上，缺乏必要的創(chuàng)新和高新技術手段的應用，這是包裝機械設計行業(yè)發(fā)展的最大阻礙?；诖?，必須加快自身改革的步伐，參考國際先進的設計經驗，結合自身的實際情況創(chuàng)新的應用，這樣才可以給我國包裝機械設計行業(yè)的發(fā)展提供源源不斷的動力。

2 發(fā)達國家包裝機械設計的發(fā)展方向

包裝機械設計的大國有美國、德國和日本等，它們的包裝機械設計技術較為成熟，也經過了較長時間的發(fā)展，所以產品的性能要優(yōu)于我國。它們的設計和生產都是以市場為基礎，在充分地了解市場需求后，進行針對性的設計。正因為如此，它們的包裝機械有很強的創(chuàng)新性和技術性，也符合市場的需求。美國、日本和德國等在包裝機械設計和生產領域領先的國家，它們在發(fā)展中有以下主要思路。

（1）注重自動化程度。自動化是指降低人在機械設備生產中的作用，加大機械自動化的程度。這是時代發(fā)展的必然趨勢，而且自動化的生產還可以利用機械手完成較為復雜的操作，讓生產的包裝機械產品質量更高。再者，自動化的生產對提高產品的柔性也有一定作用，可以使產品滿足更多的需求。

（2）控制生產成本，著眼于客戶的需求。以德國的機械為例，其生產的包裝機械可以顯著提升產品的產出速率，可靠性也有極強的保證。這就降低了客戶生產的成本，使客戶的需求得到了滿足。

（3）采用模塊化的設計。模塊需要根據種類做出劃分，以方便客戶的選擇。通過這種設計，用戶可以選擇模塊的組合來決定產品的性能，以此來應對市場的快速變化。同時，這種設計也減緩了包裝機械更新?lián)Q代的速度，用類似半智能化的設計手段來促進包裝機械的發(fā)展。

（4）產品機械和包裝機械的一體化。包裝機械是整個生產機械的一部分，以往的分體制使機械間的配合常出現問題，一體化的機械設備很好地解決了這一問題，推動了包裝機械的發(fā)展。

（5）注重計算機仿真技術。計算機的發(fā)展給機械設計行業(yè)的改革提供了技術支持，各種繪圖軟件和仿真技術共同推動了機械設計行業(yè)的發(fā)展。特別是方針技術在機械設計行業(yè)的應用，縮短了設計的周期，降低了技術開發(fā)的成本，加快了產品發(fā)展的速度。

（6）高新技術在包裝機械中的應用。國外的包裝機械注重新科技的機械設計中的應用。以包裝機械為例，他們將尖端的計算機技術、設計理論大膽地應用在包裝機械中，然后在不斷的實踐中改進應用的方法，最終實現包裝機械行業(yè)的進步。

3 包裝機械設計的改進方法

根據上述的分析可以得出，我國包裝機械存在設計創(chuàng)新不足和設計方法不夠優(yōu)化的問題。所以，我們需要改進設計的方法，加入我國特色的元素，用技術推動包裝機械的發(fā)展。以此來滿足市場發(fā)展的需求，促進我國包裝機械設計的發(fā)展。

3.1 從客戶需求入手改進包裝機械的設計

市場的發(fā)展和技術的進步給包裝機械的客戶提供了更多的考慮空間，所以他們的需求也發(fā)生了一定的變化。首先，他們要求提高包裝機械生產的效率。生產效率是成本的保障，提高生產的效率就提高了自身的市場競爭力。其次，客戶還追求包裝機械和生產機械的一體化，要求生產商改變生產的思路和方向。再者，客戶還追求包裝機械的柔性，要求其能適應多種系統(tǒng)的工作和滿足產品變化的需求。除了上述的三點之外，客戶對包裝機械新的需求還體現在以下幾點上。

（1）售后要求。機械設備由于運作時間和運作環(huán)境的原因，會出現各種問題，影響正常生產。所以，維修的及時性就體現著設備生產生的競爭力。就以目前的情況而言，遠程診斷是最常用的一種方式，生廠商通過遠程的視頻和數據接受判斷設備的問題，然后指出維修的措施或者派出專門的維修人員進行設備故障的排除。對于一些大型的包裝機械設備和較為先進的包裝機械，我國的售后服務多以派出維修人員為主，因為現場情況的復雜和機械的運行參數傳輸不準確等問題，一直無法較好地處理售后服務?；诖?，可以加強傳感器在包裝機械中的應用，讓生產企業(yè)可以更好的了解設備運行中的各種參數，不僅可以保護自身的技術，還可以實現遠程診斷的目的，方便售后的維修。

（2）包裝機械的設計對環(huán)境的影響要小。當前發(fā)展的是可持續(xù)的經濟，要求機械設備產生的污染物較少，產生的噪聲也要小，這就對包裝機械內含的科技提出了更高的要求。但是當前我國的包裝機械在這方面做得還不夠好，設計和生產的包裝機械還是以追求利益和生產為主，忽視了機械設備附屬的價值。

（3）設備購買的成本盡可能少。包裝機械設備的競爭力在某種程度體現在價格上，客戶想用最低的價格購買性價比最高的產品。這種性價比更多體現在包裝機械設備的科技內涵上，包含的科技越高端，其本身的附屬價值就越高，同等資源消耗，可以用更快的速度和更高的質量產出更好的商品。

基于上述的幾點客戶需求，我國的包裝機械設計行業(yè)可以從這些方面入手，改進設計的方法和思路，以此來滿足市場的需求，完善自身的發(fā)展。

3.2 采用模塊化設計的思路

模塊化設計是一種統(tǒng)籌整體和局部的方法，對于包裝機械設備性能的優(yōu)化有著很大的作用。首先，模塊化設計及可以簡化包裝機械的設計過程。包裝機械的設計是一個復雜的過程，需要從多個需求入手，然后分別設計相應的功能，最后綜合機械設計的原則和指標，完成包裝機械的整個設計。但是模塊化的設計卻可以極大程度地簡化包裝機械的設計過程，原本的模塊是固定的，只要根據功能需求選擇相應的模塊，然后綜合在一起，就可以基本完成整個設計。其次，模塊化設計的包裝機械產品柔性程度高。模塊設計和機械設計不同，它可以獨立存在，隨時將最新的技術應用在自身。因此，模塊化設計的更新?lián)Q代是極快的。在此基礎上，生產商可以通過模塊設計來替代原本的產品功能，可以符合多種需求，有很強的設計柔性。再者，模塊化設計生產包裝機械的成本較低。模塊化的包裝機械在設計和制造的過程中都可以通過選用相應的模塊來完成，再加上設計的柔性較高，可以實現小批量的生產，降低了包裝機械的設計制造成本。

模塊化設計的優(yōu)點還有便于維修和成本較低。機械產品存在問題之一就是維修和保養(yǎng)困難，有時機械設備的維修和保養(yǎng)花銷遠遠超過了設備本身的價值。包裝機械也是如此，面對著維修困難的局面。模塊化設計很好地解決了這個問題，使不同模塊可以獨立地存在，在維修時只需要選擇相應的模塊就可以，方便了維修的過程。模塊化的包裝機械在設計和制造的過程中都可以通過選用相應的模塊來完成，再加上設計的柔性較高，可以實現小批量的生產，降低了包裝機械的設計制造成本。

當前的機械已經向著自動化和智能化的方向發(fā)展，需要滿足多種需求。所以，包裝機械可以利用模塊化設計來優(yōu)化整個包裝機械的性能，盡快追趕發(fā)達國家的腳步，完善自身的發(fā)展，進而優(yōu)化整個包裝機械設計的行業(yè)。

3.3 綠色設計和虛擬設計

產品的設計是否成功在很大程度上取決于它能否迎合整個市場的需求和社會發(fā)展的法向。當前社會高速發(fā)展，也帶來了很多發(fā)展中的問題。所以，人們要求設計的人性化和綠色化，即設計的產品既能滿足可持續(xù)發(fā)展的要求，又能體現以客戶為本的宗旨。我國是人口大國，人均資源的占有相對發(fā)達國家較少，必須把設計的方向對準廣大的群體，追求產品的性價比，從而優(yōu)化設計的產品。

虛擬設計是一種新型的機械設計手段，它是隨著計算機技術的發(fā)展而興起的，例如計算機的輔助繪圖軟件CAD和Solidworks等，它們可以實現在電腦上的三維繪圖，然后生成相應的技術指標和性能參數。這種方式不僅可以用來檢驗設計的故障與瑕疵，還可以簡化整個設計的過程。最重要的是，這種設計方式很方便修改，可以根據客戶的需求做出各種調整，直到客戶滿意為止。虛擬設計是在計算機基礎上發(fā)展起來的，所以它對計算機依賴的程度較高。但是這種依賴卻有利于包裝機械設計行業(yè)的發(fā)展，它不僅可以提高設計的速度，還可以將設計的成果進行模擬，檢驗其在特定環(huán)境下的工作狀況。

基于上述的分析，可以得出，虛擬設計和綠色設計是用現代的科技手段進行傳統(tǒng)的包裝機械設計。這是時代發(fā)展的趨勢，也給包裝機械設計行業(yè)提供了新的發(fā)展方向。但是這種設計手段還在逐步的探索和發(fā)展中，技術層面并沒有真正意義上的成熟。因此，必須加快這方面發(fā)展的腳步，不斷在實踐中完善技術的瑕疵，最終使綠色設計和虛擬設計發(fā)揮自身的優(yōu)勢，促進包裝機械設計行業(yè)的發(fā)展。

上述幾種包裝機械設計改進思路都是有成功的經驗作為參考的，但是創(chuàng)新技術的應用也不容忽視。我國很多大學都開發(fā)出了軟件對包裝機械進行有限單元分析和優(yōu)化設計，然而因為企業(yè)和大學結合得不緊密，這些軟件應用的程度并不高。因此，我國包裝機械設計的行業(yè)可以開展校企合作的形式，加快新技術的研發(fā)，以便于給我國包裝機械行業(yè)提供源源不斷的進步動力。

4 結語

傳統(tǒng)的包裝機械生產的批量較大、成本較高、品種較少，這已經適應不了市場的需求，必須加快自身改革的腳步。我國是包裝機械設計和生產的大國，如果不改進當前的設計方法，很難取得長遠的發(fā)展。所以，我國的包裝機械設計行業(yè)可以在參考國外先進技術的基礎上，加快自身設計方法的改進，從而加速我國包裝行業(yè)的發(fā)展。

參考文獻

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