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1 前言

某軟件是美國(guó)某公司開(kāi)發(fā)的、世界最著名的通用大型CAD/CAM/ CAE系統(tǒng)。于90年代進(jìn)入我國(guó)，己廣泛應(yīng)用于航 空、汽車、機(jī)械等領(lǐng)域，并發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，三維建模方法打破了傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)的局限性，使 設(shè)計(jì)人員在方案設(shè)計(jì)階段就能在計(jì)算機(jī)上看到產(chǎn)品的 三維立體圖像，完成對(duì)產(chǎn)品的虛擬制造，可以最大限度 地減少設(shè)計(jì)失誤，避免設(shè)計(jì)、加工過(guò)程中的浪費(fèi)和損 失，降低成本，縮短設(shè)計(jì)周期，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，增強(qiáng)產(chǎn)品 的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域已有許多成功的 應(yīng)用實(shí)例，如用于火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、軋鋼設(shè)備、起重設(shè)備、挖 掘設(shè)備等方面的新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)口〕。本文作者在某新型多 功能包裝機(jī)研發(fā)過(guò)程中，應(yīng)用UG軟件CAD功能對(duì)該包裝機(jī)進(jìn)行三維造型設(shè)計(jì)，在研發(fā)早期即得到了與 實(shí)際產(chǎn)品一致的實(shí)體模型。因而縮短了研發(fā)周期，實(shí)現(xiàn) 了包裝機(jī)械新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的創(chuàng)新。

2 某軟件三維造型方法剖析

2.1實(shí)體建模

實(shí)體建模是設(shè)計(jì)技術(shù)的基礎(chǔ)。實(shí)體模型又稱 主模型，是實(shí)現(xiàn)虛擬裝配、二維制圖、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析、有 限元分析、數(shù)控加工的依據(jù)。如在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析模 塊中直接應(yīng)用主模型進(jìn)行二維或三維機(jī)械系統(tǒng)的復(fù)雜 運(yùn)動(dòng)分析和設(shè)計(jì)仿真，并可完成大量的裝配分析工作， 如最小距離、干涉檢查、反作用力、圖解合成位移、速度 和加速度、繪制運(yùn)動(dòng)軌跡包絡(luò)等。

實(shí)體建模模塊(Modeling…)提供了能滿足多 種設(shè)計(jì)需求的正確建模工具；可進(jìn)行實(shí)體、表面、特征、自由曲面、線框和參 數(shù)化建模等；支持建立和編輯孔、槽、型腔、圓柱、體、塊、球 體、管、桿、倒圓和倒角等各種標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)特征；可將實(shí)體鏤空變成薄壁件；

既可以先畫草圖，根據(jù)特定要求生成參數(shù)化的 實(shí)體模型，又可根據(jù)產(chǎn)品的特征直接進(jìn)行實(shí)體建模％ 2.2虛擬裝配在許多CAD/CAM中，裝配構(gòu)架有兩種截然不同 的類型：多零件方法和虛擬裝配方法。多零件裝配方法 須把所有的零件數(shù)據(jù)拷貝進(jìn)裝配文件中，而這樣形成 的裝配是非智能化的，而且必須用許多內(nèi)存來(lái)存儲(chǔ)組 成這個(gè)裝配件的所有零件。裝配模塊 (Assemblies)使用指針鏈接零件而不是拷貝零件實(shí)現(xiàn) 虛擬裝配，具有以下特點(diǎn)：裝配模型所需內(nèi)存空間較少；裝配模型中的零件會(huì)隨著零件模型的改變而 自動(dòng)更新7參與虛擬裝配的各零部件配對(duì)或定位靈活，并 一直保持其相關(guān)可定義一個(gè)裝配中部件之間的位置關(guān)系裝配建模方法是并行的、自頂向下或自底 向上的建模方法，運(yùn)用虛擬裝配技術(shù)進(jìn)行裝配建模，可以及時(shí) 檢查裝配模型是否存在設(shè)計(jì)尺寸干涉，為將來(lái)實(shí)際裝 配的順利進(jìn)行提供可靠保證，由此所產(chǎn)生的裝配信息 可以方便地繪制裝配圖，并能快速生成裝配分解圖，節(jié) 省繪制裝配圖和零件圖的時(shí)間和成本，3多功能包裝機(jī)的三維造型設(shè)計(jì)。

3- 2造型設(shè)計(jì)方案

該包裝機(jī)為成型一充填一封口機(jī)，其造型設(shè)計(jì)包 括零件造型、部組件造型和整機(jī)造型％部組件共十個(gè)。它們分別是：料盤裝置、料斗裝置、橫封裝 置、電氣控制柜、電動(dòng)機(jī)和減速器、薄膜輸送裝置、縱封 裝置、導(dǎo)紙機(jī)構(gòu)、機(jī)架和成型器。該機(jī)造型設(shè)計(jì)綜合采用自底向上(先造型零件，后 將零件加到裝配文件中生成裝配模型)和自頂向下(先 建立裝配文件，后在裝配環(huán)境下創(chuàng)建零件)兩種設(shè)計(jì)方 法；對(duì)于結(jié)構(gòu)定型的部組件進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)。利用局域 網(wǎng)絡(luò)共享設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，共同完成整機(jī)造型。此外，在造型設(shè)計(jì)過(guò)程中課題組人員共用同一模 板文件，并遵守標(biāo)準(zhǔn)化工作流程。3.2典型零、部件造型設(shè)計(jì)3.2.1齒輪在該多功能包裝機(jī)中有多個(gè)齒輪零件，齒廓曲線 均為漸開(kāi)線且輪齒部分為標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，因此我們根據(jù)漸 開(kāi)線方程建立齒輪模板文件，將該文件另存為所建齒輪模型的文件名。

3.2.2成型器

成型器是包裝機(jī)上的關(guān)鍵 部件，具有較為復(fù)雜的曲面和較 高要求的制造精度，為了適用不 同材質(zhì)、不同規(guī)格、不同形狀的包裝袋的成型，同一包裝機(jī)上需齒輪模型圖 配備多種規(guī)格、多種形狀的成形 器，其設(shè)計(jì)與制造已作為另一課題專門研究。此處為普 通的象鼻成型器。

3.2.3薄膜輸送裝置

薄膜輸送裝置的設(shè)計(jì)方法以自底向上為主，送紙 主軸以及其它各軸上的部分零件模型是在裝配環(huán)境下 建立的，即自頂向下。

3.2.2橫封裝置與縱封裝置橫封與縱封裝置的設(shè)計(jì)均采用自底向上法，并按 一定的裝配順序、零件間的匹配關(guān)系裝配而成。由于該 兩裝置的結(jié)構(gòu)已定型，我們可用一組參數(shù)來(lái)約定零件 尺寸，如橫封裝置中左右兩主導(dǎo)柱之間的距離，當(dāng)該距 離改變時(shí)設(shè)計(jì)結(jié)果即得到修改，從而實(shí)現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計(jì)％ 3.2.5導(dǎo)紙機(jī)構(gòu)導(dǎo)紙機(jī)構(gòu)造型的關(guān)鍵是齒輪及其裝配模型的建 立、縱封凸輪與橫封凸輪的裝配與定位、縱向?qū)Ъ垵L輪 網(wǎng)紋的建立％該機(jī)構(gòu)已部分實(shí)現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計(jì)，兩滾輪軸間的距 離為設(shè)計(jì)參數(shù)，改變參數(shù)值，滾輪軸及軸上的各個(gè)零件 位置和大小發(fā)生相應(yīng)變化。

3. 3整機(jī)造型

采用自底向上法并以機(jī)架為中心將所有部組件配在一起，得到整機(jī)裝配模型。

結(jié)論

我們運(yùn)用某軟件豐富的實(shí)體造型功能，完成了 多功能包裝機(jī)的三維造型。該機(jī)模型還可以有各種表 現(xiàn)手法，如線框表示法、生成二維裝配圖等；對(duì)其中的 各個(gè)零部件模型可進(jìn)行有限元分析或機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析或 數(shù)控加工編程；可自動(dòng)進(jìn)行各零件間的干涉檢查和間 隙估計(jì)；可直接計(jì)算各零部件及整機(jī)的體積、表面積、 重心和質(zhì)量等物理特性參數(shù)；該軟件的面向裝配的設(shè) 計(jì)方法使某些定型的部組件實(shí)現(xiàn)了參數(shù)化設(shè)計(jì)，這將 大大縮給冃圣刑聲貝飾硒給國(guó)由H.HT以早在產(chǎn)品投標(biāo) 報(bào)價(jià)之時(shí)，就將未來(lái)產(chǎn)品的外觀、造纟、技術(shù)性能及特 點(diǎn)介紹給用戶，使產(chǎn)品更具有競(jìng)爭(zhēng)力，該機(jī)造型設(shè)計(jì)的成功，實(shí)現(xiàn)了包裝機(jī)械新產(chǎn)品開(kāi) 發(fā)的創(chuàng)新，同時(shí)也為廣大包裝機(jī)設(shè)計(jì)人員提出了許多新的課題。