包装机械设计中模块化设计的应用

莫爱珠

摘要：包装机械的设计受到了市场经济的冲击，需要从缩减成本、加快开发和个性化设计等多个方面考虑自身的改变。传统的包装机械生产的批量较大、成本较高、品种较少，这已经适应不了市场的需求，必须加快自身改革的脚步。模块化设计是一种用功能决定包装机械设计的手段，它可以最大化满足客户的需求，应对市场的变化。因此，将模块化设计加在包装机械设计中是时代发展的趋势，也是包装机械缓解当前困境的措施。本文主要就模块化设计的特点以及包装机械设计中模块化设计的应用进行了分析。

关键词：包装机械设计；模块化设计；应用

引言

随着我国经济的腾飞，公众对产品的个性化需求也在逐渐提高，市场经济也对包装机械的设计造成了一定程度上的冲击，而且以往包装机械生产的成本过高、品种过少、批量过大，难以满足当今市场的需求。而模块化设计是一项通过功能来进行包装机械设计的方式，它能够满足客户的各方面需求，能够及时地随市场的变化对自身进行改变。因此，相关机构必须加强自身包装机械设计工作的革新力度，在进行包装机械设计工作时充分应用模块化设计，达到缓解当前困境，提升自身竞争力，促进自身有效发展的根本目的。

1模块化设计的内涵

模块化设计以分析产品功能为前提条件，商家应先根据自身条件与需求，对模块进行选择。因此，模块需要根据模块特性进行种类上的划分，为客户选择提供基础，让客户的选择变得更加便捷。此外，模块设计趋向半智能化设计，采用此种设计方式，能够降低包装机械的更新速度，让客户能够通过模块的组合确定产品的功能，从而适应市场的飞速改变，促使包装机械有效发展。模块化包装机械的模块大多分为横向类型、纵向类型、跨系列类型、全系列类型四种。其中横向类型是指对产品的主参数不进行改变，用模块来改变产品形态的模块化设计；纵向类型是指在类型统一的条件下，进行定向修改不同标准的产品的模块化设计；跨类型是指在一定程度上对模块的部分性能进行改变，从而产生新型产品的模块化设计；而全系列类型则是综合体，包含横纵向类型，比较全面的模块化设计。

2模块化设计的特点

2.1简化设计

在进行包装机械设计时，需要满足各方面需求的基础上，结合机械的各项原则与指标，再对其各方面功能进行分别设计，最终完成对于包装机械的整体设计，其设计过程过于复杂、繁琐。但模块化设计能够将包装机械的整体设计过程进行简化，只需要考虑功能需求，选择与之相匹配的模块，再综合在一起，能够完成设计工作。

2.2柔性化

生产线所使用的装夹器具均为模块化设计，能够简单、方便更换，从而满足不同产品的生产装配要求，减少生产准备时间和实现多品种小批量或单件量的作业，适应迅速多变的市场需求。模块化设计是将已知特性的柔性单元模块，进行一些特定的组合，达到实现特定运动的目的。然后将这些模块组合起来进行分析。这种方法和有限元法有些类似，就是将一个复杂的机构借助于有限元的划分方法将其分成若干个很简单的基础模型。所分成的这些基础模型的问题已经被很好的解决才行，如果这些基础柔性铰链模型还是没有被解决，继续对其进行划分，直到分解为能够成熟解决的模型为止。模块化设计可以解决一些经典的柔性铰链模型，但对于有些柔性模型，在分解时可能会找不到有效的方法，导致整体模型分析时会有较大偏差。

3模块化设计在包装机械中的应用

包装机械能够满足食品、药品等多个领域的包装需求。一般来讲，企业出于产品更新换代或对产品保护的考虑会经常更换产品的包装或贴标，如果每换一种包装就更换一次设备显然是不切实际的，因此企业考虑选择能够通过模块调整满足不同包装要求的机械设备，这就为基于模块化设计的包装机械创造了广阔的市场。

3.1包装机械模块化设计流程

首先，设计人员要先了解包装机械设备的工作流程，收集资料做好准备工作，了解设备的工作需求并以此为依据将机械设备划分为多个模块。划分模块时也要注意其互换性和灵活性；其次，机械设备正常工作的关键便是接口的设计。设计人员要遵循互换性和可组合的原则设计好模块之间的连接方式，减少接口处的阻力；最后，便是那模块化部件的统筹，设计人员要统筹安排，将不同模块组成一个有机的整体，使设备具有一个良好的整体性能。

3.2模块化设计在食品真空包装的应用

模块化设计是指为了开发出具有多种功能的不同产品，不必对每种产品施以单独设计，而是设计出许多模块，再将这些模块依据不同的方式组合在一起。模块化设计是食品包装机械结构设计的一种有效方法，是对不同功能或相同功能下的不同性能、不同规格的产品进行功能分析，设计划分出一系列功能模块，通过选择组合可以构成不同的产品，满足市场的不同需求，国外特别是一些结构复杂的食品包装机械，都是由模块组成的。另外，诸如缩短包装机械生产线上的产品转换时间、包装机械生产线机器人应用、包装机械生产线上伺服发动机的使用、连线印刷等，都有助于提高包装机械生产线的灵活性。

在进行设计时，应尽可能将各子部件设计成相对独立的功能模块，例如食品包装机械整机设备可采用若干个单元组成，换用其中一个或几个单元，即可适应不同包装产品的变化。这样将绿色产品设计思想与模块化设计方法结合起来，可以同时满足食品包装机械的功能属性和环境属性。因此，采用模块化设计，一方面可以缩短食品包装机械的研发周期，增加产品系列，提高其质量，以快速应对市场的变化；另一方面也可以减少或消除对环境的不利影响，方便升级、维修和食品包装机械废弃后的拆卸、回收处理。在模块化设计中，可尽量减少不必要的零件，采用多功能的零件，使零件数量减少，减少资源消耗；对零件、支撑、载荷的布置进行优化设计，使整机产品尽可能“小型化”，可提高材料利用率。食品包装机械模块化设计方法，视产品具有某种功能的实现为整体结构模块，通过各个结构模块的组合，实现产品的整体方案设计。

4提高模块化设计质量的措施

4.1加强标准化和模块化设计文件管理

要紧密结合工程建设和生产运行过程中出现的问题，不断总结经验和教训，提高标准化和模块化设计水平；在设计方法上不断改进和创新，确保标准化和模块化设计成果的先进性和可靠性；在标准化和模块化设计文件的基础上，结合工程项目情况因地制宜，针对性进行符合性核算，编制符合工艺类型、装置（系统、单元）规模要求的标准化和模块化设计文件，确保标准化和模块化设计在工程建设中发挥积极的作用。

4.2引用先进技术

由于模块化设计要完成各分部模块在不同时期的协同工作，要对多种技术的配合进行有效的协调，要充分考虑模块在整个运作过程中出现的各种问题，并提前做出修改，造成了模块化设计开发过程过于繁琐。因此，相关机构应充分引进现阶段先进的技术，以简化开发过程，提升设计开发相关工作的效率，提高工作效果与质量，降低模块化设计的变更率、返工率。如AutoCAD、天正CAD、CAXA等软件，在此类软件上能够对模块化设计进行模拟仿真操作，提前看出模块在系统运作过程中容易出现的各项问题，看出各分部模块之间的不协调因素，并进行及时有效地整改、完善。

结束语

随着社会的进步，人们不再满足于简单的物质文化需求，开始追求产品的个性化，使得包装机械的设计遇到了很大的挑战。模块化设计作为一种先进的包装机械设计手段，可以在满足客户个性化要求的同时，顺应市场的变化趋势，帮助包装机械企业完成改革，解决目前的困境。

参考文献：

[1]申小波.机电一体化技术在机械工程中的应用与走向[J].建材与装饰，2017（46）：208.

[2]黄利国.模块化编程在包装机械上的应用[J].电子技术与软件工程，2016（23）：252.

[3]许军.模块化设计方法在机械设计中的应用[J].中国高新技术企业，2016（23）：57-58.

[4]范树超.基于PackML的包装机械控制软件设计[D].华中科技大学，2016.

[5]韦佳蔚，陈亮.包装机械设计中模块化设计的应用[J].科技资讯，2015，13（30）：76-78.