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面向用户的产品虚拟设计是适应产品多样化的需求的有效手段，国内外已有学者 对此进行了研究。如J．Bernhard等研究并实现了一个基于Java3D技术的虚拟设计服务系统[2] ；山东大学周军等详细研究了生产线虚拟设计的 设计原理、基本特征、体系结构、设计内容和设计流程，并结合应用实例，建立了生产线的虚拟模型，可视化地仿真其运行状态，能迅速地诊断出其瓶颈工序，有效 地集成生产线的设计、仿真、分析、诊断、优化和重组等功能[3]；天津大学高广达等研究了模块化虚拟设计系统的宏观规划、模块的创成设计和接口设计，以及 模块化产品的快速虚拟创建技术和方案评价技术，并开发了数控机床虚拟模块化设计平台[4]。
将虚拟设计技术应用于包装机械设计领域， 在计算机上实现产品设计、制造、预估产品性能及可加工性等，使得包装机械的设计开发和制造技术从传统的方法发展到一个崭新的阶段，使企业能够对市场需求的 变化做出快速敏捷的反应，及时对自身的生产做出合理的调整与重新规划，以最经济的成本和最短的开发周期，研制出适用的包装机械系统或产品。
1包装机械虚拟设计的开发环境
包装机械虚拟设计的实现需要有一个合理的产品开发环境。它能够使设计、评价和产品更改在开发团队里并行地进行，通过共享产品数据库中的虚拟原型在产品开 发的不同阶段建立桥梁。该环境可以用现有的CAD、CAE、CAM 工具和工程知识库、模型库来组建，利用计算机手段将产品的概念原型虚拟地产生出来，可 利用交互仿真来评价该虚拟产品，并仿真和优化其关键制造过程及费用。
在并行工程中，产品数据在各个设计单元中动态地流动，如果没有一 个产品数据管理(PDM)系统，几何模型、计算结果、输入数据和分析数据都将产生多个备份，并且可能发生过时的数据被使用，这将浪费时间和费用。因此虚拟 产品开发环境应有一个PDM 子系统，另外还要有虚拟设计和仿真分析两个子系统。
PDM子系统是虚拟产品开发的核心，主要管理三维 CAD模型数据和产品开发过程；虚拟设计子系统可实现设计问题的定义和求解，并将原型化、仿真和评价阶段产生的信息反馈给设计者，辅助设计决策；仿真分析 子系统是通过定义合适的产品、过程和活动模型，集成原型与制造活动直接产生设计决策，并能仿真整个装配过程，而且机器的运行时间和费用也可以利用企业的标 准计算出来[5]。图1 为包装机械虚拟设计的开发环境。
产品开发过程中，设计概念确定以后，基本的设计模型表现为三维实体模型，即 虚拟原型，可通过CAD 软件实现，模型和相关信息存储在PDM 系统中。利用实体模型进而可以创建分析模型，比如过程模型和活动模型等，实现过程设计、 装配仿真和虚拟测试，以及结构、运动学和动力学分析等。
2 包装机械虚拟设计的建模过程
建立包装机械的三维模型 是系统中工作量最大的部分，为了在总体参数变化时，所有零部件都能保持正确的几何尺寸和约束，必须采用三维参数化技术。Pro/E 参数化 CAD/CAM 设计软件是目前应用广泛的一种三维建模工具，它广泛应用于机械、汽车、家电等工业领域的机械设计、模具设计、加工制造和机构分析等，具有 零件设计、工程制图、产品装配等功能。Pro/E 的设计模块都是相关的，设计过程中任一处的修改，都能够扩展到整个设计中，可自动更新所有的工程文档、 装配和设计图纸、制造数据等。因此可采用Pro/E 为主要支撑软件，建立包装机械所有零部件的实例库，并根据零部件的几何形状和相互关系的约束条件，建 立参数关系，使得包装机械零部件之间在设计过程中始终保持正确的相对位置和装配关系。
为了能让普通技术人员也能够使用PRO/E 这 一个功能强大的CAD/CAM 设计软件，可采用352Pro/TOOLKIT 技术调用Pro/E 的功能模块，实现应用程序与Pro/E 的集成，形 成包装机械设计的特定架构和设计菜单，使技术人员很快掌握软件的使用。将包装机械的基本参数输入、有限元分析和三维参数化设计模块均集成在Pro/E 的 运行环境中，设计用户可随时对包装机械的任一结构进行参数和尺寸的设计修改，并调用有限元分析模块进行强度和刚度校核。系统中除了调用Pro/E 的应用 程序外，设计过程及数据输入和输出等功能均采用VC 编程实现。 | 
