包裝工程專業(yè)畢業(yè)論文

1、青島科技大學本科畢業(yè)設計（論文）1前言1.1課題背景研究1.1.1國內(nèi)袋成型充填封口機的發(fā)展現(xiàn)狀袋成型-充填-封口機是量大面廣的通用機械產(chǎn)品，該機采用各種塑料復合薄膜或單膜 對塊狀、顆粒狀、粉狀、液態(tài)和粘稠物料等進行包裝，能自動完成制袋、充填、封口、切 斷等全部包裝過程，經(jīng)過包裝的商品可以防潮、防霉、防污染、防氧化，延長儲存期。袋 成型-充填-封口機適用于各種塑料復合薄膜袋或鋁箔復合薄膜袋，如聚酯/聚乙烯、尼龍/聚乙烯、聚丙烯/聚乙烯、聚酯/鋁箔/聚乙烯、尼龍/鋁箔/聚乙烯等復合材料，廣泛應用于輕 工、食品、藥物化工等各行各業(yè)，目前在我國國產(chǎn)及出口產(chǎn)品包裝中運用非常廣泛12 0在食品行業(yè)，使用

2、該類包裝機包裝食品非常普遍，各種固體物料如膨化食品、瓜子、 糖果等，粉狀物料如奶粉、食鹽、味精、調(diào)味粉等，液態(tài)物料如牛奶、醬油、醋、果汁等 各種各樣的食品越來越多地采用這種自動包裝，經(jīng)過包裝的食品保鮮期長，延長食品的保 質(zhì)期，并且提高了包裝計量精度。使用這種包裝比起傳統(tǒng)的手工包裝更加衛(wèi)生，避免對食 品及藥品等包裝物料的二次污染，也在一定程度上抑制了粗制濫造，并且大大提高了生產(chǎn) 效率0在化工、醫(yī)藥行業(yè)，很多藥品、化學品采用這種自動包裝，尤其是藥品，GMP認證更是對自動包裝有著強制性的規(guī)定，對片劑、粉劑以及顆粒狀藥品要求使用全自動包裝，以 杜絕污染。在輕工五金等行業(yè)，洗衣粉、洗發(fā)液、洗滌劑以及越來

3、越多的化妝品廣泛地采 用這種包裝方式，各種五金、電子元件也開始使用這種包裝，這種方式也體現(xiàn)了現(xiàn)代化生 產(chǎn)水平。該種機器有各種規(guī)格的產(chǎn)品，有大袋、重袋包裝機、有中型包裝機，也有小袋包裝機。 計量方式有電子秤式、容積式，包裝物料的不同可以分為液體、顆粒、粉末等類型的包裝 機。袋成型充填封口機從八十年代開始，通過采用國際標準和吸收國外先進技術(shù)特點，在 標準水平、設計制造技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量方面都有了較大的提高。一些企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量達到或 接近國外同類機器的先進水平。隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，袋成型充填封口機的使用量和 生產(chǎn)的企業(yè)數(shù)在逐年增加，但近幾年來，私營企業(yè)在迅速增加且逐漸占領市場，價格與市 場競爭激烈。

4、國營企業(yè)因外部環(huán)境變化和管理原因而處于相對困難的境地，市場占有率逐 步減小，產(chǎn)量也相對萎縮 0目前此種機器在國內(nèi)的生產(chǎn)量較大，在各類包裝機械產(chǎn)品的產(chǎn)量名列前茅，并且小型 機的產(chǎn)量在該種包裝機中所占份額尤其大，國外這種小型機產(chǎn)量不大，由于中國產(chǎn)品價格 便宜，目前大量出口世界各地，尤其是東南亞等地的需求量更大 56 0 1.1.2袋成型充填封口機的包裝袋材質(zhì)及工作原理袋成型充填封口機是用柔性材料制成的包裝袋，將粉狀、顆粒狀、流體或半流體等物 品裝入其中，然后進行排氣(或充氣)、封口，以完成產(chǎn)品包裝的工藝過程。制袋用的柔性材料，如紙、蠟紙、塑料薄膜及其復合材料等，即有良好的保護物品的 性能，又有質(zhì)輕

5、、價廉、易印刷、易成型封口、易開啟使用、易被處理等特性，因而所制 成的袋裝產(chǎn)品輕巧、美觀、體積小而受人喜愛，是軟包裝產(chǎn)品中的重要組成部分。其中尤 以塑料薄膜及其復合材料的使用較廣，發(fā)展最為迅速。特別六十年代以來，石油化學工業(yè) 的高速發(fā)展，為軟包裝提供了豐富多樣的柔性包裝材料，再加上塑料薄膜具有獨特的良好 的熱封性、印刷性、透明性、防潮防氣性等，致使袋裝軟包裝新產(chǎn)品更是層出不窮。內(nèi)裝 物由最初的散粒體發(fā)展到膠體、液體、氣體和大塊狀的固體，與此同時，也促進了袋裝機 不斷地更新與發(fā)展，我國自六十年代初從國外引進樣機，發(fā)展到近年來己能自己設計、制 造多種袋裝設備78 0用塑料薄膜及其復合材料制成的包裝

6、其形式較多，袋形及其大小主要取決于被充填物 料的性質(zhì)、容量、包裝材料的性能、制袋封口方法及使用要求等9 0袋成型充填封口機的分類如圖1-1所示：間歇運動袋成型-充填-封口機r連續(xù)運動I間歇運動圖1-1袋成型充填封口機的分類Fig.1-1 Classificati on of bag forming filli ng seali ng machi ne據(jù)調(diào)查，現(xiàn)有袋成型一充填一封口包裝機存在以下問題：(1) 包裝精度低 目前我國此類包裝機械的包裝精度(計量精度)均在 2% 3%之間.有的還在 3%以上，而國外同類毆各的包裝精度都在1 %以內(nèi)，而且穩(wěn)定可靠。(2) 包裝速度低目前國產(chǎn)包裝機的包裝速

7、度，小袋包裟在60120袋/分之間，包 裝速度超過80袋/分時包裝質(zhì)最將下降：中袋包裝為 3560袋/分。國外設備的包裝速度已達到小袋包裝為1200袋/分，中袋包裝為160袋/分。（3）封口質(zhì)量難以保證。由于塑料包裝材料與被包裝物之間的靜電作用，在塑料袋 內(nèi)壁上會吸附細小的被包裝物粉粒，若不除去會造成橫封口處封口不牢，嚴重影響包裝袋 封口質(zhì)量。橫封機構(gòu)運動形式的不合理，將導致封口質(zhì)最問題 101101.2 DXDK型設備簡介1988年4月。是 太陽能熱水器、2000多萬元，60多本課題研究對象是華豐公司生產(chǎn)的 DXDK顆粒包裝機。清華大學華豐公司（全稱北京清樺華豐科技股份有限公司）成立于清華控

8、股有限公司旗下 87家企業(yè)之一。清華華豐公司是一家集包裝機、高效采暖爐等產(chǎn)品生產(chǎn)、銷售及售后服務于一體的綜合型企業(yè)。公司資產(chǎn)50多項。年營業(yè)額超5000萬元，員工100多人。其中具有大專或中級職稱及以上學歷的員工 人，咼級工程師、教授、博士等15人。公司擁有專利、特種技術(shù)、獨家發(fā)明等清華華豐”清華”均為公司注冊商標，無形資產(chǎn)超過3000多萬元。本公司已通過ISO9001: 2000質(zhì)量體系論證。圖1-2為DXDK的外觀圖，圖1-3為結(jié)構(gòu)圖。型顆粒自動包裝機圖 1-2 DXDKFig.1-2 DXDK type automatic granule p ack ing mach ineII1152

9、47 可910II121-滾筒；2-控制板；3-光電頭；4-切刀；5-料斗;6-控制桿；7-刮平器；8-計量盤；9-下料門10-制袋器；11-熱風器；12-滾輪圖1-3 DXDK型顆粒自動包裝機結(jié)構(gòu)圖Fig.1-3 DXDK automatic granule p ack ing mach ine sea nsDXDK袋成型一充填一封口機工作原理為卷筒薄膜經(jīng)滾筒1和控制板2張緊后，經(jīng)光電頭3、刮平器7,通過象鼻式制袋器10成型，物料通過料斗5下料，經(jīng)過計量盤8和下 料門9后進入袋內(nèi)，“L”型熱封器熱封完成后，拉膜由滾輪 12完成，薄膜下移一個袋距 后滾輪12分開，切刀4完成切斷。設備參數(shù)的主要

10、參數(shù)如下：產(chǎn)品型號：DXDK80/60C品牌；整機重量：170kg；電源：380/220V;計量范圍：3-6.3ml ； 制袋尺寸：長90mm，寬70mm。容積式顆粒自動包裝機 DXDK型80/60C該機用于包裝農(nóng)藥、獸藥、種子、中藥、飼 料、干燥劑、鹽、味精、湯料、茶葉等以及自由流動顆粒產(chǎn)品?？筛鼡Q的容積杯和精確控 制，使產(chǎn)品的包裝及可靠又實用。容積式包裝機具有快捷、準確、經(jīng)濟、實用的優(yōu)點。通 過改變熱結(jié)構(gòu)，包裝袋可制成三邊封、四邊封、枕形封等形狀。用戶還可以選擇不銹鋼箱 體或普通鋼材箱體。技術(shù)特點：（1）操作方便，運行穩(wěn)定可靠。（2）步進電機控制拉袋系統(tǒng)，制袋精度高。（3）定袋停機，停機后

11、熱封模具自動處于張開狀態(tài)。（4 ）全自動跟蹤色標，自動完成包裝袋的定位、定長。1.3課題的提出本課題主要針對DXDK袋成型充填封口機的計量裝置和熱封裝置來進行改進。將原固定量杯裝置改進為可調(diào)式量杯計量裝置，增大計量范圍，并通過微調(diào)機構(gòu)保證 計量精度。將原有熱封凸輪、彈簧傳動裝置改進為曲柄、滑塊驅(qū)動，簡化的傳動機構(gòu)，并通過四 連鉸鏈手爪設計，將原有的弧線的熱封改為直線熱封，提高熱封強度。252.1原計量裝置的工作原理2計量機構(gòu)的改進DXDK袋成型充填封口機的原計量裝置是通過主轉(zhuǎn)軸驅(qū)動定量杯轉(zhuǎn)盤, 開啟圓銷和閉合圓銷控制底部擋板的開啟閉合，原計量裝置的結(jié)構(gòu)如圖轉(zhuǎn)盤下方通過2-1所示。1.=3-一一

12、4 一一i一-F1-料斗；2-粉罩；3-量杯；4-活門；5-粉袋；6-閉合圓銷；7-開啟圓銷;8-下料閘門；9-刮板；10-護圈；11-轉(zhuǎn)盤主軸；12-圓盤圖2-1量杯式充填機Fig.2-1 The measuri ng cup type filli ng mach ine量杯式充填機是采用定量的量杯量取產(chǎn)品并將其充填到包裝容器內(nèi)的機器。適用于顆 粒較小且均勻的物料12。物料經(jīng)供料斗1靠重力落到計量杯內(nèi)，圓盤口上裝有數(shù)個（圖中為4個）量杯和對應的 活門底蓋4.圓盤上部為粉罩2。當主軸11帶動圓盤12旋轉(zhuǎn)時，粉料刮板9（與供料斗1 固定在一起）將量杯3上面多余粉料刮去。當量杯轉(zhuǎn)到卸料工位時，開啟

13、圓銷7推開定量杯 底部活門4,于是量杯中的物料在自重停用下充填到下方的容器中去。該裝置是容積固定的計量裝置。其定量不能調(diào)整，若要改變定量，則要更換量杯。本課題將原有固定量杯計量方法改為可調(diào)容量式計量方法。2.2改進方案2.2.1計量容積的改進原計量容積V1是由兩個空心圓柱組成的，計算如下:V 2V0 2 R2 2 3.14 126 ml可調(diào)容量式充填機是采用可隨產(chǎn)品容量變化而自動調(diào)節(jié)容積的量杯量取產(chǎn)品，并將其 充填到包裝容器內(nèi)的機器。可調(diào)容量是充填機容積V2是由兩個可以上下移動的空心圓柱組成的，計算如下：V2MAX3V13 6. 18.(ml)V2minV16(ml)改進的可調(diào)式量杯的計量參數(shù)

14、：計量范圍：618 （ml）、充填精度：0.5-2（%）?？烧{(diào)容量式計量由固定量杯和移動量杯組成，分上下兩部分。通過調(diào)節(jié)機構(gòu)可以改變 上、下量杯的相對位置，實現(xiàn)容積微調(diào)。微調(diào)可以自動進行，也可以手動進行。計量精度 可達2%一 3%。自動調(diào)整信號是通過對最終產(chǎn)品的重量或物料比重的檢測來獲得的。a、量杯主視圖b量杯俯視圖a、Measuring cup main viewb、Measuring cup top view圖2-2量杯建模圖Fig.2-2 Measuri ng cup modeli ng diagrams2-2所示。2.2.2計量精度的控制此處可調(diào)容量式充填機計量的精度由螺栓手柄控制，如

15、圖圖2-2螺栓手柄控制機構(gòu)Fig2-3 The bolt han die con trol mecha nism其原理為螺栓和螺母通過穿孔固定計量盤的上下移動。2.2.3改進機構(gòu)的相關視圖2-3所示。使用Pro/E軟件可導出機械三視圖，微調(diào)螺栓機構(gòu)的三視圖，如圖圖2-4螺栓手柄控制機構(gòu)三視圖Fig.2-3 The bolt han dle con trol mecha nism three views3橫封機構(gòu)的改進3.1原橫圭寸機構(gòu)的工作原理接通電源，各機構(gòu)開始工作，電熱元件通電后加熱，使左右加熱快急劇升溫，并通過 溫度控制系統(tǒng)調(diào)整到所需溫度，導引輥轉(zhuǎn)動，根據(jù)需要的冷卻系統(tǒng)開始冷卻，下方輸送

16、帶 送轉(zhuǎn)、并由調(diào)速機構(gòu)調(diào)整到所需速度，將產(chǎn)品送走，完成封口 13 0原熱封裝置是通過熱封凸輪、彈簧和連桿機構(gòu)驅(qū)動L型熱封板，如圖3-1所示。這種傳動方法效率較低、且熱封時熱封板成弧線運動，熱封強度不穩(wěn)定。0105-拉簧；6-主動轉(zhuǎn)臂；7-熱封凸輪;1-右熱封器；2-熱封墊；3-左熱封器;8-滾動支撐桿；4-上軸；9-拉袋凸輪；10-分配軸圖3-1凸輪機構(gòu)熱封圖Fig.3-1 Cam mecha nism of heat seal chart3.2驅(qū)動形式的選擇DXDK型的包裝機橫封機構(gòu)為“ L”型間歇熱封，常用的橫封機構(gòu)有氣動式、機械式 和機械氣缸組合式3種。氣動式需要兩個以上專門的氣缸和供氣

17、系統(tǒng)：機械氣缸組合式是 經(jīng)多個典型的機構(gòu)（如多桿組合機構(gòu)、曲柄滑塊機構(gòu)、凸輪擺桿機構(gòu)或曲柄擺桿機構(gòu)等）與氣缸組合而成，由于氣動元件成本高，并且中、小型廠家沒有氣源的條件和些藥品的包 裝需要在無菌、無塵的條件下生產(chǎn)，壓縮空氣的排放影響產(chǎn)品質(zhì)量。常用的機械式橫封機 構(gòu)是多桿機構(gòu)或成組的齒輪擺桿機構(gòu)，存在結(jié)構(gòu)復雜、制造安裝調(diào)試較困難以及工作可靠 性偏低等問題14 0本設計采用斜齒輪式連動橫封裝置，該裝置是在廣泛吸收各種連動橫封機構(gòu)優(yōu)點的基 礎上，進行結(jié)構(gòu)簡化后得到的一種創(chuàng)新機構(gòu)。選用機構(gòu)過程如下：設計機構(gòu)須在主軸方向的圓周運動，但是在垂直方向是進給運動。3.2.1圓柱凸輪滾子機構(gòu)圓柱凸輪滾子機構(gòu)如圖

18、3-2所示。1-圓柱凸輪；2-凸輪滾子；3-塞圖3-2凸輪滾子驅(qū)動壓塞封口Fig.3-2 Roller cam driv ing p ressure plug seal圖3-2所示為凸輪機構(gòu)驅(qū)動沖桿壓塞工作原理。 隨著凸輪滾子在圓柱凸輪軌道中的上、 下移動，通過杠桿、連桿驅(qū)動沖桿逐漸將瓶塞壓入瓶內(nèi)，完成壓塞封口。該機構(gòu)左邊是一 個由圓柱凸輪和凸輪滾子組成的上下運動，通過連桿帶動右邊的塞上下運動完成封口。3.2.2曲柄搖桿機構(gòu)在鉸鏈四桿機構(gòu)中，若兩個連架桿，一為曲柄，另一個為搖桿，則此鉸鏈四桿機構(gòu)稱 為曲柄搖桿機構(gòu)。曲柄搖桿機構(gòu)中，曲柄 AB在轉(zhuǎn)動一周中，在B1、B2兩次與連桿BC共線，相應鉸

19、鏈中心A與C之間的距離AC1和AC2分別為最短和最長，搖桿 CD的位置C1D和C2D 分別為其左右極限位置。搖桿在兩極限位置間的夾角書，稱為搖桿的擺角 15 0曲柄搖桿機構(gòu)如圖3-3所示：圖3-3曲柄搖桿機構(gòu)的急回特性Fig.3-3 Quick-retur n characteristics of cran k-rocker mecha nism從圖上可以看出曲柄搖桿機構(gòu)的軌跡是 C1C2是圓弧，不是直線間歇運動。不能滿足 熱封機構(gòu)的需要。3.2.3曲柄滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)是鉸鏈四桿機構(gòu)的演化形式，由若干剛性構(gòu)件用低副（回轉(zhuǎn)副、移動副）聯(lián)接而成的一種機構(gòu)，是由曲柄（或曲軸、偏心輪）、連桿、滑塊

20、通過移動副和轉(zhuǎn)動副組 成的機構(gòu)。常用于將曲柄的回轉(zhuǎn)運動變換為滑塊的往復直線運動；或者將滑塊的往復直線運動轉(zhuǎn) 換為曲柄的回轉(zhuǎn)運動。對曲柄滑塊機構(gòu)進行運動特性分析是當已知各構(gòu)件尺寸參數(shù)、位置 參數(shù)和原動件運動規(guī)律時，研究機構(gòu)其余構(gòu)件上各點的軌跡、位移、速度、加速度等，從 而評價機構(gòu)是否滿足工作性能要求，機構(gòu)是否發(fā)生運動干涉等。曲柄滑塊機構(gòu)具有運動副 為低副，各元件間為面接觸，構(gòu)成低副兩元件的幾何形狀比較簡單，加工方便，易于得到 較高的制造精度等優(yōu)點，因而在包括煤礦機械在內(nèi)的各類機械中得到了廣泛的應用，如自 動送料機構(gòu)、沖床、內(nèi)燃機空氣壓縮機等。曲柄滑塊機構(gòu)如圖3-4所示。從圖上可以看出，曲柄滑塊機

21、構(gòu)主軸是圓周運動，水平方向是進給運動，符合機構(gòu)要 求。綜上二種機構(gòu)，最終確定方案為曲柄滑塊機構(gòu)。3.3封口形式的選擇橫封機構(gòu)封口形式如圖3-5所示。3 5 (a) 0(1) 熱板式加壓封合該封口方式結(jié)構(gòu)簡單，封合速度快，適用于聚乙烯類薄膜，但對 遇熱易收縮或易分解的聚丙烯及聚氯乙烯薄膜不適用，見圖可用于復合薄膜但結(jié)構(gòu)較復雜,(2) 熱輥式加壓封合由于熱輥式加熱能連續(xù)工作，因此生產(chǎn)率較高，的袋成型。適用予枕式包裝機，見圖 35 (b)o(3) 環(huán)帶式熱壓封合該封合方式能連續(xù)工作，效率高，封口質(zhì)奄好， 適用于易熱變形的塑料薄膜及復合材料的封口，見圖易受熱分解的薄膜,(4) 脈沖加熱封合該方法的特點

22、是封口質(zhì)量高，適于易受熱變形、 但冷卻時間長，封合速度較慢，見圖 35 (d)o(5) 高頻加熱封合由于是內(nèi)部加熱，中心溫度高，薄膜表面不會被過熱，所得封口強度高，主要適州于聚氯乙烯類感應阻抗大的薄膜材料， 不適州于低阻抗薄膜，見圖3 5 e)o(6) 電熱絲熔斷封合這種封口沒有較寬的封合帶，封口強度低，適用于氣密性要求不高的包裝袋封口，見圖3-5 (f)o3-5 (g)o(7) 熔焊式封口機構(gòu)采用非接觸方式加熱，使包裝材料熔合而封閉包裝容器。主要用于 封合較厚包裝材料，以及采用其他熱封方法難以封合的材料， 如聚酯、聚烯烴和無紡布等。 板熔融封合焊縫強度火，適用于熱收縮膜，見圖(8) 超聲波熔

23、焊封合封口質(zhì)量好，不污染環(huán)境，包裝內(nèi)物料不受熱，尤其適用于聚酯、 鋁箔復合膜以及易受熱變形的厚塑料材料，見圖3-5 (h) 16170經(jīng)過上述分析，DXDK袋成型充填封口機主要針對顆粒產(chǎn)品，因此主要使用的包裝材 料為為聚乙烯/尼龍、紙/聚乙烯、聚酯/鋁箔/聚乙烯、聚酯/聚丙烯等材料，所以封 口形式采用熱板加熱方式。這種板條結(jié)構(gòu)的熱風裝置，在間歇式工作的自動包裝機中得到 廣泛應用。熱封板內(nèi)部需要包含一個加熱元件，其外殼是銅質(zhì)熱封板，里面裝有管形加熱 器，加熱器由金屬管、電阻絲和充填材料組成。管形加熱器與熱封板之間采用間隙配合， 并用止動螺釘固定，從而實現(xiàn)良好的接觸。還有帶狀、陶瓷、鑄鋁或電加熱元

24、件可以是兩個，也可以是一個。加熱器除管型外， 感等多種形式。2 T O1 1135a)熱板加熱封合示意圖1-熱板；2-焊縫；3-薄膜4-耐熱橡膠；5-承受臺b)熱輥式加壓封合示意圖1-熱輥；2-薄膜；3-焊縫;C)環(huán)帶式熱壓封合1-鋼帶；2-薄膜；3-加熱部件4-冷卻部件；5-焊縫234567d）電熱絲熔斷封合示意圖e）脈沖加熱封合示意圖f）高頻加熱封合1-壓板；2-電熱絲；3-薄膜1-壓板;2-電熱絲；3-防粘材料1-壓頭；2-高頻電極4-焊縫；5-耐熱橡膠；6-承受臺4-焊縫;5-薄膜；6-耐熱橡膠3-焊縫；4-薄膜；5-承受臺7-承受臺g）熱板熔融封合示意圖4&3h）超聲波熔焊封合示意圖

25、1-薄膜；2-冷卻板；3-加熱板4-焊縫；5-焊縫斷面形狀1-焊縫；2-薄膜；3-支承臺4-超聲波發(fā)生器圖3-5熱壓式封合示意圖Fig.3-5 Heat seali ng schematic diagram3.4橫封裝置的機構(gòu)選擇橫封裝置機構(gòu)由曲柄滑塊機構(gòu)與四桿鉸鏈機構(gòu)組合而成的。圖3-6為橫封的熱封手爪效果圖。圖中右側(cè)綠色機構(gòu)連接曲柄滑塊、中間紅色機構(gòu)為 四桿鉸鏈手爪，左側(cè)藍色機構(gòu)為熱封板。熱封手爪與曲柄滑塊的連接整體效果圖，如圖3-7所示。圖中曲柄連接在錐形圓錐齒輪上，該圓錐齒輪與機械主動軸上的圓錐齒嚙合。曲柄滑塊機構(gòu)與四桿鉸鏈機構(gòu)示意圖，如圖3-8所示。圖3-6橫封手爪機構(gòu)Fig.3-6

26、 Horiz on tai seali ng gripper mecha nism圖3-7熱封裝置整體結(jié)構(gòu)圖Fig.3-7 Overall con figurati on diagram of seali ng means圖3-8曲柄滑塊機構(gòu)與四桿鉸鏈機構(gòu)示意圖Fig.3-8 Schematic diagram of crank slider mecha nism with four bar hinge mecha nism4實體機構(gòu)建模4.1建模軟件的選擇4.1.1 Pro/E 概述4.1.1.1 Pro/E 簡介Pro/E是美國PTC （參數(shù)技術(shù)）公司的大作。自1988年問世以來，該軟件不

27、斷發(fā)展和 完善，目前已是世界上最為普及的 CAD/CAM/CAE軟件之一，基本上成為三維 CAD的一 個標準平臺。Pro/E廣泛應用于電子、機械、模具、工業(yè)設計、汽車、航空航天、家電、 玩具等行業(yè)，是一個全方位的 3D產(chǎn)品開發(fā)軟件。它集零件設計、產(chǎn)品裝配、模具開發(fā)、 NC加工、鈑金件設計、鑄造件設計、造型設計、逆向工程、自動測量、機構(gòu)模擬、壓力 分析、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等功能于一體。該軟件版本主要經(jīng)歷了2000、2000i、2001、Wildfire版本升級過程。從2001版本發(fā)展到 Wildfire版本，Pro/E的界面風格和易用性發(fā)生了很大 變化，特別是以直觀的可交互的特征操控面板替代以往版本的

28、菜單流風格，不僅便于用戶 快速掌握此軟件的使用，也大大提高了設計人員的操作效率。最新版本為P ro/ENGINEERWildfire 5.0。4.1.1.2 Pro/E主要特性a 3D實體模型Pro/E做出來的3D零件均為實體模型，不會有破孔現(xiàn)象。因此，能在計算機上做出來 的3D零件就保證能進行模具設計及 NC加工程式的制作，而且加工出來的工件與原先在 計算機上看到的零件幾何形狀是一致的，因而能夠讓我們充分掌握產(chǎn)品設計與制造的組 織；另一方面，由于實體零件有材料的觀念，使我們能對個別的零件作CAE分析以及在動態(tài)機構(gòu)模擬時能檢測零組件之間的干涉情況。使用實體建模的優(yōu)點：實體模型具有體積和曲面面積

29、?？芍苯訌膭?chuàng)建的幾何計算質(zhì)量 屬性。處理實體模型時模型自身仍然是一個實體。b單一數(shù)據(jù)庫，全相關性Pro/ENGINEER中，若已完成了 3D零件設計、組件設計、2D工程圖、模具設計、NC 加工程式制作等，此時，設計者在其中任一環(huán)所作的設計變更，那么對于其它所有相關的 資料，Pro/E系統(tǒng)都會自動加以更新，而不需要設計者逐一調(diào)入所有相關的文件進行變更。 這也是現(xiàn)代工業(yè)中所謂的同步工程技術(shù)當中最基本也最重要的一環(huán)。C、特征式設計利用Pro/E進行零件設計時，就是使用3D幾何特征的構(gòu)思來進行3D模型的建立，而 非是想象線條的繪制。比如可以在模型中建立拉伸、旋轉(zhuǎn)、倒角、圓角以及孔等特征，這 正是以最自

30、然的思考方式從事設計工作，必然使設計者感到非常親切。并且包含更多的工 程信息和數(shù)據(jù)。特征具有一定的設計功能和制造形狀的、可以按一定原則加以分類的產(chǎn)品描述信息。d參數(shù)化設計所謂參數(shù)化設計就是將設計要求、設計原則、設計方法和設計結(jié)果用靈活可變的參數(shù) 來表示，在設計過程中可以根據(jù)實際情況隨時對設計加以更改。參數(shù)化設計具有用輪廓體 現(xiàn)設計思想、尺寸驅(qū)動及合理性檢查三個特點。由于有參數(shù)式的設計，使我們修改模型更 為方便，并且使用者可以運用強大的數(shù)學運算功能，建立各尺寸參數(shù)間的關系式，使得模 型可自動計算出應有的外形，以保證零件準確的相對關系。4.1.1.3 Pro/E功能模塊其功能模塊主要有草繪功能（.

31、sec）、零件設計（.prt）、裝配設計（.asm）、工程圖設計、 模具設計（EMX ）、機構(gòu)運動分析（Mechanism）、結(jié)構(gòu)分析（Pro/Mechanica ）、熱分析 （Thermal）、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（Pro/lntrlink） 18。4.1.2 UG軟件概述4.1.2.1 UG軟件簡介UG 全稱 Unigraphics 軟件是美國 UGS 公司（Unigraphics Solutions）開發(fā)的 CAD/CAM/CAE計算機輔助設計分析和制造應用軟件，是世界三大 CAD/CAM/CAE頂級 軟件之一。主要應用于汽車、航空航天、機械、造船、電子等工業(yè)領域。UG自1983年入市發(fā)展到最新

32、版本為UG NX6。隨著版本的不斷更新和功能的不斷擴 充，UG更擴展了軟件的應用范圍，面向?qū)I(yè)化、智能化發(fā)展。4.1.2.2 UG軟件特點UG是當今最先進的計算機輔助設計、分析和制造軟件，被廣泛地應用于航空航天、 汽車、造船、通用機械和電子等工業(yè)領域，下圖為使用UG設計的產(chǎn)品模型。特點如下：a、UG軟件包含了眾多適應不同需求的功能模塊。b采用基于特征的建模方法作為實體造型的基礎，形象直觀，類似于工程師傳統(tǒng)的 設計方法，并能采用參數(shù)控制。C、采用復合建模技術(shù)，將實體建模、曲面建模、線框建模、顯示幾何建模與參數(shù)化建 模等建模技術(shù)融于一體。d具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)了 CAD/CAM/CAE等模塊之間

33、的無縫數(shù)據(jù)交換。e、可用多種方法生成復雜曲面，特別適合于設計汽車外形和汽輪機葉片等復雜曲面的 造型。f、 二維圖功能強大，可以方便地從三維實體模型直接生成二維工程圖，可以按照ISO 標準生成各種剖視圖，以及標注尺寸、形位公差和漢字說明等。g、提供了界面良好的應用開發(fā)工具，并能通過高級語言接口，使UG的圖形功能與高級語言的計算功能緊密結(jié)合，便于用戶開發(fā)專用CAD系統(tǒng)。h、具有良好的用戶界面，絕大多數(shù)功能都可以通過圖形化的界面實現(xiàn)；進行對象操作時，具有自動推理功能；在每個操作步驟中，都有相應的提示信息，便于用戶做出正確 的選擇19。4.1.2.3 UGNX 5.0 功能模塊a、基本環(huán)境模塊：這是U

34、G最基本的模塊，其他所有模塊都建立在該模塊的基礎上，它支持包括打開、創(chuàng)建、存儲等文件操作，以及環(huán)境設置、動畫渲染等。當開始一個UG作業(yè)（如新建、打開UG文件）時，該模塊第一個被啟動。b、CAD模塊：CAD （Computer Aided Design，計算機輔助設計）主要包括建模、制 圖、鈑金、裝配、注塑模等功能模塊。C、CAM模塊：CAM （Computer Aided Manufacturing，計算機輔助制造）主要包括加 工基礎、后處理、型芯和型腔銑削、線切割等功能。d、CAE模塊：CAE （ Computer Aided Engineering,計算機輔助工程）主要包括機構(gòu) 運動及運動

35、力學分析、結(jié)構(gòu)分析、注塑流體仿真等功能。4.1.3 Solid works 軟件概述4.1.3.1 Solid works 軟件簡介Solid Works公司成立于1993年，由PTC公司的技術(shù)副總裁與CV公司的副總裁發(fā)起， 總部位于馬薩諸塞州的康克爾郡（Concord, Massachusetts內(nèi)，當初所賦予的任務是希望 在每一個工程師的桌面上提供一套具有生產(chǎn)力的實體模型設計系統(tǒng)。Solid Works軟件是世界上第一個基于Windows開發(fā)的三維CAD系統(tǒng)，由于技術(shù)創(chuàng)新 符合CAD技術(shù)的發(fā)展潮流和趨勢，Solid Works公司于兩年間成為CAD/CAM產(chǎn)業(yè)中獲利 最高的公司。良好的財務

36、狀況和用戶支持使得 Solid Works每年都有數(shù)十乃至數(shù)百項的技術(shù) 創(chuàng)新，公司也獲得了很多榮譽。該系統(tǒng)在1995-1999年獲得全球微機平臺CAD系統(tǒng)評比第 一名；從1995年至今，已經(jīng)累計獲得十七項國際大獎，其中僅從1999年起，美國權(quán)威的CAD專業(yè)雜志CADENCE連續(xù)4年授予Solid Works最佳編輯獎，以表彰Solid Works的創(chuàng) 新、活力和簡明。至此，Solid Works所遵循的易用、穩(wěn)定和創(chuàng)新三大原則得到了全面的落 實和證明，使用它，設計師大大縮短了設計時間，產(chǎn)品快速、高效地投向了市場。4.1.2.2 Solid works 軟件特點SolidWorksSolid w

37、orks軟件功能強大，組件繁多。Solid works功能強大、易學易用和技術(shù)創(chuàng)新是 Solid Works的三大特點，使得 Solid Work成為領先的、主流的三維 CAD解決方案。 Works能夠提供不同的設計方案、減少設計過程中的錯誤以及提高產(chǎn)品質(zhì)量。SolidSolid不僅提供如此強大的功能，同時對每個工程師和設計者來說，操作簡單方便、易學易用。 對于熟悉微軟的 Windows系統(tǒng)的用戶，基本上就可以用Solid Works來搞設計了。Works獨有的拖拽功能使用戶在比較短的時間內(nèi)完成大型裝配設計。Solid Works資源管理器是同Windows資源管理器一樣的CAD文件管理器，用

38、它可以方便地管理 CAD文件。 使用Solid Works，用戶能在比較短的時間內(nèi)完成更多的工作，能夠更快地將高質(zhì)量的產(chǎn)品 投放市場。在目前市場上所見到的三維 CAD解決方案中，Solid Works是設計過程比較簡便而方便的 軟件之一。美國著名咨詢公司 Daratech所評論：“在基于 Windows平臺的三維CAD軟件 中，Solid Works是最著名的品牌，是市場快速增長的領導者?！痹趶姶蟮脑O計功能和易學 易用的操作（包括 Windows風格的拖/放、點/擊、剪切/粘貼）協(xié)同下，使用Solid Works， 整個產(chǎn)品設計是可百分之百可編輯的，零件設計、裝配設計和工程圖之間的是全相關的20。4.1.2.3 Solid Works軟件功能模塊a零件建模Solid Works提供了無與倫比的、基于特征的實體建模功能。通過拉伸、旋轉(zhuǎn)、薄壁 特 征、高級抽殼、特征陣列以及打孔等操作來實現(xiàn)產(chǎn)品的設計。b曲線建模通過帶控制線的掃描、放樣、填充以及拖動可控制的相切操作產(chǎn)生復雜的曲面?？梢灾庇^地對曲面進行修剪、延伸、倒角和縫合等曲面的操作。C、鈑金設計Solid Works提供了頂尖的、全相關的鈑金設計能力?？梢灾苯邮褂酶鞣N類型的法蘭、 薄片等特