1 前言

某软件是美国某公司开发的、世界最著名的通用大型CAD/CAM/ CAE系统。于90年代进入我国，己广泛应用于航 空、汽车、机械等领域，并发挥着越来越重要的作用，三维建模方法打破了传统二维设计的局限性，使 设计人员在方案设计阶段就能在计算机上看到产品的 三维立体图像，完成对产品的虚拟制造，可以最大限度 地减少设计失误，避免设计、加工过程中的浪费和损 失，降低成本，缩短设计周期，提高设计质量，增强产品 的市场竞争力，在机械设计领域已有许多成功的 应用实例，如用于火箭发动机、轧钢设备、起重设备、挖 掘设备等方面的新产品开发口〕。本文作者在某新型多 功能包装机研发过程中，应用UG软件CAD功能对该包装机进行三维造型设计，在研发早期即得到了与 实际产品一致的实体模型。因而缩短了研发周期，实现 了包装机械新产品开发的创新。

2 某软件三维造型方法剖析

2.1实体建模

实体建模是设计技术的基础。实体模型又称 主模型，是实现虚拟装配、二维制图、机构运动分析、有 限元分析、数控加工的依据。如在机构运动分析模 块中直接应用主模型进行二维或三维机械系统的复杂 运动分析和设计仿真，并可完成大量的装配分析工作， 如最小距离、干涉检查、反作用力、图解合成位移、速度 和加速度、绘制运动轨迹包络等。

实体建模模块(Modeling…)提供了能满足多 种设计需求的正确建模工具；可进行实体、表面、特征、自由曲面、线框和参 数化建模等；支持建立和编辑孔、槽、型腔、圆柱、体、块、球 体、管、杆、倒圆和倒角等各种标准的设计特征；可将实体镂空变成薄壁件；

既可以先画草图，根据特定要求生成参数化的 实体模型，又可根据产品的特征直接进行实体建模％ 2.2虚拟装配在许多CAD/CAM中，装配构架有两种截然不同 的类型：多零件方法和虚拟装配方法。多零件装配方法 须把所有的零件数据拷贝进装配文件中，而这样形成 的装配是非智能化的，而且必须用许多内存来存储组 成这个装配件的所有零件。装配模块 (Assemblies)使用指针链接零件而不是拷贝零件实现 虚拟装配，具有以下特点：装配模型所需内存空间较少；装配模型中的零件会随着零件模型的改变而 自动更新7参与虚拟装配的各零部件配对或定位灵活，并 一直保持其相关可定义一个装配中部件之间的位置关系装配建模方法是并行的、自顶向下或自底 向上的建模方法，运用虚拟装配技术进行装配建模，可以及时 检查装配模型是否存在设计尺寸干涉，为将来实际装 配的顺利进行提供可靠保证，由此所产生的装配信息 可以方便地绘制装配图，并能快速生成装配分解图，节 省绘制装配图和零件图的时间和成本，3多功能包装机的三维造型设计。

3- 2造型设计方案

该包装机为成型一充填一封口机，其造型设计包 括零件造型、部组件造型和整机造型％部组件共十个。它们分别是：料盘装置、料斗装置、横封装 置、电气控制柜、电动机和减速器、薄膜输送装置、纵封 装置、导纸机构、机架和成型器。该机造型设计综合采用自底向上(先造型零件，后 将零件加到装配文件中生成装配模型)和自顶向下(先 建立装配文件，后在装配环境下创建零件)两种设计方 法；对于结构定型的部组件进行参数化设计。利用局域 网络共享设计数据，共同完成整机造型。此外，在造型设计过程中课题组人员共用同一模 板文件，并遵守标准化工作流程。3.2典型零、部件造型设计3.2.1齿轮在该多功能包装机中有多个齿轮零件，齿廓曲线 均为渐开线且轮齿部分为标准结构，因此我们根据渐 开线方程建立齿轮模板文件，将该文件另存为所建齿轮模型的文件名。

3.2.2成型器

成型器是包装机上的关键 部件，具有较为复杂的曲面和较 高要求的制造精度，为了适用不 同材质、不同规格、不同形状的包装袋的成型，同一包装机上需齿轮模型图 配备多种规格、多种形状的成形 器，其设计与制造已作为另一课题专门研究。此处为普 通的象鼻成型器。

3.2.3薄膜输送装置

薄膜输送装置的设计方法以自底向上为主，送纸 主轴以及其它各轴上的部分零件模型是在装配环境下 建立的，即自顶向下。

3.2.2横封装置与纵封装置横封与纵封装置的设计均采用自底向上法，并按 一定的装配顺序、零件间的匹配关系装配而成。由于该 两装置的结构已定型，我们可用一组参数来约定零件 尺寸，如横封装置中左右两主导柱之间的距离，当该距 离改变时设计结果即得到修改，从而实现参数化设计％ 3.2.5导纸机构导纸机构造型的关键是齿轮及其装配模型的建 立、纵封凸轮与横封凸轮的装配与定位、纵向导纸滚轮 网纹的建立％该机构已部分实现参数化设计，两滚轮轴间的距 离为设计参数，改变参数值，滚轮轴及轴上的各个零件 位置和大小发生相应变化。

3. 3整机造型

采用自底向上法并以机架为中心将所有部组件配在一起，得到整机装配模型。

结论

我们运用某软件丰富的实体造型功能，完成了 多功能包装机的三维造型。该机模型还可以有各种表 现手法，如线框表示法、生成二维装配图等；对其中的 各个零部件模型可进行有限元分析或机构运动分析或 数控加工编程；可自动进行各零件间的干涉检查和间 隙估计；可直接计算各零部件及整机的体积、表面积、 重心和质量等物理特性参数；该软件的面向装配的设 计方法使某些定型的部组件实现了参数化设计，这将 大大缩给冃圣刑声貝飾硒給国由H.HT以早在产品投标 报价之时，就将未来产品的外观、造纟、技术性能及特 点介绍给用户，使产品更具有竞争力，该机造型设计的成功，实现了包装机械新产品开 发的创新，同时也为广大包装机设计人员提出了许多新的课题。