《金屬包裝設計與制造》(17)
金屬包裝容器的仿真設計
文/吳若梅、劉躍軍
一、金屬包裝容器CAD設計
為了提高材料的使用效率,包裝工業中的金屬包裝容器,幾乎都是設計成桶型、罐型、瓶型等薄壁容器,并通過剪切、沖裁、彎曲變形、沖壓、焊接等過程成型。金屬包裝容器本質上屬于鈑金件,目前主流的CAD(Computer Aided Design)軟件都有鈑金件設計模塊,如SolidWorks、UG、Pro/E、SolidEdge、TopSolid等,均能夠方便地用于金屬包裝容器結構設計。
利用CAD軟件進行金屬包裝容器設計,主要是通過對金屬包裝容器圖形的編輯而得到鈑金件加工所需的數據(如展開圖,折彎線等),以及為數控沖床(CNC Punching Machine)/激光、等離子、水射流切割機(Laser, Plasma, Waterjet Cutting Machine)/復合機(Combination Machine)以及數控折彎機(CNC Bending Machine)等提供數據。
二、金屬包裝容器計算機輔助制造CAM
CAM(Computer Aided Manufacturing)又稱計算機輔助制造技術,是利用計算機輔助完成從產品的毛還、加工到裝配產品的制作過程。金屬包裝容器CAM,需要通過對金屬包裝容器進行CAD設計,產生關于金屬包裝容器的結構參數、成型過程及成型量化數據,并完成數控程序的編制,然后利用數控機床進行加工成型。金屬容器CAD及CAM技術,極大地提高了產品設計及生產效率。
三、金屬包裝容器計算機輔助分析CAE
金屬包裝容器在實際應用時,要經歷內裝產品的灌裝、儲存、運輸、銷售等過程,要有足夠的強度保證內裝產品的安全。用戶在使用金屬包裝的產品時,也要便于開啟等處理。因此在保護內裝產品安全的前提下,金屬包裝容器還要具備便于用戶使用及處理的特點。金屬包裝容器的結構、功能、容量、強度等性能的設計是一個系統的、綜合多方面因素的過程。利用CAD及CAM技術雖然能夠實現對金屬包裝容器的計算機設計,對金屬容器結構、成型方法及成型過程進行量化,并利用數控裝備進行加工。但對金屬包裝容器的強度、使用壽命設計,以及結構的減量化及優化,往往要借助CAE技術進行。CAE(Computer Aided Engineering)技術簡稱計算機輔助工程,是指工程設計中的分析計算與分析仿真,具體包括工程數值分析、結構與過程的優化設計、強度與壽命評估、運動/動力學仿真,以及驗證未來工程/產品的可用性與可靠性。在對金屬包裝容器進行CAD設計完成后,再利用CAE技術進行動態及強度、疲勞壽命等計算分析,能夠更顯著地提高產品開發效率。
|