《金属包装设计与制造》（17）

金属包装容器的仿真设计

文/吴若梅、刘跃军

一、金属包装容器CAD设计

为了提高材料的使用效率，包装工业中的金属包装容器，几乎都是设计成桶型、罐型、瓶型等薄壁容器，并通过剪切、冲裁、弯曲变形、冲压、焊接等过程成型。金属包装容器本质上属于钣金件，目前主流的CAD(Computer Aided Design)软件都有钣金件设计模块，如SolidWorks、UG、Pro/E、SolidEdge、TopSolid等，均能够方便地用于金属包装容器结构设计。

利用CAD软件进行金属包装容器设计，主要是通过对金属包装容器图形的编辑而得到钣金件加工所需的数据（如展开图，折弯线等），以及为数控冲床(CNC Punching Machine)／激光、等离子、水射流切割机(Laser, Plasma, Waterjet Cutting Machine)／复合机(Combination Machine)以及数控折弯机(CNC Bending Machine)等提供数据。

二、金属包装容器计算机辅助制造CAM

CAM(Computer Aided Manufacturing)又称计算机辅助制造技术，是利用计算机辅助完成从产品的毛还、加工到装配产品的制作过程。金属包装容器CAM,需要通过对金属包装容器进行CAD设计，产生关于金属包装容器的结构参数、成型过程及成型量化数据，并完成数控程序的编制，然后利用数控机床进行加工成型。金属容器CAD及CAM技术，极大地提高了产品设计及生产效率。

三、金属包装容器计算机辅助分析CAE

金属包装容器在实际应用时，要经历内装产品的灌装、储存、运输、销售等过程，要有足够的强度保证内装产品的安全。用户在使用金属包装的产品时，也要便于开启等处理。因此在保护内装产品安全的前提下，金属包装容器还要具备便于用户使用及处理的特点。金属包装容器的结构、功能、容量、强度等性能的设计是一个系统的、综合多方面因素的过程。利用CAD及CAM技术虽然能够实现对金属包装容器的计算机设计，对金属容器结构、成型方法及成型过程进行量化，并利用数控装备进行加工。但对金属包装容器的强度、使用寿命设计，以及结构的减量化及优化，往往要借助CAE技术进行。CAE(Computer Aided Engineering)技术简称计算机辅助工程，是指工程设计中的分析计算与分析仿真，具体包括工程数值分析、结构与过程的优化设计、强度与寿命评估、运动／动力学仿真，以及验证未来工程／产品的可用性与可靠性。在对金属包装容器进行CAD设计完成后，再利用CAE技术进行动态及强度、疲劳寿命等计算分析，能够更显著地提高产品开发效率。