【硕士论文】基于VBA的包装CAD研究.pdf

摘要 摘要 本文主要研究在A u t o C A D 平台上进行的包装C A D 系统二次开发问题。 目前，瓦楞纸箱正以其优越的使用和加工性能逐渐取代木箱等运输包装容器。但在 瓦楞纸箱的设计上，多是根据每一用户的需要进行手工设计计算，大量设计数据的查阅， 复杂的尺寸及强度计算，更是让很多纸箱企业及纸箱用户设计纸箱只是在同类产品的基 础上进行改进，最终利用A u t o C A D 软件手工绘制出箱型图，制作工艺单。这样，纸箱 设计工作量大，效率低，劳动强度大，影响了产品设计与开发周期。而商业化的纸包装 C A D 软件价格昂贵、适用性和通用性不强，在一般中小型纸箱企业中较少应用。 本文即以瓦楞纸箱的C A D 系统开发为例，针对瓦楞纸箱的设计现状和软件工程思 想，对瓦楞纸箱包装C A D 系统进行了总体设计，在A u t o C A D 平台上开发了包装C A D 系统。这一系统可以帮助用户实现纸箱产品的设计、计算、绘图一体化。 本文研究了A U T O C A D 软件的二次开发技术，重点分析了主要的开发工具 V B A 、A c t i v e X 及基于M i c r o s o f tA c c e s s 2 0 0 0 的数据库技术。讨论了纸包装参数化设计原 理及其实现，研究了纸箱的主要设计计算方法，以此作为软件开发的算法基础。最后， 在W i n d o w s 平台上，以A u t o C A D 2 0 0 4 为绘图支撑软件，以V B A 为工具，通过A c t i v e X A u t o m a t i o n 技术对A u t o C A D 进行了二次开发。 本文研究的主要内容包括： ( 1 ) A U T O C A D 软件的二次开发技术 ( 2 ) 纸包装C A D 系统及其组成 ( 3 ) 纸包装的参数化设计 ( 4 ) 纸包装的主要设计计算 ( 5 ) 纸包装c A D 系统的实现 该系统的开发与应用，可以大大提高纸箱的设计效率和设计质量，进一步完善并规 范瓦楞纸箱的设计及计算。系统开发具有较高的工程应用价值。 关键词：瓦楞纸箱设计，C A D ，A u t o c a d ，二次开发，数据库 目录 A B S T R A C T T h i sp a p e rm a i n l ys t u d i e st h es e c o n d a r yd e v e l o p m e n to fp a c k a g i n gC A D s y s t e mi nt h e A u t o C A D A tp r e s e n t ，t h ec o r r u g a t e db o x e si sg r a d u a l l yr e p l a c i n gt h ew o o d e nc o n t a i n e r sa n do t h e r t r a n s p o r tp a c k a g i n gc o n t a i n e r sf o ri t ss u p e r i o rp e r f o r m a n c ea n dp r o c e s s i n g H o w e v e r , m o s to f t h ec o r r u g a t e db o x e s d e s i g na r em a n u a l l yd e s i g n e da n dc a l c u l a t e da c c o r d i n gt ot h en e e d so f e a c hu s e r A n db e c a u s eo ft h el a r g en u m b e ro fd e s i g nd a t aa c c e s sa n d c o m p l e xc a l c u l a t i o no f t h es i z ea n ds t r e n g t h ，m a n yc a r d b o a r dc a r t o nb u s i n e s s e sa n du s e r si u s tm a k es o m e i m p r o v e m e n to nt h eb a s i so fs i m i l a rp r o d u c t s L a s t l y , h a n d d r a w nt h em a pb o xb yt h e A u t o C A Ds o f t w a r e ，s u c hp r o d u c t i o np r o c e s si sv e r ys i m p l e B u ts u c hp r o c e s sw i l lr e s u l ti n h e a v yw o r k l o a d ，L o we f f i c i e n c ya n dg r e a tl a b o u ri n t e n s i t yo fc o r r u g a t e db o xd e s i g n i n g ， a f f e c t i n gt h ep r o d u c td e s i g na n dd e v e l o p m e n tc y c l e A n dc o m m e r c i a lp a p e rp a c k a g i n gC A D s o f t w a r ei se x p e n s i v e ，a n di t sa p p l i c a b i l i t ya n dv e r s a t i l i t yi sn o ts t r o n ge n o u g h ，S Oi tg e n e r a l l y h a sl e s sa p p l i c a t i o ni ns m a l la n dm e d i u m s i z e de n t e r p r i s e s T a k i n gt h eC A Ds y s t e md e v e l o p m e n to fc o r r u g a t e db o xa sa ne x a m p l e ，t h i sp a p e rm a k e s t h eg e n e r a ld e s i g nf o rt h ec o r r u g a t e db o xp a c k a g i n gC A D s y s t e m ，a n dd e v e l o p st h ep a c k a g i n g C A Ds y s t e mi nt h eA u t o C A Dp l a t f o r m ，a c c o r d i n gt ot h ep r e s e n td e s i g ns t a t u sa n ds o f t w a r e e n g i n e e r i n gi d e a so fc o r r u g a t e db o x T h i ss y s t e mc a nh e l pu s e r sa c h i e v et h ei n t e g r a t i o no f c a r t o np r o d u c td e s i g n ，c o m p u t i n g ，a n dg r a p h i c s T h i sp a p e rs t u d i e st h es e c o n d a r yd e v e l o p m e n tt e c h n o l o g yo fA u t o C A Ds o f t w a r e ， f o c u s i n g o n a n a l y s i s o ft h em a i n d e v e l o p m e n tt o o l s V B A ，A c t i v e X ，a n dd a t a b a s e t e c h n o l o g yb a s e do nt h eM i c r o s o f tA c c e s s 2 0 0 0 I td i s c u s s e st h ep a r a m e t e rd e s i g np r i n c i p l eo f p a p e rp a c k a g i n ga n di t sr e a l i z a t i o n ，a n ds t u d i e st h em a i nd e s i g nc a l c u l a t i o n so fc a r t o n ，a st h e a l g o r i t h mb a s i sf o rt h es o f t w a r ed e v e l o p m e n t F i n a l l y , d o i n gt h es e c o n d a r yd e v e l o p m e n to f A u t o C A Dt h r o u g hA c t i v e XA u t o m a t i o nt e c h n o l o g yi nt h eW i n d o w sp l a t f o r m ，s u p p o r t e db y t h eA u t o C A D 2 0 0 4a sg r a p h i c ss o f t w a r ea n dV B Aa sat 0 0 1 T h em a i ns t u d i e so f t h i sp a p e r i n c l u d i n g ： ( 1 ) T h es e c o n d a r yd e v e l o p m e n tt e c h n o l o g yo f t h eA u t o C A Ds o f t w a r e ( 2 ) T h ep a p e rp a c k a g i n gC A Ds y s t e ma n di t sc o n s t i t u t i o n ( 3 ) T h ep a r a m e t e rd e s i g no fp a p e rp a c k a g i n g ( 4 ) T h em a i nd e s i g nc a l c u l a t i o no fp a p e rp a c k a g i n g ( 5 ) n er e a l i z a t i o no fp a p e rp a c k a g i n gC A Ds y s t e m T h ed e v e l o p m e n ta n da p p l i c a t i o no ft h i ss y s t e mc a ni m p r o v et h ed e s i g ne f f i c i e n c ya n d q u a l i t yo ft h ec o r r u g a t e db o x e sg r e a t l y , a n di m p r o v ea n ds p e c i f yt h ed e s i g na n dc a l c u l a t i o n o ft h ec o r r u g a t e db o x e s T h ed e v e l o p m e n to ft h i ss y s t e mh a sg r e a t e re n g i n e e r i n ga p p l i c a t i o n v a l t J e K e y w o r d s ：c o r r u g a t e db o x e s d e s i g n ，C A D ，A u t o c a d ，s e c o n d a r yd e v e l o p m e n t ，d a t a b a s e 第一章绪论 第一章绪论 随着计算机辅助设计( C A D ) 技术的不断发展，许多行业都出现了自己的C A D 技 术，如机械C A D 、建筑C A D 等。包装行业也不例外，随着产品包装设计越来越科学化、 精确化，计算机辅助包装设计手段的应用也越来越普遍。本章介绍C A D 技术的发展及 其在包装行业的应用，并根据国内外包装C A D 的发展状况，提出本课题的研究内容。 1 1C A D 技术基础及其在包装中的应用 C A D ( C o m p u t e rA i d e dD e s i g n ) 1 1 技术是利用计算机强有力的计算功能和高效率的 图形处理能力，进行辅助产品设计与分析的理论和方法，是综合了计算机科学及工程设 计方法的一门新兴学科。利用计算机系统协助工程技术人员完成产品设计工作，主要包 括绘图、计算、分析及编写技术文档等工作，通过将计算机及其相关技术有机地综合运 用到设计的各个阶段和环节中，形成优质、高效的集成系统来完成整个设计过程，其任 务实质是进行大量的信息加工、管理和交换，也就是在设计人员构思、判断、决策的基 础上，由计算机根据设计要求进行计算、分析及优化，将初步设计结果显示在图形显示 器上，以人机交互方式反复加以修改，经设计人员确认后，在输出设备上输出设计结果。 和一般设计方法相比，应用C A D 技术可以缩短产品设计周期，显著提高产品设计质量 和开发新品的成功率，打破传统的职业界限，为社会创造出巨大财富。在发达国家， C A D C A M ( 计算机辅助设计计算机辅助制造) 的市场规模每年以3 0 的速度持续增长。 C A D 技术的水平己经成为衡量一个国家工业技术水平的重要方面【2 】。 1 1 1C A D 系统 一个完整的C A D 系统通常由硬件和软件两大部分组成。硬件部分主要包括主机、 图形输入设备、显示器与输出设备等，软件部分主要包括操作系统、语言处理软件、图 形处理软件、优化设计软件、仿真软件、信息处理软件等。 C A D 技术最早出现于上个世纪五十年代，在发展过程中吸收了许多相关学科的理 论与技术，如计算机图形学、设计方法学、有限元与边界元法、数值分析、优化设计理 论与系统工程等。目前，C A D C A M 技术日趋成熟，其功能大大扩展，包括科学计算、 图形处理、数据处理、实体造型、动态仿真、文件编制等，己广泛应用于包装、机械、 电子、航空、造船、建筑、化工等各个领域，为提高企业的创新能力、开发能力，提高 企业生产效率，降低生产成本，增强企业竞争力起到了巨大作用。 1 1 2C A D 技术在包装行业的发展及应用 C A D 技术是随着计算机机器外围设备、图形设备、计算机图形学以及软件的发展 而发展起来的。C A D 技术起步于2 0 世纪5 0 年代后期，和C A D 技术在其它工业领域的 应用类似，其在包装行业的发展过程大致可分为【3 】【5 l ： 江南大学在职硕士学位论文 ( 1 ) 开始发展时期( 2 0 世纪6 0 年代) 计算机图形学得到了很快的发展，出现了许多商品化的C A D 设备，这些系统利用解 析几何的方法定义点、线、圆等图素，能在屏幕上进行图形设计与修改，主要用来绘制 二维图形。一些发达国家开始研究把C A D 技术用于包装行业，这一时期的发展为计算 机在包装行业的应用提供了理论基础。 ( 2 ) 应用时期( 2 0 世纪7 0 年代) 这时的C A D 系统是二维绘图及三维线框系统，用于二维交互绘图和三维几何造型。 发达国家如美国、德国等成功研制了纸盒计算机辅助设计i t i 0 造( C A D C A M ) 系统，包装 行业开始使用C A D 技术，为计算机技术在包装行业的广泛应用提供了技术支持。 ( 3 ) 进入2 0 世纪8 0 年代以后，图形软件更趋成熟，二维、三维图形处理技术， 真实感图形技术以及有限元分析、优化、模拟仿真、动态景观和科学计算可视化等各个 方面都已经进入实用阶段。美国、德国、日本等国的包装印刷企业普遍采用了纸盒 C A D C A M 新工艺，计算机技术广泛应用于包装行业。 ( 4 ) 日趋成熟阶段( 2 0 世纪9 0 年代以后) ：包装C A D 技术也将向标准化、集成 化和智能化的方向发展。计算机技术在包装行业的推广应用己成为关系到该行业持续发 展的重要举措。 包装C A D 是将计算机技术与包装设计结合起来，发挥计算机的高速、精确、灵活 等特点，利用计算机来完成包装的设计环节。目前包装C A D 在工程上的应用主要有以 下几个方面1 6 J ： ( 1 ) 项目C A D 的开发，如包装结构C A D 、包装容器C A D 、装演设计C A D 、缓冲 包装C A D 、包装机械设计C A D 、包装运输C A D 等。 ( 2 ) 包装过程仿真和包装机构的运动仿真，可以利用工程软件本身自带的功能进 行机构运动的仿真，如：P r o E n g i n e e r , S o l i d W o r k s ；或是利用工程软件的宏模块进行机 构运动仿真，像I n v e n t o ；可以通过A P I 软件开发接口连接V B A 进行，并且最终考证机 构的运动精度，主要用于包装机械的关键部件设计。 ( 3 ) 包装测试，通过计算机采集试验数据并分析测试过程和测试数据，可以总结 和判断测试结果，如包装件的跌落实验等。 ( 4 ) 包装管理，在物料管理方面更为突出，如在纸盒的制作中，模切制版的排料 更多地借助于计算机管理。 纸包装容器C A D 是包装领域最早开发的C A D 技术之一。2 0 世纪7 0 年代德国、美 国等一些先进的工业国家开始研制纸盒C A D 。近几年来，国外包装工业飞速发展，纸 包装领域己推出近百种包装纸盒纸箱C A D C A M 软件。这些软件多采用人机对话操作方 式，可用键盘、鼠标在屏幕上任意设计纸盒结构图、排料方案、印刷图案等，可调用盒 片图形库，选择盒型结构，可打印纸盒平面展开图、输出模切排料图、印刷轮廓图及背 衬加工图，可将设计图形和数据传递给模切板和背衬加工设备，保证与印版一致，提高 纸盒精度1 6 1 。 2 第一章绪论 国际市场流行的纸盒C A D C A M 系统软件，除具有常用交互图形软件的基本功能 ( 高质量、快速度的完成图形的生成、编辑、修改、标注尺寸等) 外，多半还满足纸盒 设计的特殊要求，如设计纸盒盒片结构展开图、实现自动排料和纸盒立体图的任意旋转、 显示纸盒的开闭过程：还要输出纸盒模切排料图及设计参数，以控制纸盒样品、模切版、 底模( 背衬) 版和模切刀具的制作。设计时，对于不同的切割边、压痕线和开槽、断线 部位应选择相应的线条类型，以便实现模切版的激光切割和底模( 背衬) 的计算机雕刻 阴。 1 2 国外纸包装C A D 软件的发展近况 目前，在美国、日本等一些工业发达国家，计算机辅助设计技术已经在包装行业中 得到广泛的应用，在整个工艺流程的各个环节都有比较成熟的专业C A D 系统供选用。 例如B A R C O 公司的A r t i o s C A D 系统、C o m n e t 公司的B O XV E L L U M 系统等，这些包 装C A D C A M 软件通常都具有如下功能： 1 2 1 纸包装C A D C A M 软件的传统功能 纸包装C A D C A M 软件通常具有以下传统功能1 8 i 1 9 l0 0 l 。 ( 1 ) 盒型库技术 系统通常具有一个盒型库，其中包含一些市场使用频率较高的典型盒型，这些基本 盒型既可以直接作为设计结果，也可以作为盒型设计的起始文件，有效地提高了设计速 度。 ( 2 ) 绘图功能 系统通常还提供强大的绘图功能，允许用户自行设计所需盒型。这些绘图工具的功 能被细化，可以以多种方式绘图，例如在绘制圆的时候可以选择绘图方式，既可以通过 输入圆心和半径来确定，也可以输入圆周上的三个点来确定圆等。在绘图的时候还可以 使用自动捕捉、辅助线等辅助功能保证方便、准确地绘制图形。 ( 3 ) 自动标注尺寸 在完成纸盒的设计工作以后，可以让系统自动标注尺寸，纸盒的尺寸数据由系统根 据用户输入的参数自动算出，用户可以选择标注线的样式，标注线的两端可以由系统自 动捕捉已有线段的端点来确定，保证了标注精度。 ( 4 ) 模拟折盒 在完成纸盒的平面设计以后，可以进行立体模拟折盒。在计算机显示屏上演示设计 的纸盒进行折叠、成型及折叠完成后的实物效果，用户可以选择从不同的角度进行观察， 还可以将纸盒装，图案贴在纸盒表面上观看，非常直观，使设计者与用户能够迅速交流意 见，缩短设计周期，减少打样次数，降低设计成本。 ( 5 ) 自动拼版及C A M 功能 3 江南大学在职硕士学位论文 系统通常具有自动拼版功能，在完成单个纸盒的设计工作以后，系统可以进行自动 拼版，采用插拼、套拼等方式以求最大程度利用原材料：包装C A M 设备的种类越来越多， 如激光打样机、自动弯刀机、自动断刀机、模切版加工机等，可以在设计完毕后，立即 通过网络驱动C A M 设备工作。 1 2 2 包装C A D C A M 系统的发展趋势 随着新技术的引入和包装工艺流程的数字化程度不断加深，包装C A D C A M 系统又 有了一些新的发展趋势【6 J 。 ( 1 ) 包装辅助设计向人工智能化发展 E n g V i e w 公司推出的E VS y n e r g y 软件具有人工智能的特点，软件具有与线对齐 ( s n a p - t o l i n e s 、) 的功能，以及当手动更改包装组件的时候自动记忆角度和线长。该系统还 具有成本估算功能，通过一个电子表格，用户可以清楚的看到随着纸盒设计的改变和排 版方式的变化，生产成本随之发生的变化。 ( 2 ) 提高包装产品的安全性 A r t w o r k 公司推出了k r t P r o 系统，其中的P o w e r L o c k 模块采用一种易于使用的加网 技术来支持数字版权保护。在包装产品的某个小对象，如图标、图像或部分装饰图案上 嵌入这种网纹，这种网纹不能用肉眼看到，但是将一片用作检验器的透明胶片蒙在上面 时，用户就可以看见这些微型网纹，以此来识别出市场上的假冒包装产品。 B A R C O 公司推出的S E C U P A C K 软件为那些易于被假冒的包装提供了简单的保护 工具，为设计师提供了创意的空间。 ( 3 ) 更好的支持数字化工作流程 B A R C O 公司推出E s c o 软件的新模块，提供了包装印前解决方案，具有精确网点补 偿、色彩管理、所见即所得等专业印刷软件才具有的功能。通过将E s c o 与A r t i o s C A D 软件相结合，可以覆盖整个印刷包装工艺全过程，彼此兼容文件格式，实现了数字化工 作流程。 1 2 3 国外纸包装C A D 软件的应用及现状 ( 1 ) 美国H a r r yR o h d e 公司H a r r yR o h d e 管理系统 主要功能：提供纸盒结构，可进行盒型设计，绘制图形，设定模切参数；可进行成 本估算，生产安排，入库安排，财务管理等。 ( 2 ) 美国A d v a n c e dS o f t w a r e 公司开发的A S I 系统 可在D O S 系统下运行在局域网上或运行于U N I X 系统下，采用4 D L 关系型数据库。 A S I 系统包括两部分：“C o i T w a r e 采用4 D L 完成的瓦楞纸箱生产管理的程序库，可进行 纸箱设计、成本估算、自动控制、参数调节、销售与进货管理、生产控制、工厂数据收 集和财务记帐等；“F o l d w a r e 则主要完成折叠纸盒设计。 ( 3 ) L a s e r p o i n tS o f t w a r eS y s t e m 公司开发的瓦楞纸箱设计软件包 4 第一章绪论 1 ) 能智能化实现纸盒设计。 2 ) 能自动识别常用C A D 文件，实现纸盒真实成型、动态显示，支持着色、图形 和文本，可自动识别箱体的开窗、缝合线及折叠区域。 3 ) 能自动完成不同类型、尺寸和数量的纸盒的加工制造。 4 ) 能在制版前对图象色差进行更细微的校正，可获得印版的色差信息并为印版的 制作生成一个S P C 文件。 5 ) 提供一个包括F E F C O ( 欧洲瓦楞纸箱制造商联合会) 标准的箱型设计库，提供的 箱型设计模板使设计易于检索输出。 6 ) 采用W i n d o w s 图形交互界面进行参数设定，可对标准箱型的各个部分进行任意 组合、匹配。 7 ) 对工厂销售进行实时显示、打印和获取标准信息数据，更改已存在的设计尺寸 并打印制作工厂电子身份卡。 ( 4 ) 美国D e s i g nA x i s 公司开发的P 妇软件 P 埏软件是运行在W I N D O W S 操作系统下的一个包装自动化标准库，能使用户在公 司内部访问、浏览所有的包装设计说明，可对包装设计说明进行排序、过滤和查找，方 便用户创建一个电子包装设计展示，并进行浏览、打印日用报表、工作电子卡和C A D 图 形，也可把这些包装设计信息直接输出到其他数据库。它为纸包装行业提供了一套灵活 而且动态的印刷工程设计标准。P k g 软件可直接针对设计人员、销售人员和管理人员。 ( 5 ) 美M C a pS y s t e m 公司开发的C a p eP a c k9 7 软件 C a p eP a c k 9 7 是一个新的运行在W I N D O W S 界面上的包装设计和托盘装运设计软件， 主要功能包括纸箱设计、包装排列和托盘设计。 ( 6 ) 日本C o m n e t 株式会社开发的包装纸盒C A D 软件及研制的盒型打样设备，可 以大大缩短纸盒产品的设计定型时间。 此外还有C r i m e x 公司的C i m p a c k 软件，M I S O M A X 北美公司的M a s t e r C A D 系统， P a c k a g i n g 软件公司的瓦楞纸箱管理系统、E a s i - P a c k 系统及G e n l i n e 公司的I P D S 系统等。 国外此类软件的研究起步早、功能全，然而，其价位较高，这给我国纸包装产品设 计带来了两方面的问题：一方面，通用软件没有考虑到包装的特殊要求，在使用中会产 生很多问题，例如，盒片结构不合理，在绘制盒片结构图、轮廓图、模切版排料图、背 衬加工轮廓图时，周期长，效果差，费用高，产品质量很难达到要求。另一方面，国外 多数软件只是把绘图和盒型箱型库作为重点，然而纸盒( 箱) 的设计更应包括结构、尺 寸的优化设计和强度设计等内容，因而目前的大多数软件并不能适应我国企业的生产需 要【9 】【l l 】。 江南大学在职硕士学位论文 1 3 国内包装C A D 技术的现状 随着改革开放的不断深入，我国市场经济迅速发展，包装工业从无到有，从小到大， 取得了令人瞩目的发展成就。包装生产规模、数量、品种和质量水平都有了很大发展和 提高，包装工业产值和企业数量成倍增加，我国目前己经成为世界包装大国。但与世界 包装强国相比，我国包装C A D 技术起步较晚，差距较大，一些包装企业仍然采用手工 计算、手工绘制及手工拼版的方式进行生产，设计周期长、成本高；一些包装企业虽然 使用了计算机，但只是使用通用的C A D 软件、图形图像处理软件进行设计，难以提高 生产效率。 虽然目前我国具有自主知识产权的包装C A D 类软件比较匮乏，但是一些高校、科 研院所己经做出了有益的尝试，先后开发了功能较强、实用性好的包装结构C A D 、包 装造型C A D 、包装装潢C A D 等方面的软件。 ( 1 ) T U L I S K H 纸包装结构C A D 软件1 1 2 J 天津某高校开发的T U L I S K H 纸包装结构C A D 软件，该软件可以设计盘式罩盖盒、 盘式摇盖盒、管式盒、异型管式盒四大类数十种盒型，具有结构设计，材料选择，内尺 寸、外尺寸、用料尺寸计算，按国家标准自动绘图等多种功能，用户根据需要选定盒型 后，只要输入内装物尺寸、排列方式、内装物重量等三组数据，几分钟内就可以完成全 部设计，通过绘图仪按标准绘制出生产图纸。该软件只有十余条指令，下拉式菜单驱动， 简单易学，具有中、英文两种版本，适用于MP C 及其各种兼容机型。 ( 2 ) 陕西某高校开发的开发的对话式包装纸盒C A D 系统 该系统提供标准设计、组合设计与自由设计三种设计方式、通过建立盒盖、盒体、 盒底三大功能构素库来实现纸盒造型结构的自动设计。功能构素库皆为对应构素的程序 模块的集合，具有绘制其立体图、展开图和标注尺寸等功能。 ( 3 ) 方正F o u n d e r P a c k 系统 北大方正集团开发的F o u n d e rP a c k 系统操作界面开放、友好、交互、便捷，具有盒 型结构C A D 、盒型屏幕3 D 打样、盒型拼版等功能。采用了统一设计程序和参数，保证 了印前设计尺寸与印刷、印后加工版尺寸精度的一致性，实现了包装数字化。该系统的 盒型数据库中包含5 0 0 余种新颖、标准的盒型及组件，可满足用户在烟、酒、医药、食 品等各行业产品设计的需要。通过方正包装C A D 软件，用户还可以将自己设计的盒型 存入盒型库中，使盒型数量不断扩充【1 3 】。 方正包装盒型C A D 系统拥有功能强大、操作简便的专业绘图工具，用户可以根据 自己的需求，设计各类包装造型，生成的盒型设计图标注了各种所需的尺寸数值，通过 这些标注的数值，设计者可以直接地修改原有的盒型尺寸，无须重复制图。 盒型屏幕3 D 打样功能是利用动画技术进行模拟折盒，使用户在电脑屏幕上就可以 检查每个盒面之间和细微接合部在实际生产中的生成情况，该功能还支持将包装装演图 6 第一章绪论 案贴在盒型上以后，带有表面图案的纸盒折叠效果。该系统利用互联网可以在线远程校 样，方便了沟通，提高了设计速度。 方正包装拼版系统根据包装印刷、印后的加工特点，将设计好的包装盒型，快速、 准确地组合成模切所需的版面，系统采用自动和手动两种方式将盒型进行插拼或平拼。 在单个拼版文件发生错误时，页面替换的功能将使操作者快速地修改版面。 1 4 课题的提出 1 4 1 我国纸包装工业的发展现况 包装的目的是为了保护产品、方便运输、安全贮藏、美化装潢、扩大销售、增加利 润。近年来，包装工业发展速度很快，市场上的包装产品日新月异。而在几大包装材料 中，纸、纸板及其制品直占据着主导地位，占有整个包装材料的4 0 以上，有的国家 达N 5 0 ，从发展趋势预测，纸和纸板无论在今天还是将来，都是主要的包装材料【1 4 1 。 纸制品作为包装，具有一系列独特的优点，这是其他包装材料无法相比的。 ( 1 ) 纸和纸板原料丰富，价值低廉，容易形成大批量生产。 ( 2 ) 纸容器既可大规模地机械化生产，也可以小规模地非机械化以至手工生产。 纸容器的折叠性能优异，便于运输。 ( 3 ) 用纸板做成的包装容器，具有较好的弹性、重量轻；瓦楞纸箱的弹性明显优 于塑料制品及其他包装材料制成的容器。 ( 4 ) 纸制品能根据不同的商品，设计各式各样的箱型、盒型，既能使设计出的纸 箱符合有“呼吸要求的商品，又能设计出完全密闭的容器，并且有卫生、无毒、无味、 无污染的特点。 ( 5 ) 纸和纸板具有良好吸收油墨与涂料性能，印刷性能良好、字迹、图案清晰牢 固。 ( 6 ) 纸容器可以回收利用，没有废弃物、不产生污染。 纸盒及瓦楞纸箱是纸包装容器中主要产品，瓦楞纸箱是用瓦楞纸板制成的包装运输 纸箱，是家电，食品，医药，日化，纺织，交通工具，烟酒等行业必不可少的包装容器。 由于瓦楞纸箱既轻又牢固，能起到保护商品的作用，又便于装卸运输，因此得到广泛的 应用，瓦楞纸箱的广泛应用实现了以纸代木，以纸代塑，加上纸材料可以回收利用，因 而在越来越重视环保的今天备受青睐，具有良好的发展前景。瓦楞纸箱具有如下的多重 优越性能【1 5 】： ( 1 ) 重量轻、结构性能好。瓦楞起防冲减震作用，力学性能好。 ( 2 ) 对包装物品具有许多良好的保护功能，如，防潮、散热、易于搬运等。 ( 3 ) 运输费用低，且易于实现包装和运输的机械化和自动化。 ( 4 ) 规格和尺寸的变更易于实现，能快速适应各类物品的包装。 ( 5 ) 封箱、捆扎均方便，易于实现自动化作业。 7 江南大学在职硕士学位论文 ( 6 ) 能适应各种类型的纸箱的装潢印刷，能很好的解决商品保护和促销问题。 ( 7 ) 废箱易于回收再利用，符合环保要求。 ( 8 ) 可通过与各种覆盖物或防潮材料结合，而大大扩大其使用范围。 就纸制品本身来讲，随着商品市场的发展，纸箱包装数量逐年递增，我国纸箱产 量从1 9 9 5 年起每年递增2 0 ，而发达地区，如上海纸箱业，近1 0 年中每年以3 0 的速度 递增【1 6 11 1 7 1 1 8 1 。 在纸包装产品中，纸盒、纸箱包装是其主要形式。一般所说的纸包装C A D 通常是指 纸盒( 纸箱) C A D 。 1 42 现有纸包装C A D 技术的问题 同机械C A D 技术相比，纸包装C A D 技术的发展显然要滞后的多。由上述分析可知， 目前生产中使用的C A D 软件大部分还处于“C A D r a w i n g 也就是计算机辅助绘图的阶 段。而瓦楞纸箱的进一步发展及其越来越广泛的应用已为纸箱生产企业带来了巨大的经 济效益。现有纸盒( 纸箱) 包装C A D 软件在设计计算方面有明显不足，很多设计都是在 手工查找数据的基础上加上绘图功能，因其箱型图及工艺单的绘制多数是在A u t o C A D 平 台上，直接调用A u t o C A D 命令进行绘图工作，工作量大，效率低，劳动强度大，影响了 产品设计与开发周期，无形之中提高了成本、降低了工作效率，企业的竞争力也大打折扣。 如上所述，成熟完善的辅助决策和设计软件可以辅助设计人员在很短时间内完成这 样的工作，从而减少劳动强度和不必要的重复性工作，大大提高工作效率，为企业增加效 益。在纸包装设计中，瓦楞纸箱的设计十分典型。一个成熟高效的纸箱专业软件应该具 备内装物参数输入、相似方案的检索、纸箱参数( 主要是纸板、箱型等) 的确定、纸箱 尺寸设计、设计结果的存储和输出、数据库的维护等模块。而国内的纸箱C A D 软件一般 不具备完整的结构设计及理论计算设计模块，其它相关功能也不完善。本文主要针对瓦 楞纸箱的材料选择、箱型选择、结构设计及强度计算等进行分析、研究，并试图开发出 具有实用意义的纸箱C A D 系统软件1 1 1 】【1 9 】。 1 5 课题的主要内容和意义 本课题主要研究瓦楞纸箱的设计并实现了一套从用户输入参数着手，进行了包括箱 型、材料选择、尺寸设计、强度设计及各种参数查询调用等一系列功能的软件开发。本 软件应用于W i n d o w s 平台，以A u t o C A D 为绘图支撑软件，以V B A 为开发工具，通过 A c t i v e XA u t o m a t i o n 技术对A u t o C A D 进行二次开发，集成使用参数化技术，模块化设计。 课题的主要内容包括： ( 1 ) 分析A U T O C A D 软件的二次开发技术 ( 2 ) 研究纸包装C A D 系统及其组成 ( 3 ) 研究并实现纸包装的参数化设计 ( 4 ) 讨论纸包装的主要设计计算方法 8 第一章绪论 择。 ( 5 ) 在A U T O C A D 平台上开发出纸包装C A D 系统 系统应能够实现以下功能： ( 1 ) 根据用户输入的参数通过交互式对话框进行箱型及材料、楞型等相关参数选 ( 2 ) 通过编程实现瓦楞纸箱结构设计及强度设计。 ( 3 ) 采用参数化绘图完成箱型平面图绘制、立体图预览以及生成工艺单文件。 ( 4 ) 利用数据库技术及数据库访问，实现系统的数据存储与查询。 9 江南大学在职硕士学位论文 第二章A u t o C A D 系统的二次开发技术 本系统选择W i n d o w s 环境，以A u t o C A D 为绘图支撑软件，以V B A 为开发工具，使用 A c c e s s 数据库软件等进行包装C A D 系统的开发。可以实现交互操作时用户界面的友好 性、多用户环境的优越性和集成使用的方便性。 2 1 开发工具简介 2 1 1A u t o C A D 的二次开发工具 通用的C A D 软件，包括面向某一类对象的专用的、商品化的C A D 软件，难于满足形 形色色具体产品设计的需要。所以，一个公司欲全面开展产品C A D 并取得积极效果，应 以引入的C A D 系统为基础，根据本公司的实情，进行程度不同的用户化、本地化的二次 开发，建立应用绘图系统和数据库，形成具有本公司特色的产品设计C A D 系统。 事实上，二次开发的意义不仅在于提高设计效率，而且还是提高产品设计质量的重 要途径之一。所以，二次开发问题是广大C A D C A M 用户和设计研究人员所面临的重 要课题之一。 在本课题研究中选择A u t o C A D 二次开发而不是自主开发软件，主要是考虑到自主 平台的C A D 软件的兼容性、用户的操作习惯的问题。做A u t o C A D 的二次开发可预留接 口，便于今后随着A u t o C A D 升级而升级，以及与企业中其他C A D C A M 软件，P D M 系 统或数据库系统的集成。同时，A u t o C A D 软件是最通用的C A D 平台之一，国内大多数 企业均有应用，在此平台上进行二次开发具有较好的适应性和通用性。 A u t o C A D 系统主要有以下二次开发工具例【2 1 【2 2 l 【2 3 】： ( 1 ) A u t o L I S P A u t o L I S P 是1 9 8 6 年随A u t o C A Dv 2 1 8 提供的二次开发工具。它是一种人工智能语言， 是嵌入A u t o C A D 内部的C O M M O NL I S P 的一个子集。在A u t o C A D 的二次开发工具中，它 是唯一的一种解释型语言。使用A u t o L I S P 可直接调用几乎所有的A u t o C A D 命令。 A u t o L I S P 语言最典型的应用之一是实现参数化绘图程序设计， 包括尺寸驱动程序和鼠 标拖动程序等。另一个典型应用就是驱动A u t o C A D 提供P D B 模块构成D C L ( D i a l o g C o n t r o lL a n g u a g e ) 文件，创建自己的对话框。A u t o L I S P 语言规则十分简单，易学易用 但是功能单一，综合处理能力差。A u t o L I S P 的特点，使其仅适合于有能力的终端用户 完成一些自己的开发任务。 ( 2 ) A D S ( A u t o C A DD e v e l o p m e n tS y s t e m ) 这是A u t o C A DR 1l 开始支持的一种基于C 语言的灵活的开发环境。A D S 可直接利用 用户熟悉的C 编译器，将应用程序编译成可执行文件后在A u t o C A D 环境下运行，从而既 利用A u t o C A D 环境的强大功能，又利于了C 语言的结构化编程、运行效率高的优势。 1 0 第二章包装C A D 系统的开发技术 ( 4 ) V i s u a lL I S P ( V L I S P ) V L I S P 是A u t o L I S P 的换代产品。它与A u t o L I S P 完全兼容，并提供它所有的功能，是 新一代的A u t o C A DL I S P 语言。VL I S P 对语言进行了扩展，可以通过M i c r o s o f tA e t i v e X A u t o m a t i o n 接口与对象交互。同时，通过实现反应器函数，还扩展了A u t o L I S P 响应 事件的能力。作为开发工具，V L I S P 提供了一个完整的集成开发环境( D E ) ，包括编 译器、调试器和其他工具，可以提高二次开发的效率。另外，V L I S P 还提供了工具用于 发布独立的应用程序。 ( 5 ) O b j e c tA R X ( A u t o C A DR u n t i m ee X t e n s i o n ) 这是A u t o C A D R l 3 之后推出的一个以C + + 语言为基础的面向对象的开发环境和应 用程序接口。A R X 程序本质上是W i n d o w s 动态链接库( D L L ) 程序，它与A u t o C A D 共 享地址空间，可直接调用A u t o C A D 的核心函数，还可直接访问A u t o C A D 数据库的核心 数据结构和代码，以便能够在运行期间扩展A u t o C A D 固有的类及其功能，创建能够全 面享受A u t o C A D 固有命令特权的新命令。它们与A u t o C A D 是相互分离的过程，而A R X 以D L L 形式与A u t o C A D 共享地址空间。因此，与前两者相比，其速度更快、运行更稳 定、更简单。由于是在W i n d o w s 及V C + + 编程环境里运行，所以，对开发者的编程能力 要求较高。0 b i e c t A R X 应用程序以c 抖为基本发语言，具有面向对象编程方式的数据可 封装性、可继承性及多态性的特点，用其开发的C A D 软件具有模块性好、独立性强、 连接简单、使用方便、内部功能高效实现以及代码可重用性强等特点，并且支持M F C 基 本类库，能简洁高效地实现许多复杂功能。 ( 6 ) 基于A c t i v e XA u t o m a t i o n 技术的V B A 开发工具 从A u t o C A DR 1 4 开始，在提供强大的绘图功能的同时，A u t o C A D 软件也提供了一个 强大的集成开发工具V B A 。V B A ( V i s u a lB a s i cf o rA p p l i c a t i o n ) 是以V B ( V i s u a lB a s i c ) 语言为基础、面向对象的编程环境，它通过A u t o C A DA c t i v e