（机械设计及理论专业论文）瓦楞纸箱cad系统的研究与开发.pdf

摘要 摘要 瓦楞纸箱从产生至今，因其具备质轻、抗压、耐戳穿、抗撕裂及缓冲、防震、易加 工成型等多种优良的机械性能及良好的装潢印刷适性，并能够方便地循环再利用，对环 境无污染，其使用范围越来越广。 目前，瓦楞纸板已成为现代四大包装材料中使用最广泛的材料，瓦楞纸箱也正以其 优越的使用和加工性能逐渐取代木箱等运输包装容器。但是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。这样的纸箱设计工作量大，效率低， 劳动强度大，影响了产品设计与开发周期。 本文针对瓦楞纸箱的设计现状和软件工程思想，对瓦楞纸箱c a d 系统进行了合理 的总体设计，开发了瓦楞纸箱计算机辅助设计系统，旨在帮助用户实现纸箱的设计、计 算、绘图一体化。 本文在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 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，数据库 技术等，对瓦楞纸箱c a d 设计系统作了研究与开发。 本论文主要内容如下： ( 1 ) 瓦楞纸箱的箱型选择及材料选择 ( 2 ) 瓦楞纸箱的结构尺寸设计 ( 3 ) 瓦楞纸箱的强度计算及校核，堆码强度的计算及校核 ( 4 ) 数据库的建立及管理 ( 5 ) 采用基于w e b 的技术，实现工程图纸及相关数据的网络化管理。 基于该瓦楞纸箱c a d 系统的开发，将大大提高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。该系统的开发具有较高的工程应用价值。 关键词：瓦楞纸箱c a d 系统，结构设计，强度设计，二次开发，数据库 江南大学硕士论文 a b s t r a c t f r o mt h ec o r r u g a t e db o xb e i n gp r o d u c e dt op r e s e n t , i ti sw i d e l yu s e dm u c hm o r ef o ri t s s o r t so fp e r f e c tp e r f o r m a n c eo fl i g h tq u a n t i t y , c o m p r e s s i o nr e s i s t a n c e ，p u n c t u r er e s i s t a n c e ， s p l i t t i n gt o l e r a n c e ，c u s h i o n i n g ，s h o c k r r o o fa n de a s i l ym a c h i n e da n ds h a p e d ，a n di t sg o o d d e c o r a t i o na n dp r i n t i n gf l e x i b i l i t i e s 笛w e l l a n di tc a nb eu t i l i z e dc i r c u l a r l ya n dd on od a m a g e t 0t h ee n v i r o n m e n t a tp r e s e n t , t h ec o r r u g a t e db o xi sb e i n gt h em o s tw i d e l y - u s e df o u rk i n d so fp a c k a g e m a t e r i a l a n di tt a k e sp l a c eo ft r a d i t i o n a lt r a n s p o r tp a c k a g ec o n t a i n e rs u c h 笛w o o db o x e s g r a d u a l l yf o ri t sp e r f e c tu s ea n dm a c h i n i n gp e r f o r m a n c e b u ti nt h ed e s i g n i n gp r o c e s so ft h e c o r r u g a t e db o x ，i tu s u a l l yd e p e n d so nt h em a n u a ld e s i g na n dc o m p u t a t i o n ，ag r e a tn u m b e ro f s e a r c hw i t hd e s i g nd a t a ，t h ec o m p l i c a t e d c o m p u t a t i o no f s i z eo ri n t e n s i t y , w h i c hm a k e sl o t so f c a s ee n t e r p r i s e sd e v e l o pi t sp r o d u c t i o nb a s e do nt h es a m ek i n d so fp r o d u c t i o n ，c o m p l e t ei t s c a s ed e s i g nd r a w i n gm a n u a l l yv i aa u t o c a ds o f t w a r ea n dm a k ep r o c e s sp l a n s a sar e s u l t ，i t b r i n g sa m o u n to fw o r k , l o we f f i c i e n c y , h i g hi n t e n s i t yo fw o r k , a n di t i n f l u e n c e st h ed e s i g n a n dd e v e l o p m e n tc y c l e t h i sp a p e rg i v e sar a t i o n a ls y s t e md e s i g no l lt h ec o r r u g a t e db o xc a d s y s t e mb a s e do nt h e c u r r e n td e s i g np r o c e s sa n ds o f t w a r ee n g i n e e r i n g ，d e v e l o p st h ec o r r u g a t e db o xc a ds y s t e m t or e a l i z ec o m p u t a t i o n a ld e s i g n ，n u m e r a t i o na n dd r a w i n g t h i sp a p e rp r o g r a m sw i t hv b ab a s e do na u t o c a d2 0 0 4a n dw i n d o w sp l a t f o r m v i a a c t i v ea u t o m a t i o nt e c h n o l o g yt oc o m p l e t et h es e c o n d a r yp r o g r a m m i n gw i t ha u t o c a d ， i n t e g r a t e da d o p t st h ep a r a m e t e r i z a t i o nt e c h n o l o g ya n dt h ed a t a b a s et h e o r yt od os o m e r e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n to f c o r r u g a t e db o xc a d k e yw o r d s ：c o r r u g a t e db o xc a ds y s t e m ，s t r u c t u r ed e s i g n ，i n t e n s i t yd e s i g n ，s e c o n d e d e v e l o p m e n t ，d a d a b a s ed e s i g n 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 本人为获得江南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 签名： 日期：2 d q 舞9 月p 日 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解江南大学有关保留、使用学位论文的规 定：江南大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和 磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编 入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、 汇编学位论文，并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 签名：辫导师签名：堡半 日期：彻6 年，月p 日 第一章绪论 1 1c a d 技术概况 1 1 1c a d 技术的发展历史 第一章绪论 c a d 技术开始于2 0 世纪5 0 年代，经历了5 0 年代与6 0 年代的形成、7 0 年代的发展与8 0 年代的兴旺，到现在己在二维绘图、三维几何造型等方面取得了很大的成就并且在某种 程度上达到普遍应用的程度。回顾历史，c a d 系统软件的发展历程大致如下： 第一代c a d 系统出现于6 0 年代，这一代系统主要用于二维绘图，其技术特性是利用 解析几何的方法定义有关点、直线、曲线等图素。 第二代c a d 系统始于7 0 年代，主要是二维交互式绘图系统及早期的三维几何造型系 统。在几何造型方面分别采用了三维线框模型、实体模型和曲面模型。在实体造型上采 用了实体几何构造法( c s g ) 和边界表示法( b - r e p ) ，并在系统内部采用了数据库技术， 这时已经出现了少数商品化系统。 第三代c a d 系统始于8 0 年代中期直至现在。这一时期可以说是c a d 软件发展的黄金时 代，涌现出了众多商业化、成熟度、普及率都比较高的c a d 系统软件。这一时期普遍开 始采用基于特征的参数化建模，以及约束求解和尺寸驱动设计方法，在显示精度和渲染 效果上也有突破性的进展。由于这些系统在二、三维模型之间以及与c a m c a p p p d m 系 统之间有内部统一的数据模型与结构，因此能够实现二、三维模型之间的相互关联，有 助于c a x 各系统之间的信息集成。 目前，c a d 系统朝着第四代c a d 系统方向发展，这将是一种支持新产品设计的大综合 性环境支持系统，它能全面支持异地的、数字化的、采用不同设计哲理与方法的产品设 计工作。这一类系统还处在理论探索阶段，仍无真正意义上实用的商品化产品出现f ”1 2 。 1 1 2c a d 系统的发展趋势 随着c a d 技术的不断研究、开发与广泛应用，对c a d 技术也提出了越来越高的要求。 从c a d 本身技术的发展来看，将朝着如下几个方向发展3 】i s 】。 ( 1 ) 智能化 一个智能化的c a d 系统能够极大地减少用户在学习和使用软件过程中的负担，同时 也可以在一定程度上降低设计失误，提高设计效率，最终使设计结果接近最优化，所以 近些年来，广大用户对于c a d 系统应具有一定智能化的呼声越来越高。 现今的许多商品化c a d 系统较过去的系统相比，智能化方面已有了很大的提高，开 始具有了智能c a d 的基本雏形。 扛南大学硕士论文 ( 2 ) 变量化 参数化能够极大地提高机械设计效率，通过参数化的尺寸驱动既能为用户提供设计 对象的直观、准确的反馈，又能随时对设计对象加以更改，同时减少设计中的疏忽。 变量化技术是参数化的延伸和扩展，它实际上是一种动态的参数化，在不改变其参 量因子的情况下，变量化就会以参数化的形式体现。变量化可以将设计过程中所涉及到 的相关要素作为其参量因子，并且动态的建立相互间的约束或关系表达式。这些变量间 的关系可以跨越c a d 软件的不同模块，从而实现系统内设计数据的全相关。 ( 3 ) 三维化 这里所提到的三维化不仅是指显示器中显示三维图像，还应该包括采用先进的虚拟 现实手段，实现的真三维沉浸式虚拟设计环境。从设计的观点看，用二维图形表示三维 物体有很多局限性。随着三维图形技术的发展，在计算机内部建立相应的三维实体模型 能够更直观、更全面的反映设计意图。 ( 4 ) 集成化 计算机集成制造系统( 简称c i m s ) 是在新的生产组织原理指导下形成的一种新型生 产模式。它要求将c a d c a p p c a m c a e 集成起来。集成化的目的就是要将计算机辅助设计 所产生的实体模型最大限度的被后续的分析、加工、工艺和仿真所利用，c a d 系统的集 成化是c a d 未来发展方向的大势所趋。 三十多年来c a d 技术和系统有了飞速发展，c a d 的应用迅速普及。除了以上所述四点 以外c a d 的发展还将面临以下两个重要方向： ( 1 ) 网络化 随着设计复杂产品能力的提高，设计管理系统也愈来愈重要，人们将不仅限于使用 单一数据库和统一数据结构，而要使造型系统和辅助制造及辅助分析系统集成度提高 各分系统间全关联，提供产品数据管理功能。因此c a d 系统的网络功能也愈显重要。但是 c a d 系统并不具备令人满意的网上发布功能尤其欠缺发布文件的管理功能。因此完善 c a d 文件的网上发布、管理能力是提高c a d 系统的信息共享能力的关键。 ( 2 ) 纸箱企业的大规模定制 当前，经济全球化使企业之间的竞争已经超越了国界开放的国际市场使得客户更 具有选择性：个性化、多样化的需求使得市场快速多变，难以预测：客户化、小批量、 多品种、快速交货的生产要求不断增加，产品的生命周期也越来越短。大规模定制d f m c ( d e s i g nf o rm a s sc u s t o m i z a t i o n ，) 是指企业利用现代信息技术、敏捷和柔性的过程和 组织结构，以接近大批量生产的成本提供满足客户个性化需求的产品和服务的生产模 式。 面向大规模定制生产的c a d 系统应包含对实施大规模定制生产的企业内相关运作信 第一章绪论 息的管理和实现由定制企业与客户、供应商所组成的整个大规模定制生产供应链上定制 相关的信息协作共享两方面内容。定制生产企业内部信息的管理主要位大规模定制生产 企业中的产品配置、销售、计划、供应、生产、发运等定制生产活动提供信息管理与支 持：大规模定制生产供应链信息协作共享则实现大规模定制生产企业、客户、供应商产 品设计、定制生产执行、供应以及交货等相关信息的协作与共享。 1 1 3 国内外c a d 系统应用现状 1 。1 3 ，国外c a d 系统发展现状 ( 1 ) p r o e n g i n e e r p r o e n g i n e e r 系统是美国p t c 公司的产品。p t c 公司提出的单一数据库、参数化、基 于特征、全相关的概念改变了机械c a d c a e c a m 的传统观念，这种全新的概念己成为当 今世界机械c a d c e c a i 领域的新标准。利用该概念开发出来的第三代机械c a d c a e c a l i 产品p r o e n g i n e e r 软件能将设计至生产全过程集成到一起，让所有的用户能够同时进行 同一产品的设计制造工作，即实现所谓的并行工程。p r o e n g i n e e r 系统用户界面简洁， 概念清晰，符合工程人员的设计思想与习惯。整个系统建立在统一的数据库上，具有完 整而统一的模型。p r o e n g i n e e r 建立在工作站上，系统独立于硬件，便于移植。 ( 2 ) u n i g r a p h i c s ( u g ) u g 是u n i g r a p h i c ss o l u t i o n s 公司的拳头产品。该公司首次突破传统c a d c a m 模式， 为用户提供一个全面的产品建模系统。在u g 中，优越的参数化和变量化技术与传统的实 体、线框和表面功能结合在一起，这一结合被实践证明是强有力的，并被大多数c a d c a m 软件厂商所采用。u g 最早应用于美国麦道飞机公司。它是从二维绘图、数控加工编程、 曲面造型等功能发展起来的软件。 ( 3 ) s o l i d e d g e s o l i d e d g e 是真正w i n d o w s 软件。它不是将工作站软件生硬地搬到w i n d o w s 平台上 而是充分利用w i n d o w s 基于组件对象模型( c o m ) 的先进技术重写代码。s o l i d e d g e 与 m i c r o s o f to f f i c e 兼容，与w i n d o w s 的o l e 技术兼容，这使得设计师们在使用c a d 系统时， 能够进行w i n d o w s 下字处理、电子报表、数据库操作等。s o l i d e d g e 是基于参数和特征实 体造型的新一代机械设计c a d 系统，它是为设计人员专门开发的，易于理解和操作的实 体造型系统。 ( 4 ) m d t m d t 是a u t o d e s k 公司在p c 平台上开发的三维机械c a d 系统。它以三维设计为基础，集 设计、分析、制造以及文档管理等多种功能为一体：为用户提供了从设计到制造一体化 的解决方案。 江南大学硕士论文 ( 5 ) s o l i dw o r k s s o l i d w o r k s 是生信国际有限公司推出的基于w i n d o w s 的机械设计软件。该公司提倡 的基于w i n d o w s 的c a d c a e c _ m p d m 桌面集成系统是以w i n d o w s 为平台，以s o l i d w o r k s 为 核心的各种应用的集成，包括结构分析、运动分析、工程数据管理和数控加工等，为中 国企业提供了梦寐以求的解决方案。s o l i d w o r k s 向广大机械设计人员提供用户界面更 友好，运行环境更大众化的实体造型实用功能。它可以十分方便地实现复杂的三维零件 实体造型、复杂装配和生成工程图图形界面友好，用户上手快。该软件可以应用于以 规则几何形体为主的机械产品设计及生产准备工作中，其价位适中。 ( 6 ) i d e a s i d e a s 是美国s d r c 公司开发的c a d c a e c 川软件。i - d e a s m a s t e r s e r i e s 5 于今年6 月 2 0 日在美国首次展示，引起了广泛的注意。该软件是高度集成化的c a d c a e c a m 软件系 统，它帮助工程师以极高的效率，在单一数字模型中完成从产品设计、仿真分析、测试 直至数控加工的产品研发全过程。i - d e a s 是全世界制造业用户广泛应用的大型 c a d c a e c a m 软件。 上述c a d 系统是国外参数化c a d 系统的代表，它们都比较完美地实现了参数化绘图， 但就我国国情，推广此类系统有一定困难，如：系统价格昂贵，硬件环境要求高：界面及 相关资料存在语言差异：系统对我国的相关标准不完全支持：其参数化一般通过三维造 型来实现，普及需要一段时间例。这些软件也不适合专业纸箱设计系统的开发。 本系统则以a u t o c a d 作为开发平台，自从2 0 世纪8 0 年代推出第一代a u t o c a d 产品以 来，经过1 0 多次的升级，现在最新版本a u t o c a d 2 0 0 6 已经面世。该软件经多次修改，功 能日趋完善，已成为一套功能十分强大的通用计算机绘图与设计软件，广泛地应用于机 械。建筑，电子，航天，造船等各行业。同时a u t o c a d 是一种具有高度开放结构的c a d 软 件开发平台，它提供给编程者一个强有力的二次开发环境。它允许用户和开发者采用高 级编程语言对其进行扩充和修改，即二次开发，能最大限度地满足用户的特殊要求。自 r 1 4 版之后，a u t o c a d ；j 入了面向对象的a c t i v e x 自动化界面技术可方便的使用面向各 种对象的高级开发语言。提供了多种可选择的开发工具。 1 1 3 2 国内c a d 系统发展现状 ( 1 ) c a x a 电子图板和c a x a m e 制造工程师 c a x a 电子图板和c a x 黼e 制造工程师软件的开发与销售单位是北京海尔软件有限公 司。c a x a 电子图板是一套高效、方便、智能化的通用中文设计绘图软件，可帮助设计人 员进行零件图、装配图、工艺图表、平面包装的设计，适合所有需要二维绘图的场合， 使设计人员可以把精力集中在设计构思上，彻底甩掉图板，满足现代企业快速设计、绘 第一章绪论 图、信息电子化的要求。c a x a m e 是面向机械制造业的自主开发的、中文界面、三维复杂 形面c a d c a m 软件。 ( 2 ) 3 g s c a d 9 8 g s c a d 9 8 是浙江大天电子信息工程有限公司开发的基于特征的参数化造型系统。 g s c a d 9 8 是一个具有完全自主版权、基于微机、中文w i n d o w s 9 5 n t 平台的三维c a d 系统。 该软件是在国家“七五”重大攻关及8 6 3 c i m s 主题目标产品开发成果的基础上，参照 s o l i d w o r k s 的用户界面风格及主要功能开发完成的。 专业化专门闷题是领域相关的，它的解决需要对工作领域有深刻的理解，进行领域 建模。而目前专门性的c a d c a e 类软件尤其是纸盒( 纸箱) 包装c a d 软件，往往处理流程 不清晰，难于使用1 2 】【l 扪，且绝大多数都属于辅助制图一类。 ( 3 ) 1 ，4 金银花系统 金银花( l o n i c e r a ) 系统是由广州红地技术有限公司开发的基于s t e p 标准的c a d c a m 系统。该系统是国家科委8 6 3 c i m s 主题在“九五”期间科技攻关的最新研究成果。 该软件主要应用于机械产品设计和制造中，它可以实现设计制造一体化和自动化。 该软件起点高，以制造业最高国际标准i s o1 0 3 0 3 ( s t e p ) 为系统设计的依据。该软件采 用面向对象的技术，使用先进的实体建模、参数化特征造型、二维和三维一体化、s d a i 标准数据存取接口的技术：具备机械产品设计、工艺规划设计和数控加工程序自动生成 等功能：同时还具有多种标淮数据接口，如s t e p ，d x f 等：支持产品数据管理( p d m ) 。目前 金银花系统的系列产品包括：机械设计平台m d a 、数控编程系统n c p 、产品数据管理p d s 、 工艺设计工具m p p 。 机械设计平台m d a ( m e c h a n i c a l d e s i g n a s s i s t a n t ) 是金银花系列软件之一，是二维和 三维一体化设计系统。目前，m d a i 7 版己投放市场，m d a 9 9 版也已发布。”金银花”m d a 在国内率先实现商品化，并向国外三维c a d 软件发出了强有力的挑战。 ( 4 ) p i c a d 系统 p i c a d 系统及系列软件是中科院凯思软件集团及北京凯思博宏应用工程公司开发的 具有自主知识产权的c a d 软件。该软件具有智能化、参数化和较强的开放性，对特征点 和特征坐标可自动捕捉及动态导航：系统提供局部图形参数化、参数化图素拼装及可扩 充的参数图符库：提供交互环境下的开放的二次开发工具，用户可以任意增加功能或 开发专业应用软件。p i c a d 是国内商品化最早、市场占有率最大的c a d 支撑平台及交互 式工程绘图系统，自从1 9 9 1 年推出中国第1 个商品化的二维c a d 系统以来p i c a d 的用户 已经遍及各行业及各省市，至今装机量己超过数万套。 ( 5 ) 开目c a d 开且c a d 是华中理工大学机械学院开发的具有自主知识产权的c a d 和图纸管理软件， 江南大学硕士论文 它面向工程实际应用。开目c a d 在设计思想上遵循画法几何的原理，直接模仿工程技术 人员手工绘图时的思维模式和绘图方法，支持全约束、过约束、欠约束驱动的尺寸分析 与驱动模块，满足用户各类需求；支持a ut o c a d 具有的块、层功能。保证了与a ut o c a d 的完全兼容：拥有强大、灵活的零件标注与明细栏设计功能，灵活的自定义尺寸样式、零 件标注样式、上线、智能导航工具更使用得心应手。 ( 6 ) 中望c a d 广州中望龙腾科技发展有限公司在中望c a d 平台取得不俗的战绩之后，与国内知名 机械c a d 软件厂商天喻公司合作开始涉足机械领域，推出了基于中望c a d 平台的机械模 块。 中望c a d 凭借与a u t o c a d 良好的兼容性和出色的性价比优势，在二维中低端领域对 a u t o c a d 形成了强有力的挑战。短短2 年，中望c a d 形成了6 0 0 0 正版用户、1 0 0 0 0 余套的装 机量。随着客户范围的扩大，中望又推出了中望建筑软件。 中望机械c a d 天喻版是一个完善的二维工程图样辅助设计软件，主要功能包括画图 框，填写标题栏、件号标注、工程标注以及最新的标准件库、零件库等。中望机械c a d 天喻版可以满足机械行业的一般设计要求，是中望龙腾公司挺进制造业信息化的重要武 器【1 4 】。 1 2 课题的选题背景 1 2 1 我国纸包装工业的发展状况 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、纸板及其制品一直占据着主导地位，占有整个包装材料的4 0 以上，有的国家 达到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m l 。 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。 第一章鳍论 ( 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j ： ( 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。 ( 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 1 0 7 1 1 2 ”。 在纸包装中，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 2 2 纸盒( 纸箱) 包装c a d 及其研究现状 随着市场经济的迅猛发展，我国计算机技术在包装行业中的开发应用起步较晚，和 发达国家差距较大，但也在不断向前发展，并取得了一定的成果。飞速发展的经济对包 装质量、包装企业的经济效益提出了全方位的挑战计算机技术在包装行业的推广应用 已成为关系到该行业持续发展的重要举措。 1 2 2 1 国外纸盒( 纸箱) 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 江南大学硕士论文 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 r r 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 ”主要完成折叠纸盒设计。 ( 3 ) 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 i ) l a s e r p o i n ti qc a d 系统能智能化实现纸盒设计。 2 ) l a s e r p o i n tt h i r dd i m e n s i o na n da s s e m b l ed r a w i n g 软件能自动识别常用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 ) l a s e r p o i n tm a n u f a c t r i n g 软件能自动完成不同类型、尺寸和数量的纸盒的加 工制造。 4 ) c o l o r p o i n t 软件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 ) d e s i g n e rw o r k b e n c h 系统提供一个包括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 ) p a c k a g ed e s i g nt o o l b o x 软件采用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 ) s a l e ss e r v i c et o o l b o x 软件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 k g 软件 p k g 软件是运行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。p k g 为纸板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 ) 美国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：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，大大 缩短了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，这给纸包装设计带来了 第一章绪论 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，多数软件也是 把绘图和盒型箱型作为重点，而纸盒( 箱) 的设计更应包括结构设计、尺寸设计和强度 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 2 4 1 。 1 2 2 2 国内纸盒( 纸箱) 包装c a d 软件的研究现状 近年来我国的一些包装科研部门，高等院校先后开发了一些具备一定功能，及一定 实用性的包装结构、包装造型及包装机械的方面的c a d 软件，为提高我国包装技术水平、 促进包装工业发展，正在发挥积极作用。 ( 1 ) 上海激光研究所开发的“激光切割模板系统”，填补了我国在包装c a d c a m 技 术上的一项空白。 ( 2 ) 天津轻工业学院开发的t u l i - s k h 折叠纸盒结构模板设计软件和s g c 瓦楞纸箱 设计软件t u l i - s k h 和s g c 软件包括1 1 1 种盒( 箱) 型，可选择三种数据输入方式，可绘 制生产图纸，生产不同厚度的纸板材料或优化瓦楞纸板结构等应用于化妆品、食品、 医药，家电、小型机械等产品的包装设计。 ( 3 ) 原西北轻工业学院开发的对话式纸盒自动设计系统w c h 软件，利用功能构素库 ( 盒盖、盒体、盒底集) 实现纸盒造型结构的自动设计，可绘制展开图。进行尺寸标注 和强度设计，输出立体图和纸盒生产工艺单等：瓦楞纸箱设计c a d c b s 软件，可进行箱体 结构尺寸设计、抗压强度设计、排料设计、绘制平面展开图、显示立体结构图等；瓦楞 结构优化系统c a d c 软件，实现纸箱结构的优化分析和设计等。 ( 4 ) 北大方正f o n d e rp a c k 系统 这是我国第一个自己开发的基于中文平台的专业包装设计系统，系统集纸盒结构设 计、装潢设计和彩色印刷为一体。系统依据包装纸盒的结构特点，提供灵活方便的图形 设计工具，及目前国内收集盒型种类最全的盒型数据库，能较方便、高质量、高精度地 完成包装纸盒的结构设计及制图；开放性好，可输出通用的数据格式，与不同应用平台 上的多种图形图像相结合，灵活方便地处理包装版面中高质量的文字、图形及图像信息。 系统使印前的平面设计和制作与印后的加工环节通过计算机有机地连接起来，全面地提 高了包装制作质量的准确性。方正包装系统能以数字化手段精确地控制包装设计、制作 及加工的各个环节，使我国的包装c a d 技术向集成化方向迈出可喜的一步【2 0 1 。 1 2 2 3 纸盒( 纸箱) 包装c a d 技术的缺陷与差距 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。 江南大学硕士论文 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1 1 节所述，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 系统软件川 1 2 3 本文研究的意义和主要内容 本文主要研究瓦楞纸箱的设计并实现了一套完整的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。 该系统通过交互式对话框，参数化设计理念，针对瓦楞纸箱设计现状，利用软件工程思 想，对瓦楞纸箱计算机辅助设计系统进行了合理的总体设计，开发了瓦楞纸箱c a d 系统， 旨在帮助用户实现设计、计算、绘图一体化。 本软件在w i n d o w s 平台上，以h u t o c a d 2 0 0 4 为绘图支撑软件，以v b a 为开发工具，通 过h 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，对瓦楞纸箱c a d 系统作了研究与实践。 ( 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，楞型等参数选择。 ( 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 牛。 ( 4 ) 利用数据库技术及数据库访问，实现并完成了系统的数据存储与查询。 ( 5 ) 采用基于w e b 的网络协同工作技术，实现工程图纸及相关数据的网络管理及 使用。 基于以上技术的瓦楞纸箱c a d 系统的开发，将极大地缩短产品的开发周期，提高设 计效率和设计质量，具有较高的工程应用价值 第二章瓦楞纸箱c a d 系统开发技术 第二章瓦楞纸箱c a d 系统开发技术 考虑到交互操作时用户界面的友好性、多用户环境的优越性、大量应用工具软件集 成使用的方便性。本系统选择w i n d o w s 环境，p a a u t o c a d2 0 0 4 为绘图支撑软件，以v 队为 开发工具，使用a c c e s s2 0 0 0 等数据库软件进行瓦楞纸箱c a d 系统开发。 2 1 系统开发平台和开发工具 2 1 1a u t o c a d 二次开发的意义和开发工具 2 i i i 二次开发的意义 在解决专业化问题时，人们对软件的要求是： ( 1 ) 设计计算正确 ( 2 ) 界面简洁直观 ( 3 ) 工作流程清晰 ( 4 ) 能够智能导航 ( 5 ) 敏感，帮助及时 ( 6 ) 过程及数据可视化 ( 7 ) 设计过程操纵灵活 而任何通用的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，都难于 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。 例如，第一汽车制造厂根据工程的需求和自身特点，在引入的通用c a d 系统的基础上， 先后开发了汽车车身设计c a d 系统、模具设计c a d 系统、标准件图形库、符号库、参数设 计程序库，以及应用于管理和加工( c a m ) 的应用程序。通过二次开发，使引入的通用c a d 系统的效能得到了充分的发挥，取得了良好的效益。 有效的二次开发是c a d c a m 发挥效能的关键坏节。我国有许多企业引进国外知名的 c a d c a m 系统，但往往未得到充分利用，长期处于练兵、演示和手工作坊式运用状态， 未能全面用于产品设计，企业对c a d 的巨额投资，并没有真正( 或全面) 达到提高设计质 量、缩短设计周期的目的，也没有带来应有的效益究其原因，是未进行产品应用方面 的二次开发和管理方面的二次开发。据抽样调查和外商统计，国内已引进的c a d c a m 系 统利用率高、效益好的单位大约在2 0 左右。所以毫不夸张地说，没有进行用户化、本 江南大学硕士论文 地化的二次开发就没有真正意义上的c a d c a m 技术的有效应用。 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 f 用户和设计研究人员所面临的重要课 题之一。 随着计算机软硬件的不断发展，计算机的智能化程度和水平在提高。我们将计算机 智能概括为：在给定的约束范围内，计算机对用户要求的一种松驰。因此可以得出结论： 对某种软件，如果预先在其中设定的约束集越大，则对用户的要求就会越少，即其智能 化程度越高：反之，其智能化程度就低。如果我们将一通用软件与某个专业对象相结合 即将该专业对象所遵从的约束扩展到通用软件中去，该专业对象c a d 设计的智能化、集 成化程度将提高。因此，二次开发可描述为：对