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纸盒包装 CAD 顾祖莉 张华良 上海大学包装工程教研室 上海 200072 摘要 论述了利用 Visual Basic 实现包装纸盒 CAD 软件设计的主要设计思想 该软件能大 大提高纸盒设计的效率和质量 关键词 包装纸盒 CAD 计算机辅助设计 结构设计 软件开发 中图分类号 TP391 72 TS767 文献标识码 B 文章编号 1001 3563 2003 02 0025 02 Package Carton CAD GU Zu li ZHANG Hua liang Shanghai University Shanghai 200072 China Abstract This article is about the main design method to realize the package carton CAD system with visual basic This software will promote the efficiency and improve the quality of package cartoon design Keywords Package carton CAD Structure design Software 收稿日期 2003 01 04 作者简介 顾祖莉 1980 女 上海人 上海大学研究生 中国加入WTO 之后 随着对外贸易的发展 人们对包 装的数量和质量有了更高的要求 而纸盒具有加工成本低 适于印刷及自动化包装 回收性好等特点 它既能满足消费 者和商家的心理 又能符合当今世界范围内绿色包装革命 的要求 因此它是最具潜力的包装容器之一 而国内的部 分纸盒制造厂商仍采用传统的手工设计和加工方法 很难 满足现代工业对纸盒包装的要求 如在设计纸盒盒片结构 时 大部分设计人员还停留在手工设计阶段 经常会导致纸 盒结构参数不合理 在自动折叠糊盒时 废品率高 因而无 法实现纸盒的自动包装 现在我国包装业发展的焦点问题 之一就是 CAD CAM 由标准驱动的设计自动化和优化工具 系统并要将其集成在业务环境中 国外已经推出了数百种有关包装纸盒 纸箱 CAD CAM 的系统软件 市场上较流行的是 ELCEDE KRUSE BAR CO LASERCOMB CAPE ERPA 等 但这些软件不能面向 大众 而且对于非专业人士来说设计过于复杂 专业化 价 钱也过于昂贵 因此为了适应包装行业发展的需要 要致力于研究开 发包装方面的 CAD 软件 用以提高我国包装设计的技术水 平 促进包装工业的发展 1 纸盒 CAD 软件的设计思路 根据软件使用者的要求 即根据市场的要求 开发出操 作方便 快捷实用的软件 软件设计应当包括纸盒的结构设 计 尺寸设计 强度校核 优化排料设计 展开图 立体图设 计 动画模拟设计 纸盒装潢设计 生产工艺单的设计等 1 1 结构设计 纸盒有盒盖 盒身 盒底三大构素组成 而每种构素根 据纸盒的不同功能 结构又可以采用不同的形式 那么通过 建立盒盖 盒身 盒底三大功能构素库可实现纸盒造型结构 的自动设计 对整个软件的设计效率和运行环境影响极 大 功能构素库皆为对应构素的程序模块集合 具有绘制 其立体图 展示图和标注尺寸等功能 如开发出 X 种盒 盖 Y 种盒身 Z 种盒底 其中盒盖结构有手提式 摇盖式 锁口式和插入式等 盒底结构有插锁式 锁底式 自动锁底 式 重型插底式等 他们的元素互相结合 可完成 X Y Z 种纸盒设计 生成盒集结构有 轻型锁底式 重型锁底式 自 动锁底式 插口封底式 粘合封底式 粘和封墙旁插口式 插 口 式 抽履式 四摇盖 正揿封底式 单面摇盖插舌头式 托 盘式等 25 顾祖莉等 纸盒包装 CAD 如果再考虑到纸盒的功能性结构如开窗 陈列展示 提 手 简易封口 倒出口 异型 斜线设计 曲拱设计 角隅设 计 间壁 组合 多件组合等 则可产生更多种类 更多用途 的纸盒 1 2 尺寸设计 纸盒的尺寸设计是纸盒结构设计中极重要的一个环 节 它不仅直接影响到纸盒产品的外观及其内在质量 而且 关系到生产及流通成本 纸盒的尺寸设计可以根据内装物最大外形尺寸 由内 向外逐级计算纸盒的内尺寸 制造尺寸与外尺寸 这是现在 一般的纸盒尺寸设计方法 另一种可以根据运输空间由外 向内设计 即根据外包装瓦楞纸箱内尺寸来依次计算折叠 纸盒外尺寸 制造尺寸与内尺寸 在今日国际间贸易迅速 发展的时期 前者的尺寸设计方法是今后发展的方向 因为 它可以充分的利用运输空间从而降低流通成本 为了充分 利用纸箱运输工具货箱的堆码空间 降低运输成本 用计算 机设计纸盒外形尺寸时 还要依据标准纸箱和货箱的内径 尺寸 调整纸盒的主要结构尺寸 以得到最佳的装载堆码方 案 也可在产品的形体设计阶段 用 CAD 软件模拟设计纸 盒 在不影响产品功能的前提下 协调产品形体尺寸与纸 盒 纸箱尺寸之间的关系 以降低产品的包装和运输成本 在此软件中同时提供了这两种计算尺寸的方法 可以方便 不同用户的需要 1 3 抗压强度计算和强度校核 纸盒在纸箱内也有堆积 所以也应该事先考虑其承受 抗压的能力 在设计瓦楞纸箱时 可以考虑纸盒所具有的 承受压力的能力 就可以减少对其外包装瓦楞纸箱抗压强 度的要求 从而减少对纸箱的要求 减少缓冲材料的用量 符合当代绿色包装工程的减量化原则 综上所述 计算纸 盒的抗压强度 在工程上具有一定的实际意义 此软件包 括纸盒抗压强度的计算和纸盒的抗压强度的校核 计算得 到的纸盒的抗压强度可以在以后纸箱设计中作一定的参 考 即相对于空的纸箱来说 放置了纸盒之后应该具有更高 的抗压能力 可以进行更高层次的堆码 1 4 优化排料 由于纸盒的设计往往涉及到几何尺寸与费用的问题 而在设计中一般将费用问题转化到纸板成本降到最低 进 行合理的排料 不仅能节省纸板材料 还能减少不必要的重 复模切 缩短加工时间 在延长模箱的面积问题上 做到用 料最省 由于纸板的尺寸幅度不同 对不同的纸盒结构来 说排料的方法也不同 即使是同一种纸板尺寸幅度 同一种 纸盒结构 也有不同的排料方法 我们要找出最优排料方案 即用料最省的排列方式 计算机辅助排料的算法有很多 种 人机交互法 解析函数法 矩形包络法 启发式搜索法 此软件使用的是二维图形转换 以获得各个排样方案 然后 比较各方案的材料利用率 得出全局最优排料方案 当用 户设计或调用所要求的盒片结构图后 只要输入纸板的幅 度尺寸和排料间隙 便可比较不同排料方案 显示优化模 切排料图及有关参数 如排料个数 纸板利用率等 1 5 展开图 立体图的显示 旋转和成型方式的动画模拟 展开图是加工纸盒的重要依据 输出标有制造尺寸的 展开图可作为纸盒生产的技术文件 绘制立体图功能有助 于了解结构复杂的纸盒展示图在成型后的几何形状 立体 图经过消隐处理 视觉效果形象直观 通过旋转可从不同角 度观察纸盒的造型 可以对纸盒各个角度的美观程度都有 很好的把握 并可通过纸盒成型方式的动画模拟 让人直 观看到纸盒的造型 功能和美观程度 用户可以根据演示效 果来进一步改进纸盒的结构形式 设计出的纸盒更完美 更 实用的纸盒 1 6 纸盒装潢设计 软件允许设计者对盒面进行简单的装潢设计 如在盒 面指定位置或区域贴图 写上文字等 对于复杂的装潢设 计 软件可把工作窗口中的盒形图作为位图 存入磁盘 这 样便可以在一些功能强大的图形软件如 AUTOCAD 中进行 处理 1 7 输出纸盒生产工艺单 纸盒的生产工艺单为纸盒的生产加工提供必要的数据 和参数 其中包括纸盒的盒名 内外尺寸 容积 材料名称及 厚度等数据 纸盒的展开图 相应的工艺参数和要求等 1 8 软件结构流程图 图1 流程图 下转第 31页 26 包装工程 PACKAGING ENGINEERING Vol 24 No2 2003 个数分别为112 8 29个 第二子空间为2340 2410 4700 三种箱型集装个数分别为 114 96 321 个 比例空间损失为 6 5 参考文献 1 杨传民 杨涛 立方体包装件混装集装离散优化 二 Up Side Up 箱型集装 J 天津商学院学报 2000 20 3 12 13 2 杨传民 陈少为 杨涛 立方体包装件混装集装离散优化 三 J 包装工程 2001 22 4 7 9 3 杨传民 戴有谋 杨涛 立方体包装件集装离散优化 二 J 天津商学院学报 1997 17 2 6 11 4 杨传民 杨涛 陈少为 立方体包装件混装集装离散优化 一 J 包装工程 2000 21 2 43 45 上接第 26 页 2 软件功能特征 此软件除了具有快速计算 生成图形 存储大量程序和 数据信息 实现快速检索 输入图形的形状尺寸 设计参数 输出数据信息及图形等这些一般 CAD 所具有的特点外 它 还具有以下几个特征 a 软件实用快捷 软件提供标准型设计 组合型设计 自由型设计三种设计方式 标准型设计是指软件各模块根 据已知的设计条件和特定的设计规律 首先自动确定适当 的设计结构或参数 然后再由用户根据自身要求的特点和 条件 借助多级菜单 通过选择盒型 材料 输入纸盒规格尺 寸等对纸盒进行交互的修改和调整来实现纸盒优化设计 这样所设计的纸盒既能保证一定的规范性 又不失特殊性 组合型设计是指根据自己的方案进行设计 从盒顶集 盒底 集中选择不同的盒顶 盒身 盒底 同时根据提示输入可靠 的数据进行纸盒要素的组合设计 可以得到新的纸盒式样 自由设计是指借助 AUTOCAD 平台完成那些无法实现功能 构素组和的异型盒设计 b 用户界面友善 方便使用 由于此软件具有良好的 用户设计界面 采用了下拉式菜单 对话框等一系列界面技 术 制作了可以用鼠标控制的用户界面 增加了纸盒软件的 可视性 友好性 简单操作性 在设计的每一过程中都配有 文字说明和图形提示 即可以随时找到相关的帮助 使设计 过程自然流畅 为使用者提供了轻松的氛围 对非专业者来 说软件和纸盒设计方法也较容易学习和掌握 c 常用盒片库的建立使用和完善扩充 在建立盒片库 之前 先根据纸盒结构形式 封闭特点以及制作方法 对市 场上应用较为广泛的盒型按标准折叠纸盒 扣盖式纸盒 摇 盖式纸盒 特殊纸盒等进行分类编号 这样便于包装设计的 标准化 便于用户对盒片构素库的调用 检索和管理 通过 调用常用盒片构素图形库 是用户可以选择符合自己要求 的盒片结构形式 然后只要重新输入纸盒的长 宽 高 纸板 厚度后可迅速得到具有尺寸的盒片结构图和立体旋转图 但值得注意的是由于发展太快 盒库的标准化肯定跟不上 多样化 仅靠盒库中的元素进行组合设计自然很快就不能 适应市场的需求 因此纸盒构素库需要不断的扩充 此软件 可以把用户自行设计出盒顶 盒底的结构式样 加入构素库 中 是构素库不断得到扩充和完备 3 结 语 此软件在设计思想上有较大的改进 综合考虑了纸盒 的强度计算和校核 为在纸盒的运输外包装设计中提供一 定的参考 工艺单输出的相关数据为纸盒 CAM 软件的设计 和纸盒的生产提供必要的参数 纸盒成型方式的动态演 示 使设计者和用户对设计的纸盒有更真实的感受 合理管 理的纸盒库可以由设计者不断的完善来适应市场的要求 还有优化排料 帮助功能 人机交互界面都体现了此软件的 方法合理 结构先进 有普