異型紙盒設(shè)計方法的論文
1 異型紙盒的鈑金建模方法
在Creo 中創(chuàng)建異型包裝紙盒的方法主要有3 種：直接在實體模塊進行紙盒的造型設(shè)計，完成造型后將其轉(zhuǎn)化為鈑金件;直接在鈑金模塊下進行包裝紙盒的造型設(shè)計及創(chuàng)建;將前2 種方法相結(jié)合，先在實體模塊下創(chuàng)建部分造型，再在鈑金模塊下創(chuàng)建剩余造型。下面就這3 種方法的具體實施辦法展開討論。
1.1 由實體造型創(chuàng)建鈑金
此方法適用于造型復(fù)雜、不易創(chuàng)建鈑金造型或者角度不易計算的楔形紙盒，主要分2 步完成。
1)創(chuàng)建三維實體造型，并轉(zhuǎn)換為鈑金件。在Creo 創(chuàng)建三維實體造型，需轉(zhuǎn)化為鈑金件。實體轉(zhuǎn)換成鈑金件有2 種方式：通過封閉實體抽殼的方式轉(zhuǎn)換成鈑金件;封閉實體通過設(shè)置驅(qū)動曲面來轉(zhuǎn)化成鈑金件。兩者的區(qū)別在于：采用驅(qū)動曲面轉(zhuǎn)化時，選取的曲面將轉(zhuǎn)換成鈑金件;采用殼的方式轉(zhuǎn)換時，選取的曲面將移除，沒有選取的曲面將轉(zhuǎn)換成鈑金件。采用驅(qū)動曲面的方式轉(zhuǎn)換時，只能選取實體的一個面轉(zhuǎn)換成鈑金件，不能多選，而采用殼的方式時可以移除多個曲面。Creo 的實體轉(zhuǎn)換為鈑金件是將實體零件或特征轉(zhuǎn)換成薄壁的鈑金件或鈑金特征。
2)在鈑金環(huán)境下展平。在紙盒的制造商接口處進行邊扯裂，模擬紙盒展開的第1 步，將紙盒從接口處打開，接下來在紙盒的頂蓋處創(chuàng)建扯裂，模擬打開紙盒插口過程。因為紙盒的底采用的是123快鎖底，所以可以直接將紙盒底面進行曲面扯裂，當(dāng)紙盒完全展開后，再在鈑金環(huán)境為紙盒添加搖蓋和底，即通過創(chuàng)建法蘭壁進行添加。
1.2 在鈑金模塊下進行創(chuàng)建
該方法適用于附加壁比較多但不需要計算斜線角度或曲面展開長度的直線造型。使用Creo創(chuàng)建鈑金件時，應(yīng)根據(jù)不同紙盒的外形結(jié)構(gòu)選擇對應(yīng)的方法。對于圓柱或橢圓類的紙盒，應(yīng)采用鈑金特征中的拉伸類型的方法進行創(chuàng)建;對于多面體造型的紙盒，應(yīng)采用混合類型的方法進行創(chuàng)建;對于組合式的紙盒造型，由于實際生產(chǎn)鈑金采用焊接的方法，所以應(yīng)采用創(chuàng)建單個分支然后進行裝配的方法進行創(chuàng)建。
在展開異型紙盒時，應(yīng)先分析其屬于哪一類鈑金，然后根據(jù)其特點進行鈑金創(chuàng)建。以一個多面體紙盒造型為例，紙盒在鈑金模塊下的創(chuàng)建過程。分析其創(chuàng)建思路，采用邊界混合類型的方法創(chuàng)建鈑金整體模型。進入鈑金設(shè)計環(huán)境，創(chuàng)建2 個平行的草繪平面，將其填充為平面。用邊界混合命令，創(chuàng)建1 個斜面并采用陣列方式創(chuàng)建其他面。
1.3 由部分實體創(chuàng)建鈑金
該方法是通過結(jié)合前2 種方法進行鈑金的創(chuàng)建，適用于包裝紙盒主體造型在實體環(huán)境中創(chuàng)建方便，但又有一部分造型適合在鈑金環(huán)境下創(chuàng)建的異型紙盒，類似于有擴展造型或附加壁的紙盒。以一個異形紙盒造型為例，在鈑金模塊下的創(chuàng)建過程。首先創(chuàng)建實體造型并轉(zhuǎn)換為鈑金件，然后在鈑金設(shè)計環(huán)境創(chuàng)建平整壁造型即可。
2 異型紙盒的鈑金件展平方法
異型紙盒的生產(chǎn)與鈑金件的制造類似，采用展平命令將三維的折彎鈑金件展平為二維的平面薄板，鈑金件展平方法包括2 種：利用規(guī)則命令、過渡命令、剖截面驅(qū)動等方法的一般鈑金件展平;將無法展開的區(qū)域與鈑金外邊界線之間的曲面移除掉，以產(chǎn)生裂縫，將鈑金件展平的'扯裂方式展平。扯裂方式主要有規(guī)則縫、曲面縫和邊縫3 種。一般包裝紙盒異型化可通過在包裝中設(shè)計斜線、曲線等方法來實現(xiàn)，因此文中在長方體的基礎(chǔ)上加造型，來研究哪種類型的紙盒能通過上述方法展開。由于常見的包裝紙盒造型是在長方體造型的基礎(chǔ)上進行改變的，所以只要對長方體上附加的一些造型設(shè)計元素進行分析歸納，該方法就也可以用于三棱柱、四棱柱、五棱柱等由多邊形創(chuàng)建的造型之中。以斜線型和曲線型紙盒造型分析什么樣的造型是可展開的。
3 Creo 鈑金模塊的應(yīng)用
3.1 自行拿取展示盒設(shè)計
自行拿取展示盒的結(jié)構(gòu)特點是在一個獨立的長方體下方設(shè)計出一個可以扇形打開和關(guān)閉的槽，用于放置散裝產(chǎn)品。其頂部有開口，可以很容易地從上面填充產(chǎn)品。常用于糖果等零食的包裝，需要時將紙槽打開，不用時將紙槽關(guān)閉即可，其創(chuàng)建過程。
3.2 利樂鉆石包設(shè)計
利樂鉆石包屬于長方體紙盒的變形，但按照表1 總結(jié)的情況無法直接展平，只能按照近似多邊形處理。由于鈑金的原則，不能在四線共點處展平，需要將這些頂點用小圓弧替代，制作刀模時也需考慮實際折疊時的情況而在頂點處預(yù)留尺寸。首先，進行鉆石包三維建模，該造型分為頂、中、底3 部分，其中頂部和底部為對稱特征，由正四邊形過度到正八邊形，且周長相等。然后，采用殼方式，移除上下底，將鉆石包造型由實體轉(zhuǎn)化為鈑金件，為了使鈑金件可展開，通過拉伸切除的方式將頂點破壞掉，并為紙盒的邊線添加轉(zhuǎn)換特征，為其添加邊扯裂特征，即可完成展平。最后，完善紙盒結(jié)構(gòu)，通過上述步驟做出來的展開圖會有孔隙，可以通過后續(xù)填充平面將其補上，并根據(jù)鎖扣方式添加合理的盒蓋和盒底。
4 結(jié)語
利用Creo 進行異形盒型研究的優(yōu)勢在于：采用逆向設(shè)計方法，將造型和結(jié)構(gòu)設(shè)計進行合理分割，有利于設(shè)計者專注于新盒型的設(shè)計，提高設(shè)計效率;對于一些造型奇特、角度難于計算的異型包裝紙盒，可以通過展平自動完成結(jié)構(gòu)計算，減少后續(xù)結(jié)構(gòu)設(shè)計的工作量。此外，由于Creo 的鈑金模塊主要是針對鈑金設(shè)計而開發(fā)的，并非所有的紙盒造型都能在鈑金環(huán)境下直接展開，需要經(jīng)過近似處理和后續(xù)的盒型完善才能設(shè)計出合理的紙盒結(jié)構(gòu)。
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