異型紙盒設(shè)計(jì)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(shí)體模塊進(jìn)行紙盒的造型設(shè)計(jì)，完成造型后將其轉(zhuǎn)化為鈑金件;直接在鈑金模塊下進(jìn)行包裝紙盒的造型設(shè)計(jì)及創(chuàng)建;將前2 種方法相結(jié)合，先在實(shí)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(shí)施辦法展開討論。
1.1 由實(shí)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(jì)算的楔形紙盒，主要分2 步完成。
1)創(chuàng)建三維實(shí)體造型，并轉(zhuǎn)換為鈑金件。在Creo 創(chuàng)建三維實(shí)體造型，需轉(zhuǎn)化為鈑金件。實(shí)體轉(zhuǎn)換成鈑金件有2 種方式：通過封閉實(shí)體抽殼的方式轉(zhuǎn)換成鈑金件;封閉實(shí)體通過設(shè)置驅(qū)動(dòng)曲面來轉(zhuǎn)化成鈑金件。兩者的區(qū)別在于：采用驅(qū)動(dòng)曲面轉(zhuǎn)化時(shí)，選取的曲面將轉(zhuǎn)換成鈑金件;采用殼的方式轉(zhuǎn)換時(shí)，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(dòng)曲面的方式轉(zhuǎn)換時(shí)，只能選取實(shí)體的一個(gè)面轉(zhuǎn)換成鈑金件，不能多選，而采用殼的方式時(shí)可以移除多個(gè)曲面。Creo 的實(shí)體轉(zhuǎn)換為鈑金件是將實(shí)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(jìn)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?yàn)榧埡械牡撞捎玫氖?23快鎖底，所以可以直接將紙盒底面進(jìn)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(jìn)行添加。
1.2 在鈑金模塊下進(jìn)行創(chuàng)建
該方法適用于附加壁比較多但不需要計(jì)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(shí)，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(jìn)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(jìn)行創(chuàng)建;對于組合式的紙盒造型，由于實(shí)際生產(chǎn)鈑金采用焊接的方法，所以應(yīng)采用創(chuàng)建單個(gè)分支然后進(jìn)行裝配的方法進(jìn)行創(chuàng)建。
在展開異型紙盒時(shí)，應(yīng)先分析其屬于哪一類鈑金，然后根據(jù)其特點(diǎn)進(jìn)行鈑金創(chuàng)建。以一個(gè)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(jìn)入鈑金設(shè)計(jì)環(huán)境，創(chuàng)建2 個(gè)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(gè)斜面并采用陣列方式創(chuàng)建其他面。
1.3 由部分實(shí)體創(chuàng)建鈑金
該方法是通過結(jié)合前2 種方法進(jìn)行鈑金的創(chuàng)建，適用于包裝紙盒主體造型在實(shí)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(kuò)展造型或附加壁的紙盒。以一個(gè)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(shí)體造型并轉(zhuǎn)換為鈑金件，然后在鈑金設(shè)計(jì)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(dòng)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(jì)斜線、曲線等方法來實(shí)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(jìn)行改變的，所以只要對長方體上附加的一些造型設(shè)計(jì)元素進(jìn)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(jì)
自行拿取展示盒的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在一個(gè)獨(dú)立的長方體下方設(shè)計(jì)出一個(gè)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(shí)將紙槽打開，不用時(shí)將紙槽關(guān)閉即可，其創(chuàng)建過程。
3.2 利樂鉆石包設(shè)計(jì)
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(diǎn)處展平，需要將這些頂點(diǎn)用小圓弧替代，制作刀模時(shí)也需考慮實(shí)際折疊時(shí)的情況而在頂點(diǎn)處預(yù)留尺寸。首先，進(jìn)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(shí)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(diǎn)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(huì)有孔隙，可以通過后續(xù)填充平面將其補(bǔ)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(jìn)行異形盒型研究的優(yōu)勢在于：采用逆向設(shè)計(jì)方法，將造型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行合理分割，有利于設(shè)計(jì)者專注于新盒型的設(shè)計(jì)，提高設(shè)計(jì)效率;對于一些造型奇特、角度難于計(jì)算的異型包裝紙盒，可以通過展平自動(dòng)完成結(jié)構(gòu)計(jì)算，減少后續(xù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工作量。此外，由于Creo 的鈑金模塊主要是針對鈑金設(shè)計(jì)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(jì)出合理的紙盒結(jié)構(gòu)。
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