【文章內(nèi)容簡介】 質(zhì)。 機(jī)械性質(zhì)。它指內(nèi)裝產(chǎn)品在外力作用下表現(xiàn)出來的一些物理性質(zhì)。如彈性與塑性、負(fù)荷與應(yīng)力、強(qiáng)度、韌性和脆性等。 生物性質(zhì)。它指內(nèi)裝產(chǎn)品是有生命活動(dòng)的有機(jī)體商品，如糧食、果蔬、鮮魚、鮮肉、鮮蛋等，在存儲(chǔ)過程中受到外界環(huán)境的影響而發(fā)生一系列的生理變化，這些變化主要表現(xiàn)為呼吸作用，萌芽抽苔（發(fā)芽）、僵直、軟化、胚胎發(fā)育、色素變化等。在包裝容器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)首先就應(yīng)考慮上訴特性。根據(jù)所包裝的產(chǎn)品所具有的特性，抓住其不同性質(zhì)選擇最佳的結(jié)構(gòu)。（二）內(nèi)裝產(chǎn)品形態(tài)它指產(chǎn)品在一般環(huán)境條件下表現(xiàn)出來的外形結(jié)構(gòu)，常見的有固體、液體和氣體。而固體又分為成型的、顆粒的和粉狀的等，產(chǎn)品形態(tài)見表1—1。表1—1 產(chǎn)品形態(tài)產(chǎn)品形態(tài)固體成型單件包裝容器結(jié)構(gòu)要求：容器結(jié)構(gòu)與產(chǎn)品形狀相適應(yīng)多件包裝容器結(jié)構(gòu)要求：容器結(jié)構(gòu)多樣，剛度與強(qiáng)度顆粒包裝容器結(jié)構(gòu)要求：多種結(jié)構(gòu)與密封性或透氣性粉狀包裝容器結(jié)構(gòu)要求：多種結(jié)構(gòu)與密封性液體包裝容器結(jié)構(gòu)要求：多種造型結(jié)構(gòu)與密封性氣體包裝容器結(jié)構(gòu)要求：多為圓柱結(jié)構(gòu)、防滲密封、強(qiáng)度與剛度 對(duì)于不同形態(tài)的產(chǎn)品都有相應(yīng)的容器結(jié)構(gòu)，另外有些無規(guī)則結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，其包裝容器設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)所占體積和平面而重新造型。如襯衫的包裝，應(yīng)能體現(xiàn)領(lǐng)口部位的平面展示，所用包裝多為長方體扁平狀立體盒。有些產(chǎn)品的包裝中游固定產(chǎn)品位置的要求，而有些則不作要求，例如對(duì)液體、氣體、或無規(guī)則形態(tài)的顆粒狀物品，在包裝時(shí)是無位置要求的，而是在封口結(jié)構(gòu)上有嚴(yán)格要求；對(duì)于多件或單件成型產(chǎn)品的包裝，其結(jié)構(gòu)要與產(chǎn)品形狀及裝入存放方位想適應(yīng)。對(duì)于有規(guī)則形態(tài)的日用品的包裝則要分固定位置和非固定兩種方式，非固定比固定式所需的容器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度需要更大一些。（三） 內(nèi)裝產(chǎn)品的性能和造型結(jié)構(gòu)內(nèi)裝產(chǎn)品的性能指內(nèi)裝產(chǎn)品功能性特征，而內(nèi)裝產(chǎn)品造型結(jié)構(gòu)指其本身所具有的或內(nèi)包裝所具有的形狀結(jié)構(gòu)，例如某些電子儀表儀器，其性質(zhì)要求有很多不能倒置或斜放（傾斜角度有限制），如冰箱、瓶裝酒類及飲料等在包裝中均不能倒置。再入燈泡等則要求其包裝容器應(yīng)為椎體或立柱樁，還有熱水瓶這樣的產(chǎn)品，包裝容器均為立柱題且要求有防震功能。 根據(jù)產(chǎn)品性能和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形狀設(shè)計(jì)包裝容器時(shí)，同時(shí)還應(yīng)注意包裝空間利用率和穩(wěn)定性，所以一般容器的橫截面多為方形或圓形，同時(shí)立柱盒下部均大于上部而且底部均為平面。（四） 內(nèi)裝產(chǎn)品的用途根據(jù)產(chǎn)品的用途不同，包裝容器的結(jié)構(gòu)也不同，對(duì)于禮品包裝就需要高雅大方，攜帶方便的同時(shí)還能使提手折疊，所以禮品包裝多為具有黃金分割比例結(jié)構(gòu)的手提折疊式。而對(duì)于家庭或自己消費(fèi)品的食品包裝則應(yīng)該注重簡單實(shí)用與開啟方便。再就是產(chǎn)品屬于耐用品還是屬于一次性用的，前者要求其包裝具有更高的強(qiáng)度，堅(jiān)固易開、易封，一次性用品則要求簡單、價(jià)低。同時(shí)，對(duì)包裝造型結(jié)構(gòu)還要根據(jù)使用群體的消費(fèi)心理進(jìn)行設(shè)計(jì)，如年齡、性別、職業(yè)、民族等。（五） 產(chǎn)品的運(yùn)輸條件產(chǎn)品的運(yùn)輸條件主要指運(yùn)輸距離和運(yùn)輸工具，如長途、短途，水運(yùn)、陸運(yùn)、空運(yùn)等。現(xiàn)代運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，促使各種運(yùn)輸工具現(xiàn)代化和運(yùn)輸裝備標(biāo)準(zhǔn)化。如國際上通用的集裝箱，這就使得設(shè)計(jì)的包裝容器要與各類集裝箱個(gè)規(guī)格、容腔和式樣相匹配。所以包裝容器結(jié)構(gòu)造型更需規(guī)格化、標(biāo)準(zhǔn)化、還應(yīng)考慮銷售包裝在大包裝中的排列方式、盡可能的利用其空間容積，以減少空隙和提高運(yùn)輸中的穩(wěn)定性（不晃動(dòng)）。三、包裝容器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與數(shù)字化的設(shè)計(jì)手段[12] [13] [14]隨著社會(huì)的發(fā)展，在三維建模領(lǐng)域已經(jīng)有許多的建模軟件適用于各個(gè)工作場(chǎng)所。下面簡單的介紹幾種三維建模軟件，通過這些軟件可以簡單同AutoCAD三維建模相比較。與此同時(shí)，就更能看出研究這個(gè)課題的意義所在。（一）Solid Edge Solid Edge是Siemens PLM Software公司旗下的三維CAD軟件，將普及型CAD系統(tǒng)與世界上最具領(lǐng)先地位的實(shí)體造型引擎結(jié)合在一起,是基于Windows平臺(tái)、功能強(qiáng)大且易用的三維CAD軟件。它支持至頂向下和至底向上的設(shè)計(jì)思想，其建模核心、鈑金設(shè)計(jì)、大裝配設(shè)計(jì)、生產(chǎn)出圖、價(jià)值鏈協(xié)同、內(nèi)嵌的有限元分析和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等功能遙遙領(lǐng)先于同類軟件，是企業(yè)核心設(shè)計(jì)人員的最佳選擇，已經(jīng)成功應(yīng)用于機(jī)械、電子、航空、汽車、模具、造船、消費(fèi)品等行業(yè)的大量客戶。同時(shí)系統(tǒng)還提供了從二維視圖到三維實(shí)體的轉(zhuǎn)換工具，您無需摒棄多年來二維制圖的成果，借助Solid Edge就能迅速躍升到三維設(shè)計(jì)，這種質(zhì)的飛躍讓您體驗(yàn)到三維設(shè)計(jì)的巨大優(yōu)越性。使用Solid Edge，您不僅能建立產(chǎn)品的三維模型，而且還能獲得完成精確設(shè)計(jì)的知識(shí)。工程助手能幫助您快速評(píng)估各種設(shè)計(jì)方案，從而優(yōu)化機(jī)器性能和可靠性；企業(yè)知識(shí)庫能將所有經(jīng)過驗(yàn)證的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行數(shù)字化保留，并快速應(yīng)用到新產(chǎn)品中去；質(zhì)量特性計(jì)算、設(shè)計(jì)參數(shù)監(jiān)視器、運(yùn)動(dòng)分析、干涉檢查和其他多種內(nèi)置工具，幫助您捕捉和實(shí)現(xiàn)您的設(shè)計(jì)理念[12]?！　。ǘ?UG　 UG是Unigraphics的縮寫，這是一個(gè)交互式CAD/CAM(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)輔助制造)系統(tǒng)，它功能強(qiáng)大，可以輕松實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜實(shí)體及造型的建構(gòu)。它在誕生之初主要基于工作站，但隨著PC硬件的發(fā)展和個(gè)人用戶的迅速增長，在PC上的應(yīng)用取得了迅猛的增長，目前已經(jīng)成為模具行業(yè)三維設(shè)計(jì)的一個(gè)主流應(yīng)用。UG的開發(fā)始于1990年7月，它是基于C語言開發(fā)實(shí)現(xiàn)的。UG NX是一個(gè)在二和三維空間無結(jié)構(gòu)網(wǎng)格上使用自適應(yīng)多重網(wǎng)格方法開發(fā)的一個(gè)靈活的數(shù)值求解偏微分方程的軟件工具。其設(shè)計(jì)思想足夠靈活地支持多種離散方案。因此軟件可對(duì)許多不同的應(yīng)用再利用。一個(gè)給定過程的有效模擬需要來自于應(yīng)用領(lǐng)域(自然科學(xué)或工程)、數(shù)學(xué)(分析和數(shù)值數(shù)學(xué))及計(jì)算機(jī)科學(xué)的知識(shí)。然而，所有這些技術(shù)在復(fù)雜應(yīng)用中的使用并不是太容易。這是因?yàn)榻M合所有這些方法需要巨大的復(fù)雜性及交叉學(xué)科的知識(shí)。最終軟件的實(shí)現(xiàn)變得越來越復(fù)雜，以致于超出了一個(gè)人能夠管理的范圍。一些非常成功的解偏微分方程的技術(shù)，特別是自適應(yīng)網(wǎng)格加密（adaptivemeshrefinement）和多重網(wǎng)格方法在過去的十年中已被數(shù)學(xué)家研究，同時(shí)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的巨大進(jìn)展，特別是大型并行計(jì)算機(jī)的開發(fā)帶來了許多新的可能。UG的目標(biāo)是用最新的數(shù)學(xué)技術(shù)，即自適應(yīng)局部網(wǎng)格加密、多重網(wǎng)格和并行計(jì)算，為復(fù)雜應(yīng)用問題的求解提供一個(gè)靈活的可再使用的軟件基礎(chǔ)。（三）Pro/Engineer Pro/Engineer操作軟件是美國參數(shù)技術(shù)公司（PTC)旗下的CAD/CAM/CAE一體化的三維軟件。Pro/Engineer軟件以參數(shù)化著稱，是參數(shù)化技術(shù)的最早應(yīng)用者，在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著重要地位，Pro/Engineer作為當(dāng)今世界機(jī)械CAD/CAE/CAM領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)而得到業(yè)界的認(rèn)可和推廣。是現(xiàn)今主流的CAD/CAM/CAE軟件之一，特別是在國內(nèi)產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域占據(jù)重要位置。Pro/E第一個(gè)提出了參數(shù)化設(shè)計(jì)的概念，并且采用了單一數(shù)據(jù)庫來解決特征的相關(guān)性問題。另外，它采用模塊化方式，用戶可以根據(jù)自身的需要進(jìn)行選擇，而不必安裝所有模塊。Pro/E的基于特征方式，能夠?qū)⒃O(shè)計(jì)至生產(chǎn)全過程集成到一起，實(shí)現(xiàn)并行工程設(shè)計(jì)。它不但可以應(yīng)用于工作站，而且也可以應(yīng)用到單機(jī)上。Pro/E采用了模塊方式，可以分別進(jìn)行草圖繪制、零件制作、裝配設(shè)計(jì)、鈑金設(shè)計(jì)、加工處理等，保證用戶可以按照自己的需要進(jìn)行選擇使用。Pro/E的總體目標(biāo)是使曲面、實(shí)體、參數(shù)化特征設(shè)計(jì)融為一體，可以任意構(gòu)造復(fù)雜零件和裝配件，而且修改設(shè)計(jì)方便。它的發(fā)展過程并非一帆風(fēng)順，最大難點(diǎn)在于集合運(yùn)算中的曲面求交、裁剪運(yùn)算和參數(shù)化草圖設(shè)計(jì)中的幾何約束求解不能迅速達(dá)到可靠、高效，這就要求數(shù)學(xué)家深入鉆研，努力突破某些技術(shù)關(guān)鍵。（四）AutoCADAutoCAD的三維造型有3種層次的建立方法，即線框、曲面和實(shí)體，分別對(duì)應(yīng)于用一維的線、二維的面和三維的體來構(gòu)造形體。通過其建立的立體的、有光的、有色的生動(dòng)畫面，虛擬逼真地表達(dá)大腦中的三維設(shè)計(jì)效果，比傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)更符合人的思維習(xí)慣與視覺習(xí)慣。在進(jìn)行三維造型時(shí)首先要對(duì)設(shè)計(jì)對(duì)象進(jìn)行合理分解，根據(jù)其主要結(jié)構(gòu)特征確定合理的建模順序[13]。在造型時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)對(duì)象的主要結(jié)構(gòu)建立特征模型,通過拉伸、旋轉(zhuǎn)等建立一個(gè)合理的基體，再利用“并、交、差集”功能，在實(shí)體之間合并、挖除、相交成型,最后將不需要的實(shí)體部分進(jìn)行剪切去除，以獲得實(shí)體的外觀形狀。建模后就可以利用AutoCAD自帶的計(jì)算和查詢功能對(duì)設(shè)計(jì)對(duì)象的各類參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和保存。最后通過賦予材質(zhì)、貼圖、渲染等步驟完成三維造型的設(shè)計(jì)。綜上四種三維建模方法都各有各的優(yōu)點(diǎn)，都有自己強(qiáng)勢(shì)的地方，適用于不同的領(lǐng)域。針對(duì)本課題關(guān)于包裝容器造型三維建模，相對(duì)于其他復(fù)雜的三維建模比如說機(jī)械零件、建筑建模、模具建模等相比之下是算簡單的建模。無論從建模、著色、渲染等方面考慮我覺得CAD更適合做包裝容器造型的三維建模。第三章 基于AutoCAD的圓型紙質(zhì)包裝容器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、圓型紙質(zhì)包裝容器材料與造型分析[15]本文以某茶葉筒的紙筒包裝為例，探討利用AutoCAD三維造型功能在包裝容器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用并加以詳細(xì)說明。該品牌茶葉的外部包裝選用了紙作為包裝材料。紙包裝材料具有重量輕、價(jià)格低的優(yōu)點(diǎn)，可以大大降低生產(chǎn)成本和運(yùn)輸成本；其保護(hù)性能優(yōu)異，防水、防潮、隔熱的特點(diǎn)非常適合消費(fèi)者的儲(chǔ)存需要；同時(shí)還具備無毒無害無臭的特征，符合公眾飲食安全的標(biāo)準(zhǔn)。日常生活中常見的茶葉筒由多層紙板復(fù)合，并采用螺旋纏卷工藝制造而成的全紙筒，這種包裝不僅環(huán)保、輕量、安全，還具有古樸的氣質(zhì)，符合茶葉產(chǎn)品的特征。這