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异型纸盒设计方法的论文

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异型纸盒设计方法的论文

1 异型纸盒的钣金建模方法

在Creo 中创建异型包装纸盒的方法主要有3 种：直接在实体模块进行纸盒的造型设计，完成造型后将其转化为钣金件;直接在钣金模块下进行包装纸盒的造型设计及创建;将前2 种方法相结合，先在实体模块下创建部分造型，再在钣金模块下创建剩余造型。下面就这3 种方法的具体实施办法展开讨论。

1.1 由实体造型创建钣金

此方法适用于造型复杂、不易创建钣金造型或者角度不易计算的楔形纸盒，主要分2 步完成。

1)创建三维实体造型，并转换为钣金件。在Creo 创建三维实体造型，需转化为钣金件。实体转换成钣金件有2 种方式：通过封闭实体抽壳的方式转换成钣金件;封闭实体通过设置驱动曲面来转化成钣金件。两者的区别在于：采用驱动曲面转化时，选取的曲面将转换成钣金件;采用壳的方式转换时，选取的曲面将移除，没有选取的曲面将转换成钣金件。采用驱动曲面的方式转换时，只能选取实体的一个面转换成钣金件，不能多选，而采用壳的方式时可以移除多个曲面。Creo 的实体转换为钣金件是将实体零件或特征转换成薄壁的钣金件或钣金特征。

2)在钣金环境下展平。在纸盒的制造商接口处进行边扯裂，模拟纸盒展开的第1 步，将纸盒从接口处打开，接下来在纸盒的顶盖处创建扯裂，模拟打开纸盒插口过程。因为纸盒的底采用的是123快锁底，所以可以直接将纸盒底面进行曲面扯裂，当纸盒完全展开后，再在钣金环境为纸盒添加摇盖和底，即通过创建法兰壁进行添加。

1.2 在钣金模块下进行创建

该方法适用于附加壁比较多但不需要计算斜线角度或曲面展开长度的直线造型。使用Creo创建钣金件时，应根据不同纸盒的外形结构选择对应的方法。对于圆柱或椭圆类的纸盒，应采用钣金特征中的拉伸类型的方法进行创建;对于多面体造型的纸盒，应采用混合类型的方法进行创建;对于组合式的纸盒造型，由于实际生产钣金采用焊接的方法，所以应采用创建单个分支然后进行装配的方法进行创建。

在展开异型纸盒时，应先分析其属于哪一类钣金，然后根据其特点进行钣金创建。以一个多面体纸盒造型为例，纸盒在钣金模块下的创建过程。分析其创建思路，采用边界混合类型的方法创建钣金整体模型。进入钣金设计环境，创建2 个平行的草绘平面，将其填充为平面。用边界混合命令，创建1 个斜面并采用阵列方式创建其他面。

1.3 由部分实体创建钣金

该方法是通过结合前2 种方法进行钣金的创建，适用于包装纸盒主体造型在实体环境中创建方便，但又有一部分造型适合在钣金环境下创建的异型纸盒，类似于有扩展造型或附加壁的纸盒。以一个异形纸盒造型为例，在钣金模块下的创建过程。首先创建实体造型并转换为钣金件，然后在钣金设计环境创建平整壁造型即可。

2 异型纸盒的钣金件展平方法

异型纸盒的生产与钣金件的制造类似，采用展平命令将三维的折弯钣金件展平为二维的平面薄板，钣金件展平方法包括2 种：利用规则命令、过渡命令、剖截面驱动等方法的一般钣金件展平;将无法展开的区域与钣金外边界线之间的曲面移除掉，以产生裂缝，将钣金件展平的'扯裂方式展平。扯裂方式主要有规则缝、曲面缝和边缝3 种。一般包装纸盒异型化可通过在包装中设计斜线、曲线等方法来实现，因此文中在长方体的基础上加造型，来研究哪种类型的纸盒能通过上述方法展开。由于常见的包装纸盒造型是在长方体造型的基础上进行改变的，所以只要对长方体上附加的一些造型设计元素进行分析归纳，该方法就也可以用于三棱柱、四棱柱、五棱柱等由多边形创建的造型之中。以斜线型和曲线型纸盒造型分析什么样的造型是可展开的。

3 Creo 钣金模块的应用

3.1 自行拿取展示盒设计

自行拿取展示盒的结构特点是在一个独立的长方体下方设计出一个可以扇形打开和关闭的槽，用于放置散装产品。其顶部有开口，可以很容易地从上面填充产品。常用于糖果等零食的包装，需要时将纸槽打开，不用时将纸槽关闭即可，其创建过程。

3.2 利乐钻石包设计

利乐钻石包属于长方体纸盒的变形，但按照表1 总结的情况无法直接展平，只能按照近似多边形处理。由于钣金的原则，不能在四线共点处展平，需要将这些顶点用小圆弧替代，制作刀模时也需考虑实际折叠时的情况而在顶点处预留尺寸。首先，进行钻石包三维建模，该造型分为顶、中、底3 部分，其中顶部和底部为对称特征，由正四边形过度到正八边形，且周长相等。然后，采用壳方式，移除上下底，将钻石包造型由实体转化为钣金件，为了使钣金件可展开，通过拉伸切除的方式将顶点破坏掉，并为纸盒的边线添加转换特征，为其添加边扯裂特征，即可完成展平。最后，完善纸盒结构，通过上述步骤做出来的展开图会有孔隙，可以通过后续填充平面将其补上，并根据锁扣方式添加合理的盒盖和盒底。

4 结语

利用Creo 进行异形盒型研究的优势在于：采用逆向设计方法，将造型和结构设计进行合理分割，有利于设计者专注于新盒型的设计，提高设计效率;对于一些造型奇特、角度难于计算的异型包装纸盒，可以通过展平自动完成结构计算，减少后续结构设计的工作量。此外，由于Creo 的钣金模块主要是针对钣金设计而开发的，并非所有的纸盒造型都能在钣金环境下直接展开，需要经过近似处理和后续的盒型完善才能设计出合理的纸盒结构。

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