塑料包装设计及其应用

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摘要:以日常的饮料包装为例，针对塑料包装产品的快速更新换代需求，应用Pro/Engineer(Pro/E)的参数化设计原理，介绍了Pro/E软件在塑料包装设计中三维造型、色彩搭配、材料选型、效果图处理等方面的应用。

关键词:Pro/E;三维造型;塑料包装;设计应用

塑料质轻、防潮、耐腐蚀、抗老化、工艺性好，可以制做成各种形状，搭配各种颜色，色彩鲜艳，光泽度好。各种优越的性能，使得塑料非常适合用作包装材料，并逐渐取代一部分传统包装材料，成为市场上主流的包装材料，极大地推动了包装行业的快速发展。市场需求不断扩大，塑料包装产品的更新换代速度也越来越快，各种新产品的推出，其包装效果的影响因素至关重要，制造厂商纷纷加大这方面的投入，引进各种先进的设计方法，同时对产品申请外观设计专利加以保护，形成独有知识产权。如何快速响应市场，设计和制作出符合要求的塑料包装作品越来越受到关注。范军、邓发云等［1－2］讨论了Pro/Engineer(Pro/E)软件行为建模器功能模块在产品塑料包装设计中的应用方法。蔡建等［3］讨论了Pro/E三维造型的功能与特点，并以包装箱为例，介绍了Pro/E在兵器包装上的应用。刘莜霞等［4］以日常生活中所用台灯为案例，介绍了Pro/E在产品造型方面的应用。Pro/E三维设计软件是由美国参数技术公司设计开发的一款集设计、分析、加工制造为一体的工业化软件。具有产品装配设计、零件设计、钣金设计、模具设计、数字控制(NC)加工、计算机辅助工程(CAE)分析、虚拟仿真等多个模块。广泛应用于机械设计、工业设计、包装设计等多个行业，并在实际应用中得到快速推广。Pro/E三维设计软件是一款基于参数化设计和特征操作的软件，设计人员可以充分借助日常生活经验，采用具有智能特性的基于特征的功能去创建模型，所有作为产品几何模型构造要素特征都是日常生活中常见的，这给设计创作带来了极大的简易和灵活性。本文分析了塑料包装设计的特点，针对塑料包装产品的快速更新换代需求，应用Pro/E的参数化设计原理，以日常的饮料包装为例，介绍了Pro/E在塑料包装设计中三维造型、色彩搭配、材料选型、效果图处理等方面的应用。

1塑料包装设计特点

塑料包装是最为常见的一种包装形式，广泛应用于日常生活及工业生产之中。与传统的纸质包装相比，塑料包装防潮隔湿，抗老化，寿命长，色彩鲜艳，可塑性好，可制成各种形状复杂的包装结构。塑料包装有软包装和硬包装之分。软包装指各种采用塑料薄膜的包装，一般将薄膜厚度在0.25mm以下的片状塑料包装定义为软包装。硬包装应用较为广泛，各种造型，各种色彩搭配，其中以容器形式居多，市场上需求量大，更新速度快的塑料包装以硬包装为主。塑料硬包装强调造型设计，兼顾美学设计，要将塑料包装结构设计得既符合产品的功能需求、美学要求、人机工程学要求，又符合塑料结构件的成型工艺要求，其难度非常大［5］。需要在设计阶段充分构思，反复沟通，进行细节化设计，采用三维造型软件可以方便地实现这些要求。

2基于Pro/E的塑料饮料瓶设计

2.1塑料饮料瓶体三维造型设计

2.1.1塑料饮料瓶设计

对产品初步构思后，可以借助Pro/E勾勒出轮廓图形，在这一阶段就要明确需要控制的关键参数，由于塑料包装属于壳体零件，首先建立实体轮廓。分析构思中产品结构特征，对特征进行分解，选择最佳命令组合。本例中塑料饮料瓶体为回转零件，利用Pro/E中旋转特征，在草绘环境下进行瓶体回转截面设计，明确需要控制的关键参数。草绘完成后执行旋转命令，生成瓶体基体，此时瓶体拐角处均比较尖锐，工艺性不好，在制作过程中容易出现裂痕，同时也不美观，因此需要进一步修饰调整，此处采用Pro/E中倒圆角命令，对所有尖锐拐角进行光滑处理。

2.1.2塑料饮料瓶体特征设计

设计完成的瓶体能满足基本功能，但还不能体现产品自身特点，需要加入自己独特的特征，Pro/E强大的造型功能可以将设计师的构思快速转化为实体特征，便于进一步修改。本例为体现饮料的绿色天然特性，在瓶体设计三维树叶形状。在瓶体轴剖面中设计树叶二维造型，利用投影命令将树叶轮廓投影到瓶体上，此时轮廓随瓶体变化，呈现为三维曲线，借助曲面混合特征，设计出树叶三维结构，进行阵列，将三维树叶特征均布瓶体一周，最后对树叶造型轮廓进行倒角光滑处理。

2.1.3塑料饮料瓶底的加强处理

塑料饮料瓶用于包装液体，需要一定的结构强度，防止在运输过程中发生变形损坏，同时保证瓶体保持设计之初的形状。为此在饮料瓶体底部设计星型突状结构，在不改变局部厚度的情况下，加强瓶体刚性。本例采用扫描剪切命令创建这一特征，在瓶体轴剖面创建扫描轨迹线，截面设计为圆形，执行命令后，圆形截面沿轨迹线运动，在瓶体底部创建出一条内凹圆弧槽，再次进行阵列，形成星型加强特征，如图3所示。

2.1.4塑料饮料瓶薄壳化处理

饮料瓶体为薄壳结构，以上完成的为实体特征，进行抽壳处理后，可以对瓶体进行等厚偏移，制作出不同厚度的饮料瓶体，如图4所示。在对硬质塑料包装设计时，一般均采用先进行实体建模，完成主要特征后，进行抽壳处理，使得包装壁厚均匀一致，更加符合塑料制品的制造工艺性。

2.1.5塑料饮料瓶瓶口螺纹设计

在容器类的塑料包装产品中，有大量的螺纹结构。本例中饮料瓶的封口采用螺纹连接，瓶口的螺纹特征可以利用Pro/E中螺旋扫描实现，在螺旋扫描命令下，定义扫描轨迹、螺距及螺纹截面形状就可制作出螺纹特征。在此可以感受到Pro/E参数化建模的便利性，确定特征命令后，输入特征参数即可获得特征造型。

2.1.6塑料饮料瓶瓶盖设计

瓶盖和瓶体搭配使用，可以在同一创建环境下，创建瓶盖特征，完成整个塑料饮料瓶功能性设计。

2.2塑料饮料瓶体外观设计

三维造型设计完成后，才是完成了包装的功能性设计，要达到吸引顾客和占领市场的目的，还需要对包装结构进行外观美化处理。传统的平面图片处理软件只能进行二维平面处理，难以在设计阶段展示包装的立体化效果，借助Pro/E可以对包装的最终效果充分展示。

2.2.1三维商标设计

醒目的商标可以让顾客更容易记住产品，Pro/E中具有丰富的字库，还可以手工绘制个性化象形字体或图形，不但可以制作平面标签，还可以使用偏移等命令制作浮雕图案，使包装设计元素更加丰富。

2.2.2塑料包装材料的选择

同样的造型结构，选用不同材质不同色彩的材料制作，其效果差别非常明显。Pro/E中可以对材料进行定义，观察采用不同材质制作的产品包装的视觉效果，为后期的加工制造提供参考。

2.2.3包装外软包装的设计

在曲面上制作广告标语、产品使用说明比较困难，一般制作完成的塑料包装，外表面需要黏贴软包装材料，硬包装从造型上吸引顾客，软包装从色彩角度展示产品特色，两者搭配最终决定包装的视觉效果。Pro/E中具有丰富的表面处理功能，采用贴画选项可以在塑料包装外部虚拟黏贴各种软包装材料，模拟最终效果。

2.2.4增强的真实感及渲染特效设计

包装是产品的形象代言，对于包装设计一般都需要借助专业软件对其进行特效处理，获取最佳效果。Pro/E中兼具了产品效果图处理功能，可以在完成三维造型建模后，通过设置不同场景、光源、视角等制作出各种特效。塑料包装产品经过渲染特效处理后，可以保存不同格式，用于制作宣传图册。

3结语

塑料包装在包装行业得到广泛应用，市场需求不断扩大，塑料包装产品的更新换代速度也越来越快，各种新产品的推出，其包装效果的影响因素至关重要。借助Pro/E三维造型软件建立参数化模型，通过改变特征参数，可以快速开发出系列化产品族，丰富产品线，满足不同领域的需求;借助Pro/E着色及渲染功能对产品三维造型进行视觉效果处理，确定最佳图案设计，可以减少打样环节，缩短了产品开发周期。Pro/E三维造型软件以其强大的功能，在机械设计、工业设计、包装设计等多个行业得到广泛应用，并在实际应用中得到快速推广。

参考文献

［1］范军．PRO/E的行为建模器在产品包装设计中的应用［J］．科技信息，2006(10):40－41．

［2］邓发云．PRO/E行为建模技术容器设计中的应用［J］．机械管理开发，2010，25(2):52－56．

［3］蔡建，黎明，程涛．PRO/E在兵器包装中的应用［J］．包装工程，2005，26(6):106－107．

［4］刘莜霞，张美艳，舒祖菊，等．Pro/E在产品造型设计中的应用［J］．包装工程，2008(3):152－155．

［5］张育增．基于Pro/E的塑料件设计及模具开发［D］．沈阳:沈阳理工大学，2007．

作者:缪晓宾 单位:重庆工业职业技术学院