谈谈异型纸盒CAD结构设计的使用方案

        随着生活水平的提高，人们对包装造型的美观性提出了更高的要求，一般的纸盒已不能完全满足要求，包装企业开始将部分目光移向异型纸盒。异型纸盒的形体美观，造型优雅，改变了一般直角六面体纸盒呆板的形象，从而营造出内装物的典雅气氛，能吸引顾客，具有良好的宣传效果，市场前景广阔。异型盒的结构复杂，已有的纸盒CAD系统只适合于一般的纸盒结构设计，并未针对异型盒的特点进行研究。

1. AbnormaI Carton的设计思想
   1) 异型盒的定义
   异型折叠纸盒可以说是除了直角六面体之外的其它盒型，既可以通过基本的成型方法成型，也可以在基本结构的基础上通过一些特殊的设计技巧加以变化。纸盒的改变可以是纸盒上部或下部，也可以在盒体的侧面或者局部部位。

   2) 设计思想
   虽然异型纸盒结构复杂，但经研究发现，异型盒的盒片是由一个个矩形、圆角矩形、三角形以及曲边梯形等构成。我们把这些简单图形称为“盒片零件”，因此可以首先从各种类型的异型盒中，找出其共有的零件，建立零件库。设计时通过调用零件库中的零件，对不同的盒片零件通过拼合技术拼成异型纸盒的盒片，这样一来，纸盒结构设计的过程相应地就变成了各纸盒零件的拼接组合。

   异形纸盒CAD在软件中包含盒片库、盒片零件库及盒片零件编辑模块。盒片库中包含常见的盒片，盒片零件库中包含最常用的盒片零件。给出了异型盒最常用的盒片零件。而运用零件编辑模块则可以使用户创建新的零件或修改已存在的零件。盒片及盒片零件是参数化的，即构成盒片及盒片零件的集合参数能根据需要而自动地进行调整。如纸盒的长、宽、高尺寸；直线的长度、倾斜角度、圆弧的半径、起始角及终止角参数等等。

    使用Abnormal Carton设计异型纸盒最简单的方法是调用现有盒片库中的盒片，即输入纸盒的设计参数，如长、宽、高、纸厚等尺寸，就可以得到异型盒盒片设计图。如果现有的盒片图不能满足设计的要求，设计者还可以调用零件库中的零件通过拼合技术拼合成新的盒片图，并将其存储到盒片库中；若所需盒片零件零件库中没有，也不能由已有的盒片零件拼成，设计者也可以设计自己需要的盒片零件并将其存储到盒片零件库中。设计过程中，盒片零件的选择与拼合等，是通过人机交互来实现的。

2. 拼合技术
    拼合技术的基本思想是用简单的有规则形状的几何体拼合成复杂的物体。拼合算法因各系统所选用的实体表示法和数据结构的不同而有很大差异。从拓扑学的角度看，拼合运算就是对参与运算物体的点分类，找出构成运算结果的点集。异型盒盒片是平面图形，相对于三维实体造型要简单一些。

3. 盒片零件
    1) 盒片零件的构成与划分
    盒片零件是由一条条边围成的封闭平面图形，组成盒片零件的线可分为边界线和非边界线，边界线又分为可连接边和非可连接边。所有的边界线组成盒片零件的封闭外边界，只有可连接边才可以被两个盒片零件所共有，形成两个盒片零件的连接部分。在盒片零件未连入盒片中时，其周边是单实线，代表轮廓裁切线；接入盒片后，两个盒片零件的共用边与实际盒片中的压痕线相对应。可以把纸盒每一个独立的面分成一个盒片零件，盒片拆分成盒片零件的基本原则是成盒后的每个独立的平面拆分成一个盒片零件，对于某些在结构上有密切关系的两个或多个面，也可以将其合成一个盒片零件加以考虑。

    2) 盒片零件的拼合
    由盒片零件拼合成盒片时，仅仅确定某盒片零件某边与其它盒片零件的某边是相连的，并不能唯一确定盒片的图形，必须对盒片零件进行变换，确定其相对位置等。只要确定第一个零件，以后的各零件被选中后，依次确定其是否需要进行变换及后连入盒片的零件边的终点与其所连边的起点之间的距离，最后就能唯一确定组成的盒片图。

    本文所做得盒片和盒片零件是参数化的，用户可以根据实际需要对盒片及盒片零件的参数进行调整。将拼合技术应用在异型盒结构CAD设计系统中，用户不但可以根据需要将拼合好的盒片存储到盒片库中，而且也可以直接调用盒片库中的盒片，对其进行修改。采用盒片零件拼合成盒片的设计方法，不但降低了异型盒设计的复杂性，可以单独处理成盒后的每一个盒面，为下一步对纸盒进行装潢设计创造了有利条件。