折叠纸盒结构的设计

包装结构设计报告包装结构设计指从科学原理出发，根据不同包装材料、不同包装容器的成型方式，以及包装容器各部分的不同要求，对包装的内、外构造所进行的设计。

从设计的目的上主要解决科学性与技术性；从设计的功能上主要体现容装性、保护性、方便性和“环境友好”性，同时与包装造型和装潢设计共同体现显示性和陈列性。

下面主要从纸盒类中的折叠纸盒和粘贴纸盒的结构设计中了解包装结构设计的基础知识。

一、折叠纸盒折叠纸盒可以按成型方式分为管式、盘式、管盘式和非管非盘式等几大类。

（一）管式折叠纸盒①管式折叠纸盒的盒盖结构盒盖是商品内装物进出的门户，其结构必须便于内装物的装填且装入后不易自开，从而起到保护作用，而在使用中又便于消费者开启。

a.插入式插入式盒盖折叠纸盒盒盖由三部分组成：一个盖板和两个防尘襟片。

封盖时盖板插入襟片插入盒体，通过纸板之间的摩擦力进行封合，可以包装家庭日用品、医药品等，一便于消费者购买前开启观察，二便于多次取用。

b.锁口式这种盒盖结构是主盖板的锁舌或锁舌群插入相对盖板的锁孔内。

特点是封口牢固可靠，开启稍嫌不便。

c.插锁式插入与锁口相结合。

d.正揿封口式正揿封口式结构是在纸盒盒体上进行折线或弧线的压痕，利用纸板本身的挺度和强度，揿下盖板来实现封口。

其特点是包装操作简便，节省纸板，并可设计出许多别具风格的纸盒造型，但仅限装小型轻量内装物。

e.粘盒封口式粘合封口式盒盖是将盒盖的主盖板与其余三块襟片粘合。

有两种粘合方式，双条涂胶和单条涂胶。

f.显开痕盖显开痕盖即盒盖开启后不能恢复原状且留下明显痕迹，以引起经销商和消费者警惕。

g.翻盖式h.花形锁这是一种特殊锁口形式，它可以通过连续顺次折叠盒盖盖片使其组成造型优美的图案，又称连续摇翼窝进式。

花形装饰性较强，可用于礼品包装，缺点是组装稍显麻烦。

②管式折叠纸盒的盒底结构纸盒盒底主要承受内装物的重量，也受压力、振动、跌落等环境的影响。

同时，如果盒底结构过于复杂，将造成包装结构复杂或包装速度降低，而手工组装又耗时耗力。

第三节盘式折叠纸盒一、盘式折叠纸盒１、盘式折叠纸盒根据成型特点，盘式折叠纸盒是由一页纸板四周以直角或斜角折叠成主要盒型，有时在角隅处进行锁合或粘合，盒底上几乎无结构变化，主要的结构变化在盒体位置。

适合于包装鞋帽、服装、食品和礼品。

２、盘式折叠纸盒的旋转性成型时角隅相邻的各个盒板围绕一个点进行旋转，这个点就是盒底平面的各个顶点。

Ａ成型角：盘式折叠纸盒盒底相邻两边所构成的角度为Ａ成型角，用α表示。

Ｂ成型角：盘式折叠纸盒盒体体板的交线与盒底边线所构成的角度为Ｂ成型角，用１γ、２γ……表示。

旋转角：盘式折叠纸盒在平面展开图上，相邻两体板（边板和端板）所构成的角度为旋转角，用β表示。

托盘式瓦楞纸盒，主要用于果蔬包装，其特点是上下层堆码时互相锁口，因而稳定性好。

二、盘式折叠纸盒的成型方式１、组装①盒端对折组装②非粘合式简单盒角与盒端对折组装２、锁合①锁合方式②锁口结构３、粘合式简单盒角三、盘式折叠纸盒的盒盖结构１、罩盖式罩盖式的盒体盒盖是两个独立的盘型结构，盒盖的长度与宽度尺寸比盒体略大一些。

①天罩地式：ＨＨ＋≥②帽盖式：ＨＨ＋＜③对口盖式：１ＨＨＨ＋＝＋（其中１Ｈ为纸盒全高）２、摇盖式３、插别式４、正揿封口式５、抽屉盖式６、锁口式四、盘式折叠纸盒的平分角设计１、粘合式或非粘合式简单盒角都是在盘式盒的角隅处进行平分角处理。

２、方向转变折叠纸盒的某一部分需要通过对折的角平分线，实现该部分结构方向的转变。

３、盘式自动折叠纸盒成型后可以折叠成平板状，使用时只要张开盒体，纸盒自动恢复成型。

①毕尔斯（Ｂｅｅｒｓ）式折叠纸盒分为内折式与外折式两种，不论是肉折式还是外折式，折叠线都将Ｂ成型角平分。

②布莱特伍兹（Ｂｒｉｇｈｔｗｏｏｄｓ）式折叠纸盒③前向自动折叠纸盒不论向内还是向外平折，如果角隅处的α、１γ、２γ均为９０°，则对折线与盒底的角度为４５°，即该角为Ｂ成型角１γ的平分角。

④ＴＬＩＣ。

第三公式——内折叠角求解公式⑤ＴＬＩＣ第四公式——外折叠角求解公式五、叠纸包装盒第四节管盘式折叠纸盒一、管盘式折叠纸盒传统异型盒，不论是管式或盘式，在其角隅处的任一个旋转点上。

折叠纸盒结构设计及CAD包装工程一PACKAGINGENGINEE折叠纸盒结构设计及CAD(陕西机械学院西安710048)89.己[捕婪】:简述了国内外纸盒设计的现状与发展趋势,修正了纸盒盒片结构尺寸的计算式.提出了腔帖式插入式,锁底式折叠纸盒的设计原则;编写了折叠纸盒结构ZHCAD软件及盒片图形库,可方便地选择,组台,设计纸盒结构盒片图.优化排科绘制模切排料图.印版,背衬加工轮廓图,保证了精度.为纸盘cAM提供了必要条件?而且便于实现纸盒包装自动化?L/关■词:折叠纸盒结构设计CAD/CAM/CIM1国内外现状与发展趋势近年来,工程技术领域中发展最迅速,最引人注目的计算机辅助设计(CAD),计算机辅助制造(CAM)技术巳成为工业生产现代化的重要标志.美国,日术,德国等工业先进国家巳经l从CAD/CAM进入柔性制造系统(FM8)及计算机集成生产系统(CIM)的研究阶段,在有些工业部门巳开始推广应用.图1—1表示了CIM与CAD,CAM,销售,质量控制及管理之间的关系.CAp.裳由于其它行业的促进作用及手工业的巨大波动,加之运输工作量的不断增加,手工包装的速度和精度远远不能满足市场需求.因此,发展包装CAD/CAM的迫切性越来越犬.为了提高纸盒的模切精度和效益,美国的ATLA88TEELRULEDIE公司,首先为激光技术引入摸版的切割,并于1970年成功地研制了"激光切割模版系统",1971年德国的MARBACH公司也成功地研制了欧卅【第一台"激光切割专用设备.1981年,德国的ELCEDE,DO88MANN等公司也先后开发了包装纸盒CAD/CAM系统,其中,EDELMANN药品折叠纸盒包装公司开发的CAD/CAM系统}优化了生产流水线,并为印版工序提供轮廓图,保证了印刷模切的一致性,太t大提高了包装产品的精度.1985年MARBACH公司又成动地研制了"人机会话型——包装纸盒CAD系统,使激光模切按术得到了有效地推广和应用.在l986年的印刷纸张博览会(Drupa)上,德国的L氍8公司所展示的"纸图1—1CIM系统构成示意图收稿日期}1992—11—11 %R许文才折叠纸盘结构设计及CAD盒样品切割仪",引起了极大的关注,成为当时包装纸盒CAD/CAM的典型产品,计算机辅助设计之后,经"切割仪压痕,藏切,可迅速为用户提供高质量的纸盒样品, 躏时为印刷工序提供图形软片.同年ERPA 公司研制了包装纸盒立体图CAD系统,在屏幕上显示纸盘的展开,闭台过程,井能从各个角度对设计的纸盒进行观察,为用户选择纸盒形状提供了方便.到目前为止,国外已推出T数百种一包装纸盒(纸箱)CAD/CAM系统软件,市场上比较流行的有:ELCEDE, KRUSE,CAPE,ERPA,MARBACH,SERVO,OVATION,BACH?ER,CSG,KONGSBERG等.利用计算机可迅速绘制印耐背衬加工轮廓图,盒片排料棋切图.井用计算雕刻背衬,激光切割模版,实现了纸盒样品的CAM,满足r纸盒包装自动化(给料,开盒,装填,封闭)目条件.我国一些f究单位和企业在包装GAD/ CAM技术的研制与开发方面,已做出了成绩.如上海玩具研究所研制的"ZSFCAD系统,天津上海激光研究所开发的"激光切割模版系统".目前大多数中,小型纸盒厂仍采用手工绘制印刷,背衬加工轮睇圈,盒片模切排科图,手i锯切(或半机械加32)模版,雕刻背衬,周期长,效率低,雎以保证尺寸精度,盒杯成型不精美,直接影响了商品的销售及市场竞争力.加之在设计纸盒结构"既无标准,又无没计依据,结构参数不台理,糊盒时易出现废品,更谈不上纸盒包装自动化.由此可见,很有必要探讨纸盒结构参数的设计原则,开发推广多种形式,多种功能的纸盒CAD/CAM系统,促进产品的更新换代,以提高市场竞争力.2盒片加工尺寸计算式的修正设计纸盒盒片结构尺寸时,首先应按照产品的外形尺寸和纸板厚度求出符台运输包装尺寸规格的纸盒外形尺寸,然后根据纸板的压瘫宽度(或折叠弯曲尺寸),计算出盒片的主要加工尺寸.现以最简单的盒体为例加以说明.如煳2一l所示:,占,(日)为盒套的内径尺寸I,占,(日)为盒套的外形尺寸I,占,(日)为盒套的加工尺寸.我国目前使用如下公式计算盒片尺寸:r+26+{占一B+2d+K,(2—1)L日一日+26+,式中,6为纸板厚度,伪加工余置.由图可明显看出,此式中除<,外,占>占,(日>H,)是不台理的,影响了纸盒的设计/制造精度.因此必须进行修正.从图2-1申可看出,纸盒的外形尺寸应为:.:+36(忽略粘结边腔的厚度){,_占+26(2-2)每一折叠弯曲处的压痕宽度;6+K,由此可得盒片的加工尺寸:,=十+I=+26+K)B=丑:+2,=B++K,lAz=A+=;++^,L占:≤B～6A2B一^.B2F图2-1盒套模切尺_r,包装工程PACKAGINGENGINEERING"V oI.14№21993 同样有盒盖,盘底时应有:,HH:+2a{(2-3-2),HH+6+K古并式(2—3—1),(2—3—2)后并修正为:,+2d十KlB=B:+6+KH一日+6十(2—3)IBz≤B一6,2=-4—6显然,纸盒的外形尺寸小于盒片的加工尺寸,即:f<{B<B(2—4)IH<H,从国外纸盒行业来看,所采用的计算式fA=A+1.5d{B—B+6(2-5)tH=H+6中也存在关系式<.B<B,H<H.计算式(2--~),既符合蚝盒结构尺寸关系,又考虑了盒片的加工模切余盈.经某纸盒厂验证,币仅能提高盒片的加工精度,降低自动蝴盒的废品率,而且有利于纸盒包装固a)脏牯式自动化.为了克分利用纸箱及运输:[具赞箱的堆码空间,降低运输成本,在计算机辅助计纸盒外形尺寸时,还要依据标准纸箱和货箱的内径尺'寸调正纸盒的主要结构尺寸,以得到最佳的装载堆码方案.也可在产品的形体设计阶段,用CAD软件模拟设计纸盒尺寸,任不影响产品功能的前提下协调产品形体尺寸与纸盒(箱)尺寸之间的关系,以降低产品的包装和运输成本.3折叠纸盒的盒片结构设计印有商标图案的薄纸板经高速模切机裁切,压痕,自动糊盘机折叠,粘边后形成一种韧性的折叠纸盒.其最大特点是以折叠状盒片储存供货,因而犬大节省了仓储空问和运费}也适台于自动包装,使用时可在自动包装机上完成开盒成形,装填.封口等工序}同时,也便于销售和陈列,印刷适碰性强,有利于商品的宣传和推销}具有易于加工,成本低b生产效率高等优点,被广泛应用于食品,药品,玩具及日用百货的包装.就拿美国来说,1.990年仅折叠纸盒总b)插^代e】自薪式(锁1毵式)图3—1折叠纸盘曲基本封口式许文才折叠纸盘结构设计及CAD产值超过了46亿美元,据估计到1995年,总产值可望接近60亿美元.折叠纸盘的结构形式很多,从封口的结构形式可分为胶粘式,插入式插叉式插缝式,及自折镇底式折叠纸盒,如图3-1所示.下面以插入式盒盖和自折锁底式盒底为例说明纸盒盒片的结构设计原则.(1)插入式盒盖(底)的设计:盒盖的主要结构尺寸有盒盖宽插舌深,'防尘侧盖长度g和紧固边高如图3_2所示.①为了便于插入,盒盖宽8应夺于盒片尺寸B,即口<B:通常取g=日一d.②盒盖插舌深,应先按B值大小选取,然后根据值大小加以适当修正.当日≤16ram时,取,=10,当l6<B~30mm 时,取,=12,当3O<B~3Bmm时,取,=14,当>36ram时,取,=18,当100<≤300时,取,=,+(s-,-,8)j>$00时,取,=30.③防尘侧盖长度g原则上应小于A/2即可,为了优化排列盒片摸切图应取g=(口+,+x1)/2.对于反搭口插入式折叠纸盒,可以实现排列废料最少的模切排料图,如图4-3所示.裁切样品时,既省时省料,又可减少切刀的磨损.④紧固边高的大小与尺寸有关,值愈大剐自应选犬些.(值范围s一8mm).@为了满足自动包装帆的要求,设计插舌时,应使其两边为过渡圆弧状,以避免装填商品时损坏商品.插舌圆弧半径为(,+2),插舌的主要形式有四种,如图3—3所示.⑩为了避免商品在流通过程中遗露,或未经允许,被他人随便开盒等现象,在设JI...'一-,--l抖一一M2\{口IiI★lI『Jii?yI—一^2～一I.一—_.一L一一B2——?B —i1.fJ}广]!f图3-2折叠纸盒盒片碧构图图3—3插舌的主要结构形式●l屯l装工程P.NG旦INEIN—GV oI-110..…一9,3 计插盖(底)时,最好在结构上作一些改进,即带有"自锁扣装置.对于微型纸盒(≤t8mm),职=4,对于中型纸盒职=5—6,对于稍大的纸盒(>150ram),取=10ram.锁扣高度4mm}锁扣留量VI=0.7一1.2,插肩缩进量如=d十0.2.①由于普通侧盖闭合后压痕线附近易出现凸包,造成开盒难,闭盒难,不便于自动机包装.为了避免这些现象,可设计带有槽口装置的侧盖结构.ⅢI=2.5,m2=4—6ram)"=4ram.(2)盒体尺寸计算:纸盒的内径尺寸(,B:,H)取决于商品的外形尺寸,而盒体结构尺寸又取决于纸盒内径尺寸,纸板厚度d以及加工崇量.即:,A=A:十2d十IB=B+d十H=日十6十I=A--~,B:≤B一6充填量l—d.粘结边宽c主要取决于纸板厚度6.即:,10当d≤0.55c一(12当0.55<d≤0.75当d>0.7对于比较大的纸盒,当十B>250ram,且C<12ram时,应取C一12.(3)盒底结构尺寸的设计:①如图3-2所示的盒底结构尺寸应由下式求得:fl=A/2JD=(+1一I)/21日F一0.6B+8HL=0.1B+D+6≤/2@如图3-4所示的锁底结构尺寸,应由下式计算:rHF=0eB+8ts:1524折叠纸盒结构CAD软件功能一个完善的CAD系统应具有下基本功能:a).快速计算,生成图形,b).存储大量程序和数据信息,并可实现快速检索I c).有人机交互通讯的操作功能Jd).输入图形的形状尺寸.设计参数的手段}e).输出数据信息及图形.依据上述营本要求,我们编制了折叠纸盒结构计算机辅助设计软件ZHCAD. (1)盒片结构形式的选择:通过调用标准纸盒盒片图形库,用户可以菜单方式选择符合自己要求的盒片结构形式然后输入盒体尺寸长,宽,高和纸板厚度后,可立即显示或打印盒片结构图,也可在指定的幅面尺寸上进行优化排料,输出盒片模切排料图.(2)自由设计:利用软件的基本图形命令设计任意形状的纸盒结构,便于发挥设计者的创造性,开发新颖的纸盒结构.首先应按前面的设计原2圈3纸盒的锁底结构一～～..一一兰塑一妻聱曼一一一一一一～则,求出盘片各个尺寸,其次职方向和方向的各摸切边及压痕边的坐标变量为L和lyi,并写珀相应的关系式,然后设计.绘制盒片图(0j变形设计:从标准图形库中调出相应的结构图形,调整或改变主要参数(,,)和局部尺寸,取迅速得到改进后的盒片缩构图. (4)组台设计:从盒片图形库串选择理想的盒盖,盎底与盒体拚接,组合新的纸盒结构.(5)放缩功能:\—日/:5的I图4-1局部结构的放大G470利用比例命令菜单对整个圆j爹竣局部图形进行放大,缩小-以便清晰观察其细静结构.如图4一!所示.(6)优化排料:台理进行盒片摸切排料,不仗能节省纸板原料,还能减少不必要的重复模仞,缩短加lf:时间,延长机器寿命.如图4-2所示的盒片结构尺寸,ft254.90,2—158.60,j.=90.80-在幅面尺寸为780×54,0的薄纸扳上排料?(取印刷25490——————.——.—.—一一广.\厂]lU营1.....一』———,匿4-2盘片结构尺寸圈4-3播^式盒片排料方案色鬃】焉J童包装工程PACKAGINGENGINEERINGV oI.14№2199395 咬口12ram).(a)若上下排不重叠,排数只有9个,所占面积为:3lX3l2=764.7x4758.(b)若上下排完全重叠,但币相交,(即排料间隙为0)在g=(口+,+)/2条件下,排科数可达15个,如图4—3所示,所占面积为2,11X(4L+2)一764.7X521.8纸板利用率为:(764.7X521.8)/(780X54O)一94.7呖由此可知,方案b)比a)多排料6个, 即相当于纸板利用率提高了f15—9/9=6667%在一定纸板幅面上排科,方式不同,排到个数也不…样,如图4一{所示:采用形式a),d)可排9个采用b),c)形式排料,最多只能排6个盒片.设计盅片排料时,只要输入纸板檀面尺寸和排料间隙,便可迅速显示输出优化排料方案,排料个数,纸板利用率以及有关设计参数.图4.4自折锁底式盒片排料方案5结束语:利用计算机设计纸盒盒片结构,绘制印版,背衬加工轮廓图,模切排料图,既缩短了周期,又保证了精度,并为纸盒的计算机辅助制造提供了必要条件,而且便于实现纸睁包装自动化.本文所研制的ZHCAD软件,使用简单方便,用户既能迅速选择最佳盒片结tO,优化排料方案,又能进行自由,变形组合设计任意结构形式的盒片模切图.●考文献(略)许文才折叠纸盒结构设计及CAD TheStructuralDesignandCADofFoldedCartonXuWencai(ShanxiMachineryInstitute)ThispaperfflvJews/hestatusofthecRrtondesignbothathomeandabroadand itstendencyinfuture. Thenitmodifiesthecomputingformulaforthesize—struetureofunfoldedbox.givesothedesignprincipleoftheglueclosestyle.insertclosestyle andautomaticfoldbottomelosostyle.Andfinally.thesoftwareCADandpackTWO- DIMENSIONALDRAWINGhasbeengivengeywords:foldedcarton,structuraldesign,CAD/CAM/CIM水溶性农药包装薄膜L//英国帕拉格安公司生产了一种能在水中溶解的新型聚乙烯薄膜.巳被用作准确定量的农药在兑水使用前的包装.这种包装薄膜无毒无害,能抗静电可用热封台还能着色和印上花纹图案甚至使其带上香味.它为一次性使用物品可以非常有散地保证包装内_柏气体不外溢,并能抵抗各种化学农药的腐蚀.几天内完全降解的生物包装材料牵惠萍译英国巴泰菜公司研翩成一种新型的能完全辟解的生物包装材料.这种包装材料的主要原料是淀粉,它在正常的干燥条件下不会分解.但是在水里或潮湿的土壤中微生物在几天内就把它分解成二氧化碳和承新材料适明,柔软,很容易制成所需要的包装形状.在包装行业具有广泛的用途.更正李惠萍译《包装工程》1992年革6新.目次中.武器维修器材包装系列研究(9)——包装尺寸…"李宪栋王福泰等应为.武器维修器材包装系列研究(6)——包装尺寸……王福泰杨连喜等,274页276页278页书履中.李宪檐等,应为:王福泰等;299页1992年包装工程总目次,武器维修器材包装系列研究中(6)——包装尺寸"李宪栋等应为;(6)——包装尺寸……王福泰等.●,包麓薯舞|I。