饮料瓶的三维结构设计

华中科技大学文华学院毕业设计（论文）饮料瓶的三维结构设计学生姓名：徐某某学号：********** 学部（系）：机械与电气工程学部专业年级： 09机械设计制造与制造指导教师：韩某某职称或学位：讲师2012年 5 月 20 日目录摘要 (I)关键词 (I)Abstract ......................................................................................................................................................... I I Key words ...................................................................................................................................................... I I 1绪论 .. (1)1.1Pro/e的发展前景 (1)1.2设计饮料瓶的目的和意义 (3)2 三维造型设计 (5)2.1设计饮料瓶的方法比较以及遇到的难点 (5)2.1.1学Pro/e需要的基础 (5)2.2 设计过程 (9)2.2.1饮料瓶设计 (9)2.3 本节小结 (13)3 二维工程图的创建 (14)3.1 设计概述 (14)3.2 设计流程 (14)3.3 本节小结 (15)结论 (16)参考文献 (17)致谢 (18)饮料瓶的三维结构设计摘要本次三维设计使用的是PROE软件，PRO/E作为全世界最普及的3D CAD/CAM系统．被广泛应用于电子、机械、模具、工业设计、汽车、机车、自行车、航天、家电、玩具等各行业。

本文利用PROE进行饮料瓶的三维结构设计，这个模型必须使用曲面造型才能完成设计任务，在日常的模具产品设计中，曲面设计也是必不可少的。

三个圆
圆心
半径
（0 ，0 ，195） 57
（0 ，0，115） 45
（0 ，0 ，35） 57
1通过点
象限点
2点构造 器
调用“曲线”中 的“样条”创建
样条曲线
调用 “曲面”
中的 “通过 曲线网 格”， 创建瓶
身
每选择一次线串， 按中间滚轮 三个圆为主线串
样条为交 叉线串
拉伸
顶部
参数
的圆，
生成
You Know, The More Powerful You Will Be
谢谢大家
荣幸这一路，与你同行
It'S An Honor To Walk With You All The Way
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
边界对象 修剪结果
调用“特征操作”中的“缝合”功能，对生 成的两个片体进行缝合
边倒圆，半径为3
点击菜 单“编 辑”中 的“移 动对 象”， 进行曲 面旋转 操作， 生成瓶 底曲面
移动对象 运动“角度 ” 角度72
矢量Z轴 复制，副本4
移动结果
调用“曲线” 工具栏中的 “基本曲线” 功能，选择 “圆”创建
创建图形
脊线
引导线
调用“特征”中 的“抽取几何体” 功能抽取螺旋面
调用“曲面 ” 中的 “修剪片 体 ”进行片体
修剪
目标片体
边界对象
选择螺旋体， 单击右键，选 择“隐藏”， 隐藏螺旋体
调用“曲面 ” 中的 “修剪片 体 ”进行片体
修剪
边界对象
目标片体
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More

产品结构组成作业七1﹑分析饮料瓶的结构设计(容积、瓶盖、螺纹等）饮料瓶结构设计的意义:饮料瓶的携带，这点近年有了很大的改善，一般2L以上的饮料瓶都采用了提手或手柄的形式,方便携带。

对于500-600ML的饮料瓶应该说从手握手感角度评价，做的还不错。

但是，饮料瓶的轻量化，正在让这一用户体验变差，现在，有些过薄的饮料瓶握起来就会发软。

饮料瓶的容量设置的合理性。

饮料瓶更多的是在人们外出时被使用，因此，要根据实际情况来设计饮料瓶容量,应该说经过多年的发展，国内的饮料瓶容量是很合理的。

饮料瓶的个性化设计，首先是瓶盖的个性化设计，重量更轻、密封效果更好、功能更多、更吸引眼球都是个性化瓶盖的设计追求。

饮料瓶的个性化设计，还可以从材料的合理选用、造型的独特设计以及更多新功能的开发等方面展开。

饮料瓶的个性化设计,更离不开与包装内容物-饮料的本身特性的相映成趣，更不能忽略使用的便利性和功能性。

特别是在“可持续发展”“健康的生活方式”逐渐成为共识的今天,健康的饮品、环保的包装已成为消费者的共同选择,材料的环保性、包装的轻量化也逐渐成为一种时尚和设计趋势.饮料瓶的组成：饮料瓶是由几个部分组装而成,在设计时应该考虑对主体、瓶底、瓶口分别进行设计并且各个部分装配的位置尺寸应该相符合以保证可以成型。

下面对其进行结构分析。

（主要是针对可口可乐瓶)①塑料原材料的选用：在饮料包装中,聚酯瓶应用最为成功的是碳酸软饮料（CSD）,如可乐、雪碧等，PET瓶具有外观漂亮、设计灵活、强度高。

密封和可靠的卫生性，使聚酯瓶成为CSD理想的包装容器，是迄今CSD饮料唯一广泛采用的塑料容器。

因此我们选择PET材料。

•PET瓶以其优越的性能、较为低廉的成本及对环境保护的适应性，在和其他包装材料（玻璃、马口铁、PE、PVC等)瓶类的竞争中得到了迅速发展，但其耐热性不高、阻气性欠佳局限了其在热灌装和要求气密性高的场合应用，并引起人们高度重视.在提高改进其性能的过程中，聚酯包装将获得新的发展.②容积的确定:药品类600mL以下，食品类1L以内，啤酒1。

《可乐瓶底部分的设计》项目教学设计方案一、UG曲面造型教学内容分析CAD/ UG三维快速设计入门第四章曲面造型必修模块（清华大学出版社）主要描述了曲面造型的原理，曲面造型的绘制方法和规律等。

曲面造型是模具设计重要内容之一，对于设计造型复杂的产品具有重要的作用，UG丰富的曲面造型方法，广泛应用于高级曲面的设计，例子汽车、家电产品的表面等。

学生通过本节的学习，掌握“能绘制简单的曲面”的知识和技能，进一步掌握比较复杂曲面造型绘制，从而培养解决实际问题的能力和复杂产品设计能力，同时本节内容也是后续知识“UG数控加工（多轴加工）应用”的基础。

二、教学对象分析通过前面章节的学习，学生能够较熟练地进行曲面造型建模，感知和体验曲面构成过程。

从学生的基础知识和技能出发，按照直观感知、操作确认、思维成型的认识过程展开，建构UG曲面建模的知识体系。

三、教学目标及分析1.知识目标：（1）理解曲面造型的基本概念和方法；（2）掌握直纹面、曲线组曲面、网格曲面、扫掠曲面、截面体曲面方法、特性及曲面成型原理和规律。

2.能力目标：（1）掌握基本曲面的绘制；（2）学会构成曲面曲线的方法和技能。

（3）掌握高级曲面建模方法和技能3.感受技术兴趣和学习态度：（1）感受UG集成技术的作用；（2）养成细致、严谨的态度。

4、教学重点：（1）掌握曲面建模原理和规律；（2）掌握曲面的编辑和曲面曲线分析。

5、教学难点：（1）高级曲面建模，曲面曲线分析。

四、教学准备利用电子教案，多媒体曲面建模演示，精选工业产品曲面模型范例。

五、教学运用在本节的教学中，将采用“主导—主体”的设计模式，引导学生进行自主探究、知识建构和能力拓展。

总体教学流程为：按"了解、熟悉、掌握、"三个层次要求,上机实验内容按"熟练，学会，了解， "三个层次要求，通过“感性认识—要领掌握—应用提高—练习强化，以实例与功能讲解相结合的形式，引导学生从入门到提高，掌握构建曲面建模原理与方法。

3.冷料穴的设计：冷料 穴的作用是储藏流道前 锋冷料，以免影响塑件 质量。如右图
4.分流道浇口：应选用 点浇口，浇口不能过大 否则会在塑件上产生疤 痕，也不能过小，会使 材料发热变质，如右图
பைடு நூலகம்-6-
冷料穴
绿线处为所设的 隐藏式的浇口
红线处为阶 梯分型面
分流道浇口设计 蚌埠学院2013届本科毕业答辩
-12蚌埠学院2013届本科毕业答辩
总结
1.本次设计的注射模具一般用来生产塑件的外表面不 允许留下印痕的瓶盖，该设计的模具结构简单 。采 用齿条齿轮自动脱螺纹机构，该机构能实现产品的 自动化，但生产效率较低。
2.此次设计的遗憾是没有设计矿泉水瓶盖的防伪圈， 在以后的设计中会继续钻研。
-13蚌埠学院2013届本科毕业答辩
3.进行锁模力和开模行程的校核。
-4蚌埠学院2013届本科毕业答辩
3.2 浇注系统的设计
1.主流道的设计：应从 锥角，内壁粗糙度，喷 嘴球半径，主流道长度 几个方面去考虑，如右
2.分流道的设计：采用 半圆形截面的流道，并 且采用平衡式布置的方 式，如右
-5-
浇口套
分流道与型腔布置方式 蚌埠学院2013届本科毕业答辩
-2蚌埠学院2013届本科毕业答辩
2 塑件的二维及三维图
矿泉水瓶盖三维结构实体图 矿泉水瓶盖三维结构概念图
-3蚌埠学院2013届本科毕业答辩
3.1 塑件分析和材料设备的选择
1.此次设计我们首先应选择合适的材料，综合力学性能， 材料的价格，我们选择聚丙烯。
2.然后进行注塑设备的选择，根据计算出的塑件的体积得 到最大注射量，确定注塑机的型号，再根据注塑机的锁模 力确定型腔的数目，取型腔数目为二。

基于UG的饮料瓶中空吹塑模具设计在饮料行业中，饮料瓶中空吹塑模具是生产饮料瓶的关键设备。

本文将介绍基于UG软件的饮料瓶中空吹塑模具设计过程，包括模具外形设计、模具结构设计、模具零件设计以及模具加工制造。

一、模具外形设计模具外形设计是模具设计的第一步，主要包括根据产品需求确定模具外形大小和形状，以及确定模具的开模方式和结构。

在UG软件中，可以使用三维建模工具创建模具的三维外形，并进行参数化设计，以便于随时修改模具的尺寸和形状。

在进行模具外形设计时，需要考虑到饮料瓶的形状和大小，以及模具的开模方式。

一般来说，饮料瓶中空吹塑模具采用分体式结构，即由几个可拆卸的模具零件组成，方便进行模具的组装和调整。

在模具外形设计中，需要确定模具的分体结构和每个模具零件的位置和尺寸。

模具结构设计是模具设计的核心部分，包括模具的开模方式、模具的膛线和引线设计、模具的冷却系统设计等。

在UG软件中，可以使用模具设计模块进行模具结构设计，并进行模具结构动态仿真和优化。

模具结构设计还包括模具的膛线和引线设计。

膛线是模具中饮料瓶的空腔形状，一般采用螺旋形状，以便于塑料在吹塑过程中均匀流动。

引线是模具中饮料瓶的连接部分，用于将预吹成型的饮料瓶和真空吸塑模具连接起来。

模具结构设计中还需要考虑到模具的冷却系统设计。

在饮料瓶中空吹塑过程中，塑料瓶壁需要快速冷却，以便于形成均匀的壁厚和表面光滑。

在模具结构设计中，需要合理布置模具的冷却通道，以提高冷却效果和降低生产成本。

在进行模具零件设计时，需要根据模具结构设计要求，分别设计分模板、活动模板、导柱和导套等零件。

分模板是模具中分离饮料瓶的部分，需要与产品配合精度和开模力分布；活动模板是模具中与饮料瓶进行吹塑的部分，需要和分模板配合精度和饮料瓶形状相适应；导柱和导套是模具中引导和定位饮料瓶的部分，需要和活动模板配合精度和引线位置相适应。

四、模具加工制造模具加工制造是模具设计的最后一步，主要包括模具零件的加工和装配。

3Dmax矿泉水维体瓶制作过程
制作步骤：
1、在前视图绘制如图曲线
2、使用节点编辑，大概效果如下
3、在中间的段等分为18，如
4、选择其中的节点相隔一个或者两个中，并向内移动适合的距离，大概效果如：
5、然后给该曲线增加“Lathe”，然后点击右边命令面板下方的“Min”，设定参数选项及效果如图：
所示：
8、再配置一个贴图材质作为标签，用以上方法选中瓶子中间，将该材质赋予给它，并增加”UVW Map”效果如下：
3Dmax矿泉水维体瓶制作过程、加入渐变背景
3Dmax矿泉水维体瓶制作过程初步渲染效果如
配置一个木纹材质，并在“Reflection”加入“Flat Mirror”，并赋予底板，参数及效果如：
3Dmax矿泉水维体瓶制作过程再次渲染效果如：
接下来给场景加上简单的灯光效果。

在场景中加入“灯光1”“灯光2”两个泛光灯和一个聚光灯“灯光3”。

位置如图：
“灯光1”参数如下
“灯光2”参数如下
“灯光3”参数如下：。

今天给大家带来的是3dmax制作饮料瓶的教程首先看看模型的效果图，如图1。

图12. 模型分析：仔细观察图1中三个模型，前两个饮料瓶子除了瓶身有一点小变形多，其它的地方还是相同的。

而最后一个模型与前者的不同在于瓶身造形上和上半部分的弧度变化的不同。

这样分析下来，可以把饮料瓶子的身体分出来制作，由于这个对象符合《重复归一》法的制作。

我们首先制作模型“1”的瓶身造型。

3. 首先创建【plane】面，并使用多边形修改器，进行一个面的修改。

选择所有的面，执行右击【Inset】，把刚产生的面使用【Extrude】拉伸出第一个高度，取消其中两个面的选择，再次执行【Extrude】。

再通过点的调节，我们调节成需要的造型，便可以复制出其余的若干个对象了，其制作流程如图2所示。

图24. 继续对这个面的造型进行调节。

选择图3所示的点，使用【Scale】工具，进行对称方式的缩放。

使其达到合适于需要的效果。

最后光滑查看效果。

如图3所示。

图35. 选择刚制作出来的一个瓶身造型，进行“由一生N”的复制，再使N个对象，实现“由N合一”，把直线对象使用【Bend】弯曲，使直线成圆。

如图4所示。

图46. 进行瓶子底部的制作：把刚才由线成圆的对象，右击转换成多边形，选择边界转换成点，焊接起来，选择一头的边界，使用Shift配合着移动复制出一段合适的高度，并把这个口使用右击使用【Cap】封起来，选底面执行【Inset】插入一些面，并使用移动调节出一定的凹槽，选择底部边，插入两条边，用来制作槽子。

如图5所示。

图57. 选择底部的刚插入的边，执行【Scale】使两边分开到合适的位置，执行【Extrude】拉伸出这两个边的一定的槽度，把内部的边执行【Chamfer】切出公道的大小，再选择外边的上下两边，再次执行【Chamfer】切开。

如图6所示。

图68. 进行上半边部分的制作。

选择上半部分的边界，按住Shift配合【Move】工具进行复制，为了制作上半部的凹槽，连续先复制几段。

可乐瓶底的三维造型和数控仿真加工1.1 CAD/CAM制造的现代化随着模具制造的技能化逐步向科学化进展，原先依靠主模型和绘制图形制造物体模具的传统方法也逐步由CAD/CAM终端将数字描述物体形状转为加工轨迹的方法所取代。

用线路遥控加工过程则又将模具制造科学化的水平推向一个新高度。

回忆往常，在加工物体时，必须绘制相近的蓝图和冲件精确尺寸制造的主模型。

能够说模型是设计和制造模具的母型。

再用铸造方法制造模具时，第一必须置备物体的样件。

按照一定比例制成的模型称之为“靠模”，常被用作仿形加工中的母型，或作为现实铣床加工轨迹的辅助模型。

仿形铣床上的靠模指沿靠模轮廓形状移动，铣刀则按照靠模指的移动对模具材料进行铣削加工，仿出所需的模具型腔。

现在的加工方法的作用发生了全然性的变化。

由客户所提供的CAD数据生成铣刀的切削加工轨迹，自动缴纳高出物体的冲压模具和进行塑料板材模压成型和型腔模具。

尽管用这种新工艺能比以往方法更精确地加工出模具的两对合面，但关于压型还要进行试膜，并对试样进行测量。

通常由CAD数据正确地加工出模具的型腔表面，然后由防止磨损整块和其他零件与要紧型腔面向配合。

各种CAD/CAM软件能够关心工程师进行模具设计和生成CNC铣床的刀具轨迹，还能够提供用于改进铸造品质的有限元分析和模具的热性能分析，实际上，任何客户的数据库都不易直截了当被输入，或者通过转换以后输入。

从而给客户提供了极大的方便。

CAM软件的选择及简介:在这次设计中我选择的是CAXA制造工程师软件，它是国内自主版权加工软件的代表，是北航海尔软件公司及北京航空航天大学科技实力的具体表达，是取代国外软件的最佳选择。

随着全球制造业向中国的转移，以及我国加入WTO，企业面临的将是一个全球化的市场与竞争。

为了能在猛烈的国际竞争中赢得先机，您需要一个能适应中国国情，而且能与国际先进技术接轨的创新三维设计软件，这确实是CAXA制造工程师。

CAXA多年来在CAD/CAM领域的体会积存及对国内五万家用户的了解相结合，使企业参与国际化竞争的必备工具。

目录1设计目标 (1)2椭球体 (1)3图层改名 (2)4新建图层 (3)5创建辅助基准面 (4)6修剪瓶身 (6)7瓶底变形 (6)8瓶底倒圆 (7)9球体切除 (8)10圆柱体瓶口 (9)11删除面 (9)12放样曲面 (10)13斑马线检测 (11)14抽壳 (12)15瓶口倒圆角 (12)16螺牙草图 (13)17瓶口螺纹 (13)18肩部草图 (15)19肩部旋转 (16)20肩部倒角 (16)21材质贴图 (17)22背景贴图 (17)1设计目标下图是本演示要完成最终效果图插图1-12椭球体椭球体中心在绝对零坐标上，尺寸为：X轴长度= 80Y轴长度= 50Z轴长度= 200插图2-1插图2-23图层改名把图层Layer0000改名为01-瓶身插图3-14新建图层新建图层02-辅助基准面，并激活该图层。

插图4-15创建辅助基准面偏移复制XY基准面，偏移距离分别为85和-60各做两个基准面，把他们放置在图层02-辅助基准面里。

双击图层02-辅助基准面，隐藏和显示图层中的辅助基准面，展示通过图层的关闭和开启来控制对象的隐藏和显示功能。

插图5-1插图5-26修剪瓶身使用平面2为修剪面修剪椭球体瓶身。

插图6-1插图6-27瓶底变形使用由指定点开始变形实体命令，凹进去3mm，影响为50。

插图7-1插图7-28瓶底倒圆倒圆3mm插图8-19球体切除以平面1 原点为插入点，球体直径为60mm。

插图9-1插图9-210圆柱体瓶口中心位置：平面1原点半径：15mm长度：30mm插图10-1插图10-211删除面把上面做的圆柱体地面和瓶身上面的球面删除掉。

插图11-1插图11-212放样曲面使用放样把圆柱体和瓶身连接在一起。

插图12-1 连续方式为相切即可。

插图12-213斑马线检测使用分型面进行斑马线的曲面检查。

插图13-114抽壳抽壳厚度为-1mm插图14-115瓶口倒圆角倒圆0.2mm插图15-116螺牙草图以工作平面XZ 为基准面创建螺牙草图，具体尺寸如下图。

第1章绪论1.1设计背景吹塑成型技术主要用于成型中空薄壁塑料制品，是第三大塑料成型技术。

在过去20年中，随着汽车、运动器材、交通运输、办公自动化设备、包装工业等新应用领域的发展，吹塑成型技术发展非常迅速。

而饮料行业在我国蓬勃发展，各饮料生产商在不断地生产各种饮料，丰富了整个饮品的消费市场。

其中，注-拉-吹成型的PET饮料瓶具有阻隔性好、耐腐蚀性强、机械性能高、呈透明状、可以多次回收再利用等优点，被大量应用于各种饮料产品的包装。

现阶段，国内70%的饮料包装中都是用PET材料作为载体的，PET瓶的年消耗量将近有上百亿只。

生产PET饮料瓶的工艺过程，必然涉及到模具的设计以及整个吹塑工艺过程的分析。

随着CAD/CAE/CAM计算机软件技术的快速发展，使得吹塑工艺过程变得更加专业化、高效化，无论是在提高生产率、保证产品质量方面，还是在降低成本、减轻劳动强度方面，较以往都有极大的优越性。

1.2设计目的及意义本次设计主要是利用CAD/CAE软件对PET饮料瓶进行三维实体设计、吹塑模具设计，并对其吹塑成型过程进行计算机动态模拟分析，其中涉及到利用CAD/CAE相关软件对基于垂直载荷性能的饮料瓶的结构优化设计，分析瓶坯在拉伸吹塑过程中的壁厚变化，对实际生产都有一定的现实意义。

同时自己也可以通过本科学习的相关模具设计知识以及一些计算机辅助软件的综合利用，对PET饮料瓶的结构及其吹塑成型过程有一个相对清晰的轮廓，为以后步入工厂打下坚实的的基础。

1.3设计主要内容本次设计主要内容包括以下三个方面：（1）PET饮料瓶的设计：主要包括塑料瓶口部、肩部、圆角、底部等的设计及相关参数选择，利用模拟软件（ANSYS Workbench）对瓶子施加垂直载荷进行模拟与对比分析，确定塑料瓶结构。

（2）瓶坯注射模具及吹塑模具设计：利用中空吹塑成型工艺的基本理论，确定分型面、型腔、排气系统、冷却系统以及成型工艺参数，完成注射模具及吹塑模具设计。

橙汁包装瓶的建模1 在上视基准面上建立正方形，并拉伸100mm，把瓶子大概的立体形状拉伸出来。

2 选择拉伸后实体四条边线倒圆角，半径10mm，这样瓶子拿在手上就没那么硌手了。

3 同样给下边线倒圆角，显得瓶子不会那么方方正正死板。

4 继续在上视基准面上画两条对角线，方便后续分割线的建立。

5 建立分割线，把刚刚建立的对角线草图投影到蓝色曲面上，选择刚刚建立的对角线草图，四个面选择四个蓝色面。

建立的分割线方便后续的曲线草图建立。

6 选择前视基准面，画样条线7 将上面建立的草图投影到红色的三个面上，选择投影曲线命令。

8 接下来进行扫描切除，扫描轮廓选择圆形轮廓，半径为3.5mm，扫描路径选择刚刚投影在前面的曲线。

9 选择切除后的曲线实体的两条边线倒1mm圆角。

10 将上面的生成的实体进行圆周阵列，方向选择底面或顶面，阵列特征选择扫描切除和边线圆角。

11 再进行线性阵列，圆形阵列可点击下三角形使用，方向随便选择一条竖线，阵列距离为10，阵列个数为7，勾选几何体阵列。

12 在瓶底建立正方形草图，并进行拔模拉伸切除，拔模角度为45度，生成一个向里的锥形空间。

并对锥形空间的边线倒圆角。

13 建立新基准面，以粉色面为基准，距离其30mm建立新基准面。

14 在新基准面上画圆，并进行放样操作，放样命令在拉伸命令出点击下拉三角形可找到，选择圆形边线和瓶顶边线进行放样。

15 选择刚刚那个圆形草图，拉伸20mm，拉伸完成后进行抽壳，选择蓝色面，抽壳厚度为0.5mm16 选择异形孔向导，画螺纹，边线选择蓝色线，偏移2mm，3圈，类型和尺寸见图片。

至此塑料瓶就画完了。

17 赋予PC塑料材质，查看下次给瓶子装上橙汁。

基于霍尔三维模型的产品包装设计模型研究以饮品ＰＥＴ瓶设计为例胡静怡摘㊀要:目的:在产品包装设计的过程中ꎬ综合考虑用户情感及使用体验ꎬ建立包装创新设计的系统设计方法ꎮ方法:依据系统工程的知识和理论ꎬ结合其中的霍尔三维结构模型ꎬ对一般轻工业产品的包装进行系统模型研究ꎬ其中包括包装设计系统的具体特征㊁设计特点和步骤ꎮ结论:文章将对一般产品的包装设计及后续评估进行有效的方法分析ꎬ以饮品ＰＥＴ的设计为例ꎬ将一般ＰＥＴ瓶的系统设计流程进行优化ꎬ为饮品ＰＥＴ瓶的设计流程提供系统工程的方法论依据ꎮ关键词:系统工程ꎻ霍尔三维结构ꎻＰＥＴ瓶设计一㊁包装设计的历史发展及现状(一)历史背景史学家们一般把包装的历史演变过程分为原始包装㊁古代包装㊁近代包装和现代包装四个时代ꎮ原始包装一般从旧石器时代开始ꎮ为了更加方便地运送㊁储存食物ꎬ远古时代的人们使用天然的材料来包装物品ꎬ制作为盛放与储存的器物ꎬ这样的包装是包装历史的萌芽ꎮ古代包装一般指新时期时代到工业革命前后ꎬ那个时间段人类开始进入中后期原始社会ꎬ畜牧业㊁农业逐渐变得有所区分ꎮ人们的社会分工产生了原始交换ꎬ商品的包装由此产生ꎬ人们不仅利用直接的自然资源制作包装ꎬ还开始使用木材㊁陶㊁金属等作为包装物体的材料ꎮ这个时期的包装开始传递了产品有关的信息ꎬ促进销售逐渐变成了包装的一个重要功能ꎮ近代包装的时间段为１９世纪中叶至２０世纪中叶ꎮ英国工业革命是近代包装的推动者ꎮ这个时代人们开始能够制作人造包装材料㊁机制包装材料ꎬ这为现代包装材料的蓬勃发展奠定了坚实的基础ꎮ到了自助市场条件下的包装设计ꎬ要求包装具备引起消费者的注意㊁提高辨识程度的功能ꎮ包装设计的重心逐渐变成ꎬ包装形象与整个产品销售的视觉效果相联系㊁通过包装来宣传提高企业形象ꎮ近代的包装设计根据包装的功能导向的不同分为工业包装以及商业包装两个种类ꎬ人们对基础的包装方式和商业成本更高的商业型包装有着众多不同的声音ꎮ(二)发展现状随着经济社会的发展ꎬ人们一直在追求更高层次生活方式ꎬ用户的情感研究已经成为设计行业的必修课ꎬ包装设计在现阶段也逐渐考虑用户的情感化需求ꎮ包装设计中所包含的价值不仅仅停留在对内在产品保护和简单商业推广性质的基础上了ꎬ而是从用户体验ꎬ传播信息ꎬ造型功能ꎬ以及可持续发展观念等综合因素进行考虑ꎬ产品包装的创新性变革已然成为一种社会趋势ꎮ当今社会的产品包装设计有后现代主义风格的影子ꎬ虽然有摈弃掉过分追求精致烦琐外观的理念ꎬ但同时又故意追求标新立异ꎮ在国内产品包装的行业中ꎬ依然存在着商品价格依靠包装成本而不断提高的商业营销现象ꎬ这种现象容易令包装设计进入一种错误的道路ꎬ因此ꎬ在包装设计系统中的商业比重及资源配置都需要有平衡点ꎬ这也是我们所需要思考和探究的问题ꎮ(三)国内现状我国属于制造大国ꎬ虽然包装设计产业起步较国外晚ꎬ但是近十年甚至二十年ꎬ我国的包装行业在飞速的发展着ꎬ已经形成了较为健全的包装生产系统ꎬ调研网发布的行业预测报告中显示ꎬ中国在２０２０年很有可能超越美国成为全世界最大的包装市场ꎮ在包装设计上ꎬ我国仍有许多待优化待解决的问题ꎬ与发达国家还是具有一定的差距ꎬ所以还有很长的一段路要走ꎬ无论是在生产技术㊁结构设计㊁情感设计㊁材料运用以及可持续的设计方式ꎬ都还有很大的提升空间ꎮ在国内产品包装的行业中ꎬ依然存在着商品价格依靠包装成本而不断提高的商业营销现象ꎬ这种现象容易令包装设计进入一种错误的道路ꎬ因此ꎬ在包装设计系统中的商业比重及资源配置都需要有平衡点ꎬ这也是我们所需要思考和探究的问题ꎮ二㊁系统工程分析方法简述系统工程的概念不同于常规的工程理论架构ꎬ它的方法论是来自唯物辩证法的哲学依据ꎬ将事物的整体ꎬ局部功能ꎬ结构ꎬ确定性与不确定性ꎬ分析方法ꎬ定性描述等结合ꎬ为解决各项工程或非工程问题提供了科学的逻辑方法及理论依据ꎬ其中切克兰德所提出的调查分析方法ꎬ德尔菲法ꎬ以及霍尔提出的系统工程三维结构都属于具有代表性的系统工程分析方法ꎮ在这里我们将利用霍尔三维结构模型对包装系统的特征和组成进行探究ꎮ霍尔所提出的这种方法论为解决复杂系统的问题提出了实用统一的思想方式ꎬ在国际上得到了较大范围的应用ꎮ霍尔三维结构模型将系统的整个活动程序分为了前后各七个阶段和步骤ꎬ同时考虑到为了完成这些阶段和步骤所需要运用到的专业技能和知识ꎬ整个理论结构由时间维ꎬ逻辑维ꎬ以及知识维所组成ꎮ三㊁饮料瓶设计中所包含的霍尔三维结构模型(如图１)图１㊀饮品ＰＥＴ瓶设计中的三维霍尔模型时间维:时间维将瓶装饮品包装的设计流程按照时间的顺序进行每个阶段的规划ꎬ从初期的设计委托㊁设计计划开始ꎬ到后期的方案评估和决策以及工艺制作和产品研发ꎬ时间线上的设计流程是不可逆的ꎬ这样的时间安排是有利于提高设计质量和效率ꎬ减少设计失误的ꎮ设计要求阶段:根据产品特性㊁商品需求等ꎬ了解饮品包装指标的基本要求ꎬ这是在进行设计创作之前必须要清晰了解的部分ꎬ它是产品进行２３产业经济Һ㊀标准化㊁系统化生产的基础ꎮ调研分析阶段:进行必要的饮品的市场调研和品牌分析ꎬ收集并分析有效的产品资料ꎬ对现阶段的生产技术有一定程度的可行性分析ꎬ掌握市场环境并对未来发展趋势有一定了解ꎮ现如今越来越多消费者对饮品的需求导向是侧重于便利㊁快捷ꎬ并且市面上有许多饮品瓶身的设计并不符合人机工程学的标准(如图２)ꎮ图２㊀市面常见饮料瓶设计概念方案预制订:设计师根据客户所提出的需求以及前期调研的内容对总包装设计系统的技术方案进行大概念的规划ꎬ主要包括饮料瓶尺寸㊁瓶身造型㊁文案内容㊁色彩方案㊁图片效果预编排等ꎮ初步方案制订:初步完成三维模型的建立ꎬ制订后期工艺图以及工艺说明ꎮ初步方案并不是最终确定的方案ꎬ要在此基础上进行必要的优化再进行后续评审ꎮ图３中的矿泉水瓶设计方案是利用了霍尔模型时间维的理论ꎬ在基于人机工程学的基础上所形成的初步方案ꎮ瓶身是当下饮品ＰＥＴ瓶设计所流行的流线型造型ꎬ在瓶身中部有易于人手抓握的凹槽设计ꎬ既符合消费者的功能性需求ꎬ又予瓶身造型更具创意感ꎮ瓶口依旧是常规螺旋纹ꎬ瓶盖上方设置小拉环ꎬ用手指就可以钩住整个瓶身ꎮ图３㊀模型样图及瓶口细节在进行初步概念方案的分析之后ꎬ为了增加水瓶的安全性和卫生性ꎬ在瓶口处增加可撕开型封口膜的设计(如图４)ꎮ图４㊀瓶口优化方案评审和确定:基于饮品的包装标准及其其他指标对设计方案进行多方位评定ꎬ其中包括包装的基本功能性㊁实用性㊁技术合理性㊁用户体验感㊁品牌文化传播以及情感化设计等ꎬ之后再将产品投入生产ꎬ并对产品进行更新迭代ꎮ逻辑维:逻辑维是在饮品包装设计过程中非常重要的一条维度线ꎬ它清晰地为设计中所提出的问题罗列出相对应的解决方案ꎬ将烦琐的设计工作分类简化ꎬ提高设计工作的效率ꎮ在饮品包装设计过程中ꎬ根据对霍尔三维结构模型七个步骤的分析ꎬ包装设计的逻辑维中主要包含了设计委托㊁资料收集㊁设计定位㊁初期方案㊁系统优化㊁方案评估㊁方案实施等ꎮ对于饮品包装设计ꎬ在分析完所调研的数据之后要进行用户层面的调查ꎬ确定了这些之后才能更精准地进行产品的具体定位ꎮ知识维:设计是一个需要涉及多专业领域交叉的学科ꎬ饮品包装设计三维知识主要包括经济学㊁材料学㊁社会学㊁食品安全㊁美学㊁人机工程等多领域的专业知识ꎬ只有丰富知识维层次ꎬ综合多领域专业知识ꎬ才能更加完善的完成整个设计的过程ꎮ在时间维和逻辑维中的每一个阶段都对应着不同的知识领域ꎮ在前期的资料收集和设计定位阶段所运用到的是社会科学中的管理学㊁统计学和心理学知识ꎬ要对问题信息和资料信息进行整合ꎬ根据用户要求制订初步的设计计划以及备选计划ꎬ针对这些信息对后续的设计任务进行合理的工作规划和分配ꎻ而后期的方案优化㊁评审及决策阶段ꎬ则需要综合运用到人机工程㊁加工工艺㊁美学等学科的知识以及综合评价方法ꎮ这是一个螺旋式前进的过程ꎬ设计方案可能会在此过程中不断更新迭代ꎮ四㊁经典设计分析:可口可乐瓶身设计可口可乐的瓶身设计综合了人机工程学㊁消费者心理学㊁美学㊁市场营销学等多方领域的专业知识ꎬ将产品的可用性㊁易用性和用户的实际情感做到了恰当的融合ꎮ首先可口可乐简易又有视觉冲击力的红白配色让消费者都印象深刻ꎬ而瓶身的设计上有着流畅美观弧度同时ꎬ非常好地运用了人体工学的知识ꎬ将瓶身设计得比其他瓶装饮品更易于抓取ꎮ可口可乐的产品不断更新ꎬ在包装设计上也在不断创新ꎬ牢牢地抓取住了年轻消费者的市场ꎮ近年来ꎬ可口可乐公司在包装设计上愈发倾向于环保设计的理念ꎬ提倡用创新的环保材料作为未来公司包装设计的主流趋势ꎮ五㊁结语个人认为ꎬ未来包装设计的发展会更加多样化ꎬ包括风格多样化ꎬ尺寸多样化ꎬ也包括与智能设备的紧密结合ꎬ无论产品的生产形式如何变化ꎬ霍尔三维结构模型都能为包装系统设计进行理论性的指导ꎬ既能从整体把控产品的设计进度ꎬ也能提取具体的设计步骤ꎬ该模型能有效提高设计工作的效率ꎬ对于设计过程的规划和程序设计是有一定意义的ꎮ参考文献:[１]张茹平ꎬ孙炜ꎬ张瑞秋ꎬ等.基于霍尔三维结构的成长型主题儿童家具设计模型研究[Ｊ].包装工程ꎬ２０１８.[２]王华斌ꎬ俞友娟ꎬ李牧ꎬ等.基于霍尔三维结构的工业设计模型研究[Ｊ].包装工程ꎬ２０１２.[３]魏建兵.现代包装设计的起源及发展探究[Ｊ].中国包装ꎬ２０１７.[４]郁新颜.基于系统工程原理的产品包装设计[Ｊ].包装工程ꎬ２００９.[５]王安霞ꎬ刘盈之.基于情感体验的瓶装饮用水包装设计新思维[Ｊ].包装工程ꎬ２０１９.[６]王树文.设计的可用性探究 以可口可乐瓶身设计为例[Ｊ].现代装饰(理论)ꎬ２０１６.[７]王艳.基于霍尔三维的ＤＭＡ模型构建及其研究[Ｄ].昆明:昆明理工大学ꎬ２０１５.[８]谷文婷ꎬ潘凤丽ꎬ张蕾. 在途饮用 饮料瓶结构设计[Ｊ].饮料工业ꎬ２０１４.作者简介:胡静怡ꎬ华南理工大学设计学院ꎮ３３。

人机工程学设计 ——矿泉水瓶体结构设计
分析市面上流通的矿泉水瓶结构设计现状


设计方案
一
市面上流通的矿泉水瓶体结构设计现状
目前，市面上流通的矿泉水瓶体多为圆柱体的中空 容器，成品低廉，功能齐全，最易吹制。具有较轻的质量、 较高的刚度和抗冲击性、较好的阻隔性及美观的造型。
二
自我设计方案
(1) 瓶体选材
a
H（瓶肩高度）
商标区
瓶身波纹 加摩擦
爪形瓶底
二
自我设计方案
瓶体半径：根据人体工程学人体尺寸可得出
男 女 P95 195 90 P5 150 60 P50 165 70 P95 180 80
尺寸
手长 手宽
P5 165 70
P50 180 80
男、女手长、手宽均选用P5的百分位数，以女性为基准，即手 长大于150mm,手宽大于60mm。 当人手握住瓶体时，手长握住的大约为瓶体的3/2，即手握的瓶 身波纹加摩擦区的周长应为225—250mm，手宽为60—80mm。
a
H（瓶肩高度）
商标区
瓶身波纹 加摩擦
爪形瓶底
二
自我设计方案 L R
（瓶肩长度） 锁圈破断式滚 压盖
既增加瓶型美感，又符 合人机工程学原理。
爪形底部：瓶身与瓶底转 折处应设计成大曲率半径 过渡，若转折处半径过小， 会使此处吹塑厚度不足和 盈利集中，当容器受压和 跌落时易凹陷和破裂；采 用碳酸饮料已采用的爪形 瓶底，与瓶身一次吹塑成 型，其强度和稳定性都很 好。
矿泉水瓶体的选材最好选用热塑性聚酯( PET )，其 具有透明度好、刚度及表面性能好，透氧性好等特点。 例如，农夫山泉瓶体所采用的就是聚酯。 优点:强度韧性,破损率小, 耐搬运;耐压性好；因有氧性， 不适于装啤酒、葡萄酒等。

饮料瓶子建模操作方法饮料瓶子建模是3D建模的一个常见任务，它可以通过各种CAD软件实现。

下面是一些关于饮料瓶建模的具体步骤：1. 准备瓶子的参考图像：首先，需要准备瓶子的参考图像。

这些图像可以是照片、手绘图、CAD图或实际的瓶子。

参考图可以从各种角度拍摄，因为要构建出整个瓶子的3D模型，所以需要足够全面和准确的照片。

2. 创建一个新的CAD文档：打开你选择的任意一个CAD软件，如SolidWorks 或者Inventor，然后创建一个新的文档。

使用的软件是根据你的个人喜好以及对软件掌握程度来决定的。

3. 绘制草图：在新的文档中，创建一个工作平面并在其上绘制瓶子的基础草图。

瓶子的基础草图包括其平面和曲线。

要注意的是，曲线应该是光滑和自然的。

4. 从草图中剖分瓶子的所有部分：选择瓶子的基础曲线，然后使用对称平面、镜像和倒置等操作，剖分出所有的零部件。

5. 创建立方体：为了准确地绘制瓶子的大小，需要使用立方体和其他基本几何模型来为瓶子添加基本形状。

在CAD软件中选择立方体工具，并根据需要进行调整。

6. 研磨边界：务必确保瓶子表面边缘流畅，没有毛刺和锋利的边缘。

使用软化器工具，将表面的角度和曲率进行平滑处理。

7. 添加颈部和螺纹：使用现有的草图或手绘图，为瓶子的颈部和盖子添加细节。

添加颈部后，可以为其添加螺纹，使它们更逼真。

8. 渲染：利用CAD软件的渲染工具对模型进行渲染，这将使瓶子的表现更真实。

调整光线照射的位置和强度，使整个建模过程看起来更逼真。

总之，这些是基本的饮料瓶子建模步骤。

根据模型的大小和复杂度，可能需要进一步进行调整和优化。

设计分析
产品：矿泉水饮料瓶高材绘图工具：AUTO CAD
成型方法：注塑吹塑
尺寸精度：完全按照真实矿泉水瓶1:1
瓶胚与矿泉水瓶实物图：
设计原因：矿泉水是世界上最畅销的饮料，盛装矿泉水自然
也就离不开塑料制品的饮料瓶，这是生活必需品，学习设计饮料瓶具有一定的现实意义。

设计思路：使用AUTOCAD三维建模功能，第一步，建立轴线。

第二步，用线段画出左半边。

第三步，旋转。

结构设计：矿泉水瓶是薄壳状制件，底部具有增加刚性减小变形的结构设计，底部制成拱面，以突出的底脚或凸边作支撑面，紧固的瓶口处壁厚有一定厚度。

外观：流畅的线性，底部设计成圆角（原因：制件尖角处易产生应力集中，塑件上除了使用上要求的尖角外，其余转角处均应尽可能的采用圆弧过渡，设计圆角的优点，增加塑件的强度和美观，改善塑件的冲模特性，消除壁部转折处的凹陷等缺陷，增加模具的坚固性，塑件的圆角对应模具也呈圆角，在一定程度上减少了模具热处理或使用时因应力集中而导致开裂现象的出现，某些制品还可满足电镀要求），给人以视觉上的美感。

孔的类型：瓶口处为外侧带螺纹的螺纹孔。

螺纹成型方法：直接成型。

塑料吹塑制品成型模具：将挤塑或注塑成型的处于塑化状态的管状坯料，趁热放到模具型腔内，立即在管状坯料的中心通以压缩空气，使管坯膨胀而紧贴于模具型腔上，冷却后即可得中空制品。

此种方法所用模具称作中空制品吹塑成型模具。

挤出吹塑加工过程：
(a)挤出型坯
(b)闭模吹塑
(c)冷却
(d)开模取出制品
1—挤出机2—挤出口模3—挤出型坯4—吹塑模具5—气嘴。

第6章 高级建模
149 操作视频所在位置：光盘/第6章/饮料瓶.mp4。

6.2.3 饮料瓶
使用编辑多边形工具制作饮料瓶造型，如图6-42所示。

1．模型分析
根据饮料瓶模型的特点，上半部分可以采用二维样条线和“车削”
相结合的方式实现，下半部分是由六个棱组成的，使用样条线和“车削”
相结合，肯定是不可能实现的。

可以采用由基础圆柱通过可编辑多边形
来实现。

在制作模型时，初学者很难把握住模型的尺寸比例。

可以通过“视口背
景”的方式来导入参考图形，以此为模型进行临摹。

2．制作步骤
将前视图切换为当前操作视图，按【Alt 】+【B 】组合键或执行【视图】/
【视口背景】/
【视口背景】命令，单击
按钮，在弹出的列表中，选择要作为视口背景的
图片，单击按钮。

选中“匹配位图”和“锁定缩放/平移”两个选项。

将图片作为视口背景。

按【G 】键，隐藏视图网格，如图6-43所示。

图6-43 视口背景
在顶视图中创建圆柱体，参照前视图中的图片设置参数，如图6-44所示。

选择圆柱，右击鼠标，选择【转换为】/【转换为可编辑多边形】命令，按主键盘数字键【1】
，
图6-42 饮料瓶。