旋轉(zhuǎn)性在棱柱形管式折疊紙盒花形鎖盒蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計中的研究①

葉海精

(安徽新聞出版職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽合肥230601)

不論何種材料的包裝容器，其構(gòu)成的基本要素為點、線、面、體.紙類包裝容器由于原材料的特殊性，除上述四個要素外，角作為第五個構(gòu)成要素，其成為旋轉(zhuǎn)成型類的紙包裝容器成型的關(guān)鍵要素［1］.而花形鎖作為一類特殊的鎖口形式，通過連續(xù)順次折疊盒蓋蓋片使其組成造型優(yōu)美的圖案，又稱之為連續(xù)搖翼窩進式，同時盒蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計可通過紙盒的旋轉(zhuǎn)性來進行.

1 成型基本理論

相對于其他材料成型不同，紙包裝類容器在成型過程中，角作為旋轉(zhuǎn)性關(guān)鍵要素，發(fā)揮著重要的作用，主要有A成型角、B成型角和旋轉(zhuǎn)角［2］.

1.1 A成型角

在紙包裝立體盒型圖上，蓋或底面以旋轉(zhuǎn)點為頂點，兩條邊的夾角為A成型角，用α表示.

1.2 B成型角

在紙包裝立體圖上，側(cè)面與蓋或底面以旋轉(zhuǎn)點為頂點的角度，稱之為B成型角，用γn表示.

1.3 旋轉(zhuǎn)角

旋轉(zhuǎn)成型體在紙包裝由平面紙板向立體盒(箱)型的成型過程中，相鄰側(cè)面與端面的頂邊(或底邊)以旋轉(zhuǎn)點為頂點而旋轉(zhuǎn)的角度稱之為旋轉(zhuǎn)角，用β表示，如圖1所示.

圖1 管式折疊紙盒旋轉(zhuǎn)角示意圖

從圖1中可以獲得:

當(dāng)管式折疊紙盒成型后，可以發(fā)現(xiàn) ＜1和 ＜2兩者成型后即為A成型角，所以:

將公式(2)代入公式(1)中，可以得到公式:

根據(jù)成型角的定義和折疊紙盒的特點，可以得到旋轉(zhuǎn)角的計算公式(TULIC－1公式)［3］.

其中β為旋轉(zhuǎn)角，α為A成型角，γn為B成型角，且.如若各個體板的底邊(或頂邊)在同一個直線上，B成型角的總和應(yīng)為180度，此時公式(4)可化簡為:

2 盒蓋結(jié)構(gòu)成型設(shè)計

作為禮品類包裝，花形鎖結(jié)構(gòu)設(shè)計運用較多，在實踐設(shè)計中，應(yīng)根據(jù)不同的盒體結(jié)構(gòu)，采取不同的設(shè)計步驟和方法.

2.1 正n棱柱盒蓋中心點鎖合

正n棱柱其蓋為正n邊形，成型后鎖合于中心位置，各個襟片的鎖合點就是設(shè)計的基點.確定后即可按設(shè)計的圖案，設(shè)計出襟片的造型.

對于正n棱柱的管式折疊紙盒，其A成型角α的大小，其實就是正n邊形的內(nèi)角.

根據(jù)正多邊形內(nèi)角值計算公式:

根據(jù)盒型特點設(shè)計鎖合點位置，角度應(yīng)為成型角的一半，即:

以制作正八棱柱為例，設(shè)計步驟如下:

1)畫出正八棱柱的平面展開圖;

2)作各邊的中垂線，選擇旋轉(zhuǎn)點，根據(jù)公式(7)計算出角度:

繪制線條與中垂線相交，此點即為鎖合點;

3)于鎖合點設(shè)計相關(guān)圖案，即可完成設(shè)計.

2.2 正n棱柱盒蓋任意一點的鎖合

盒型在設(shè)計過程中，需要在任意一點打孔設(shè)計，以便穿綢帶等裝飾品;或者在液體包裝中插入吸管等，即可通過旋轉(zhuǎn)角來進行定點.

此時A成型角如公式(6)所示，將其代入公式(5)

以正五棱柱為例，繪制平面展開圖，如圖2所示，設(shè)計步驟如下:

1)按設(shè)計要求選擇一個鎖合點P1;

2)連接鎖合點P1和旋轉(zhuǎn)點O1;

3)以旋轉(zhuǎn)點O1為起始點，繪制線段O1P2，使O1P2=O1P1，＜ P1O1P2= β =360°/5=72°;

4)同理，完成其他線條和角度的繪制，則P1P2P3……等完全重合;

5)設(shè)計鎖合點的效果圖，完成盒型的繪制.

圖2 正五棱柱盒蓋任一點鎖合設(shè)計示意圖

2.3 任意n棱柱鎖合設(shè)計

對于任意n棱柱管式折疊紙盒來說，其A成型角和旋轉(zhuǎn)角均不相同，以三棱柱為實例，對于不等邊的任意三棱柱，可選擇任意一點作為鎖合點.

根據(jù)A成型角的定義，不等邊三角形的A成型角分別為 α1，α2，α3，根據(jù)公式(5)，可以得到相對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)角以此為180°－ α1、180°－ α2、180°－ α3.參照三角形作平面展開圖ABC(D)，結(jié)合相應(yīng)的垂線距離、高度和旋轉(zhuǎn)角度，即可獲得所對應(yīng)的鎖合點，如圖3所示，設(shè)計步驟如下:

1)選擇任一點O，作Oa⊥AB，Ob⊥BC，Oc⊥CA(D);

2)作 A1a1=Aa，O1a1=Oa，連接 O1A1，O1B1，確定O1點;

3)過 B1作線段 O2B1，使 O2B1=O1B1，且∠O1B1O2= β2=180°－ α2，即可確定 O2點;

4)按照相同操作，可以確定O3點;

5)設(shè)計鎖合點的效果圖，完成盒型的繪制.

圖3 任意三棱柱任意點鎖合設(shè)計示意圖

同樣也可以不用旋轉(zhuǎn)角來進行繪制，操作步驟2后，重復(fù)操作就可以完成其他兩個交點的操作.

3 設(shè)計過程中若干問題解析

在設(shè)計過程中，若需追求效果，只要設(shè)計者注意一個關(guān)鍵要素:交點O的位置必須保持不變，否則將無法鎖合.

對于盒蓋的線條，可以根據(jù)具體設(shè)計的需要進行曲線變形，保證交點、旋轉(zhuǎn)點等其夾角保持不變，即為α/2就可以.故而在實踐操作過程中，只需控制A成型角和旋轉(zhuǎn)角的大小，如表1所示，就可以隨設(shè)計思路和風(fēng)格的變化，設(shè)計出想要設(shè)計、符合產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)效果.

表1 常用正n棱柱紙盒α/2的和值(度)

4 結(jié)論

隨著市場競爭的壓力，包裝的整體外觀也在不斷地更新，忽略造型和結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新，就忽略了包裝設(shè)計的重要本質(zhì)問題［4］.紙盒是紙板經(jīng)過折疊、粘貼或其他方法組合成型的紙包裝容器，結(jié)構(gòu)形式多樣，結(jié)構(gòu)變化較多，印刷裝潢效果好，是一種重要的銷售包裝［5］.紙盒結(jié)構(gòu)由其本身的功能決定的［6］，如何在盒蓋設(shè)計出形式多樣的造型，是每一個設(shè)計者追求的目標(biāo)，棱柱形紙盒在成型過程中，要結(jié)合成型角和旋轉(zhuǎn)角，進行花形鎖設(shè)計涉及的一些方法進行的分析和研究，希望上述設(shè)計思路和方法，能夠?qū)Πb設(shè)計愛好者在設(shè)計時，有一定的指導(dǎo)作用.

［1］周開明 馮梅.銷售包裝結(jié)構(gòu)設(shè)計［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

［2］韓炬，曹利杰.異型折疊紙盒盒片結(jié)構(gòu)設(shè)計方法［J］.重慶:包裝工程，2007(7):75 －76，81.

［3］孫誠.包裝結(jié)構(gòu)設(shè)計［M］.北京:中國輕工業(yè)出版社，2008.

［4］趙紅.紙盒包裝造型與結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新［J］.杭州.包裝世界，2005(4):79－80.

［5］宋衛(wèi)生.棱臺形管式折疊紙盒自鎖式盒底的結(jié)構(gòu)設(shè)計［J］.深圳:印刷世界，2006(10):30 －33.

［6］楊良渠，黃雁.插別式紙盒盒底不同搖翼上嚙合點位置的確定［N］.重慶:重慶工商大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2004(12):599－601.