专业纸包装cad系统的设计与应用

专业纸包装cad系统的设计与应用

随着人们生活水平和环保意识的提高，纸包装形式如纸张、纸张和纸袋的应用越来越广泛。由于折叠纸盒具有加工成本低、贮运、便于销售和陈列、适于自动化包装、回收利用性好、利于环境保护等特点,人们对折叠纸盒的需求量将不断增加。同时,现代科学技术的发展使市场上同类产品日趋同质化,商品的外包装设计成为决定商品是否能赢得顾客和市场的一个重要因素。商品的外包装设计包括结构设计和装潢设计,好的商品外包装设计是结构造型与装潢设计的完美组合。近10多年来,我国纸包装CAD系统从无到有、从引进到自行开发,软件功能也日趋完善,其发展十分迅速。典型的纸质包装设计主要指盒(箱)型设计,包括盒型的结构设计和拼版设计,它是包装印前制作流程的关键环节之一。目前生产中用于盒型设计的软件主要有通用软件和专业软件两类。严格来说,通用软件并不是盒型设计软件,它只是使用FreeHand、Illustrator和CorelDraw等图形设计软件或AutoCAD等通用CAD软件完成盒型设计。这些通用软件并没有考虑到包装的特殊要求,在使用中往往产生诸多问题。现从专业纸盒设计CAD系统的组成与要求出发,介绍国内外典型的专业盒型设计软件,以推动纸包装CAD技术与软件在国内纸箱纸盒行业的应用。1专业包装设计软件的基本功能和要求专业的盒型计算机辅助设计(CAD)软件应具有以下几种功能或应用模块:1.1生成盒型的印刷盒型设计软件的盒型库里预先存放了常用的标准盒型供用户选用。对于每个盒型,除了记录其形状信息外,还记录了盒型各部分尺寸之间的约束关系(即参数化处理)。其使用程序是:用户在盒型库中查找是否有所需盒型→选定盒型→输入盒子的关键尺寸(盒子的长、宽、高和纸板厚度等)→系统生成盒型结构图→修改与标注→完成。由于盒型库严格定义了各部分之间的尺寸关系,因而避免了设计中手工调整带来的不精确性,保证了盒型的正确性和标准化。完善的专业盒型库还可根据需要进行扩充。盒型库中没有的新盒型,用户可在设计完成后,将设计结果参数化,并保存到盒型库中,以后再制作只需从库中调出相应盒型即可。除了对盒型结构建库外,还可以将纸盒的典型构件(插口、锁底、襟片等)参数化以后存入盒型库,这样就可以实现基于构件组装的快速设计。从发展趋势来看,盒型库中不仅要有常用的标准盒型,随着包装要求的提高和包装结构的创新,还需逐步加入一些新型的异型盒。一种盒型CAD软件是否成功,在很大程度上决定于其盒型库数量是否丰富,样式是否新颖,查找是否快捷,参数化处理是否准确。1.2图形生成及操作通常盒型的设计制作只需调用盒型库即可完成。但有时也需要用户自主设计新的盒型。因此,盒型CAD系统需拥有功能强大、使用方便的设计制图功能。这一功能与通用的CAD软件类似,需要支持基本图形的生成与操作(旋转、镜像、复制、倒角、线段分段和截短);为保证作图时定位准确,在鼠标操作方式外,需要支持通过键盘直接输入坐标值进行精确定位的操作方式,同时背景格、辅助线及捕捉功能也十分重要。对于盒型设计图样还应有方便快捷的尺寸标注功能。作为盒型设计专业软件,作图时必须能够区别包装制作中的多种工艺线条,不同类别的线条能够区别显示并相互转换。1.3维显示功能盒型CAD系统的输出结果往往是平面结构图,设计者或用户要想了解盒型的真实形状及成型方式,常需要做出样盒。为缩短设计周期,使设计者与客户进行快速交流,完善的纸盒CAD系统提供了三维显示功能,可以通过屏幕演示三维效果的方法展示设计效果,供用户在不同设计方案间选择。显然,这种屏幕打样的方式比实物打样周期更短,可以大大提高设计效率。1.4接受其他图形软件盒型CAD软件必须有足够的开放性,使其设计成果能与包装印前制作流程中的其他应用软件交换数据。首先,能接受其他CAD软件、通用图形软件的设计文件,如AutoCAD、FreeHand、CorelDraw等软件设计结果;其次,将盒型设计结果输出为其他常用CAD软件、通用图形软件和桌面排版软件能接受的格式,如DXF、AI、CFF2、HPGL等,以便进行作图、平面设计和拼版。1.5盒型cad软件的应用包装流程中的一些设备需要根据盒型设计的结果进行工作,如激光开模机需要根据盒型数据进行开模,弯刀机需要根据盒型数据制作弯刀,切割机需要根据盒型数据切出白盒等。为了与这些流程中的包装设备接口,盒型CAD软件必须具备辅助制造(CAM)功能,能够驱动激光开模机、弯刀机、切割机等设备工作。此外,盒型CAD软件还需提供对盒型轮廓自动建模的功能;还要求能够设定线条类型,去除重合线条,计算与设定切割时的走刀顺序等。1.6包装拼接版单个包装盒的版面制作完成后,还需要将多个包装盒拼到一个大版上进行印刷和模切,以达到批量生产和节省纸张的目的,这个过程也称联拼或排料。包装拼版功能是非常关键的,因为它能够直接帮助用户节约纸张成本。包装拼版是按照盒型展开图进行拼排的,盒型展开图一般都是非矩形的,为节省材料,包装拼版要考虑插拼、横竖拼、套拼等拼法。同时,包装拼版还要结合模切制作的要求,考虑到刀具摆放的工艺,因此,有时候需要进行连刀、共刀的拼法。这要求盒型设计CAD软件具有较强的拼版计算功能。并非每一种专业的盒型设计软件都要求具有以上6种功能。根据设计对象、产品类型及应用对象的不同,不同的盒型设计软件往往有所侧重。2盒箱设计理论从20世纪80年代以来,随着计算机技术和纸盒(箱)设计理论的不断发展,盒型设计CAD软件也有了长足的进步。目前,国内外此类软件已有数百种之多。现简要介绍较有影响的几种。2.1基于生物活性的d/最佳生产技术到目前为止,国外已推出了数百种包装纸盒(纸箱)CAD/CAM系统软件,利用计算机可迅速设计和绘制盒型结构图、背衬加工轮廓图、盒片排料模切图等,并采用计算机雕刻背衬、激光切割模版,实现纸盒样品与模切板CAM。2.1.1硬件设备提供Barco是一家比利时公司,它提供了包装设计与制作的全套解决方案,包括盒型结构CAD/CAM软件AritosCAD、用于盒型外观装潢设计和拼大版的PackEdge软件以及防伪设计软件SecuSeal,除软件以外,Barco公司还提供配套的切割机等硬件设备。在该系统中,AritosCAD软件提供了包装纸箱、纸盒结构设计与数码打样的解决方案,而PackEdge软件是包装印前领域发展历史最久的包装装潢设计软件,具有开放性、可编辑性、补漏白、压印的色彩精确预视等特点,设计结果可以打样。2.1.2设计及组件库EngView系统公司是加拿大的一家公司,它的包装纸盒CAD系统主要由EVSynergy、EVPackageDesigner和3DPresenter等三部分组成。EVSynergy是EngView系统公司的最新产品,是基于人工智能的纸盒结构设计与绘图软件,在设计过程中可以使用内置的含有300多个盒型参考组件的组件库,从中挑选所需的元素,或作为设计的起点。组件库遵循国际通行的ECMA和FEFCO的瓦楞纸盒内外尺寸标准以及折叠纸盒的标准,因此不会给输出与应用带来任何的麻烦。EVPackageDesigner是一个功能强大的应用软件,它将EVSynergy中的设计组件(可以从300多个参考设计组件的库中进行选择)和从其他桌面软件中导入的设计完成的图形图像有机结合起来,便于设计者进行包装纸盒的装潢设计。3DPresenter模块将包装组件和图像数据组合起来,并可以进行三维演示,可以让设计者和用户互动地观察到纸盒折叠起和展开时的情况,并可以透视到包装盒的内部结构。2.1.3维设计平台的设计模块ImpactV2是由LASERCOMB公司设计的一款软件,该软件的功能强大,模块众多,可以使设计过程从设计盒型到三维浏览到模切都可以实现自动化,而且界面友好美观。他的模块主要包括以下几个部分:设计模块:用户数据库、全面设计工具、智能排版、支持宏、标准件库、输入输出和标准机械的驱动。模切模块:自动装载和产生模切板、手工或自动桥接和手工或自动Make-ready。图像模块:导入图像、图像的3D表现、对展示样品的内外表示和展示的动态控制。评估模块:用户数据库、全面设计工具、智能排版、支持宏、标准件库、输入输出和标准机械的驱动。浏览模块:允许用户自己添加信息到数据库中。除此之外,还有两个具有特色的模块:橡皮和矩阵。它们可以在排版和模切时帮助用户更好地完成工作。2.1.4中心协同工作KASEMAKE系统是由AG/CAD公司生产的专业纸盒CAD绘图软件,其功能强大,除具有别的专用计算机辅助设计软件的共同特点外,最大的特点就是它还拥有众多的插件,它们工作时是以KASEMAKE为中心协同工作的,这使的模块的功能非常强,但操作起来也会因此造成诸多不便。这可能是KASEMAKE最大的矛盾,是它最大的优点同时也是最大的缺点。2.1.5利用先进的设计软件的特点比起其他的设计系统,Packdesign2000整个工作界面简洁、明快,全中文的界面格式与我们熟悉的Windows所附带的工具软件相似,即使是生手也能很快熟悉和使用。该软件涵盖了世界级标准纸箱纸盒常用盒型。即使是最特殊的要求,也能从图案中调出相似盒形,稍加修改、粘贴、叠加,就可快速生成客户要求的盒样。效率极高的拼大版功能是它的另一大特点,轻触几个工具键,智能化的拼版工作便瞬间完成,同时也就完成了最优化的拼版的选择。由于Packdesign2000的设计中充分考虑到模切版制造的工艺难点和纸盒模切生产中的技术要求,其刀模板的设计也是独具匠心的。2.1.6纸盒包装cad软件和专业软件的应用BOX-VELLUM纸盒/纸箱设计软件是由日本Comnet有限公司生产的一款专门针对纸盒/纸箱的结构设计而开发的CAD/CAM软件,可以完成从盒/箱型结构的最初设计、尺寸标注、桥接、拼排到后期驱动样品切割机、开模机等一系列的工作。可以在Windows95/98/2000/XP和MACOS8.0等的操作环境下使用,可自动生成辅助线、自动对图纸进行标注、完成经典盒型的参数化功能,具有一个包含220种盒型的盒型库,并且用户可以自己增加盒型种类,进行扩充。由于BOX-VELLUM设计的盒型结构图纸可直接导入平面设计软件,使得平面设计人员可直接在盒型结构图纸上进行平面设计,根据盒型的结构调整图形的相对位置,以达到完美的设计效果。该软件已由设在中国的北京邦友科技有限公司进行进一步的开发和推广,目前已成为我国业内包装纸盒CAD软件拥有量最大的品牌之一。国际上比较流行的纸盒包装CAD软件品牌还有ELCEDE、CAPE、ERPA以及MARBACH等。此外,还有一些针对某一具体功能的专业软件,如用于包装盒外观装潢设计和拼大版的ArtPro软件;用于包装拼版的Pandora软件;一些设备厂家也推出了包装和标签印刷的解决方案,如Agfa公司等。国外的纸盒CAD软件产品的优点在于功能完备、专业性强,其与硬件设备的配合也较好,都能部分或全部实现前述的专业功能。2.2包装型设计技术国外推出的盒型CAD软件普遍价格昂贵,而且上述软件只有部分引入国内,汉化的更少,因此国内应用较少。近几年来,我国科研部门及高等院校先后开发了一些功能较好、实用性较好的包装结构设计、包装造型方面的CAD软件,为提高我国包装技术水平,促进包装工业发展,发挥了积极作用。较为著名的有方正包装设计系统等。北大方正公司研制的方正包装3.0是基于CAD技术和三维动画技术的包装盒型制作软件,是国内第一个商品化的包装纸盒CAD系统。用于制作各类商品的纸盒、纸箱及商品标签。系统包括盒型结构CAD、盒型屏幕3D打样、盒型拼大版等功能。方正包装3.0系统可以灵活、简捷、专业地完成包装盒型的结构设计,拥有功能强大、操作简便的专业绘图工具;生成的盒型图标注了所需的尺寸数值,设计者可以直接通过修改标注来改变原有的盒型尺寸,无须重复制图。系统自带的盒型数据库包括500余种标准盒型及组件,满足烟、酒、药品及食品包装的需要。用户还可以把自己设计的盒型存入盒型库中,使盒型数量不断扩充。系统的盒型屏幕3D打样技术能模拟折叠盒型。在电脑屏幕上就可以检查每个盒面之间和细微接合部在实际生产中的生成情况,从而避免错误。此外,将包装装潢图案贴在盒型上后,可以看到带图案的盒型效果;打样文件还可以在线远程校样,为沟通提供更便捷的途径。系统的盒型拼大版系统根据包装印刷、印后的加工特点,将单独的包装盒型文件,高效、便捷、准确地组合成模切所需的版面,系统采用自动和手动两种方式进行盒型相互插拼或平铺。天津科技大学(原天津轻工业学院)开发Tuli-SKH折叠纸盒结构/模板设计软件和SGC瓦楞纸箱设计软件TULI-SKH和SGC软件包括111种盒(箱)型,可选择三种数据输入方式,可绘制生产图纸,生产不同厚度的纸板材料或优化瓦楞纸板结构等,可用于化妆品、食品、医药及小型机械等产品的包装设计。西北轻工业学院开发的对话式纸盒自动设计系统——WCH软件,利用功能构案库(盒盖、盒体、盒底集)实现纸盒造型结构的自动设计,可绘制展开图,进行尺寸标注和强度设计,输出立体图和纸盒生产工艺单等;瓦楞纸箱设计CADCBS软件,可进行箱体结构尺寸设计、抗压强度设