摘要:以日常的飲料包裝為例，針對(duì)塑料包裝產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代需求，應(yīng)用Pro/Engineer(Pro/E)的參數(shù)化設(shè)計(jì)原理，介紹了Pro/E軟件在塑料包裝設(shè)計(jì)中三維造型、色彩搭配、材料選型、效果圖處理等方面的應(yīng)用。

　　關(guān)鍵詞:Pro/E;三維造型;塑料包裝;設(shè)計(jì)應(yīng)用

　　塑料質(zhì)輕、防潮、耐腐蝕、抗老化、工藝性好，可以制做成各種形狀，搭配各種顏色，色彩鮮艷，光澤度好。各種優(yōu)越的性能，使得塑料非常適合用作包裝材料，并逐漸取代一部分傳統(tǒng)包裝材料，成為市場(chǎng)上主流的包裝材料，極大地推動(dòng)了包裝行業(yè)的快速發(fā)展。市場(chǎng)需求不斷擴(kuò)大，塑料包裝產(chǎn)品的更新?lián)Q代速度也越來越快，各種新產(chǎn)品的推出，其包裝效果的影響因素至關(guān)重要，制造廠商紛紛加大這方面的投入，引進(jìn)各種先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法，同時(shí)對(duì)產(chǎn)品申請(qǐng)外觀設(shè)計(jì)專利加以保護(hù)，形成獨(dú)有知識(shí)產(chǎn)權(quán)。如何快速響應(yīng)市場(chǎng)，設(shè)計(jì)和制作出符合要求的塑料包裝作品越來越受到關(guān)注。范軍、鄧發(fā)云等［1－2］討論了Pro/Engineer(Pro/E)軟件行為建模器功能模塊在產(chǎn)品塑料包裝設(shè)計(jì)中的應(yīng)用方法。蔡建等［3］討論了Pro/E三維造型的功能與特點(diǎn)，并以包裝箱為例，介紹了Pro/E在兵器包裝上的應(yīng)用。劉莜霞等［4］以日常生活中所用臺(tái)燈為案例，介紹了Pro/E在產(chǎn)品造型方面的應(yīng)用。Pro/E三維設(shè)計(jì)軟件是由美國參數(shù)技術(shù)公司設(shè)計(jì)開發(fā)的一款集設(shè)計(jì)、分析、加工制造為一體的工業(yè)化軟件。具有產(chǎn)品裝配設(shè)計(jì)、零件設(shè)計(jì)、鈑金設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)、數(shù)字控制(NC)加工、計(jì)算機(jī)輔助工程(CAE)分析、虛擬仿真等多個(gè)模塊。廣泛應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)、工業(yè)設(shè)計(jì)、包裝設(shè)計(jì)等多個(gè)行業(yè)，并在實(shí)際應(yīng)用中得到快速推廣。Pro/E三維設(shè)計(jì)軟件是一款基于參數(shù)化設(shè)計(jì)和特征操作的軟件，設(shè)計(jì)人員可以充分借助日常生活經(jīng)驗(yàn)，采用具有智能特性的基于特征的功能去創(chuàng)建模型，所有作為產(chǎn)品幾何模型構(gòu)造要素特征都是日常生活中常見的，這給設(shè)計(jì)創(chuàng)作帶來了極大的簡(jiǎn)易和靈活性。本文分析了塑料包裝設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，針對(duì)塑料包裝產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代需求，應(yīng)用Pro/E的參數(shù)化設(shè)計(jì)原理，以日常的飲料包裝為例，介紹了Pro/E在塑料包裝設(shè)計(jì)中三維造型、色彩搭配、材料選型、效果圖處理等方面的應(yīng)用。

　　1塑料包裝設(shè)計(jì)特點(diǎn)

　　塑料包裝是最為常見的一種包裝形式，廣泛應(yīng)用于日常生活及工業(yè)生產(chǎn)之中。與傳統(tǒng)的紙質(zhì)包裝相比，塑料包裝防潮隔濕，抗老化，壽命長(zhǎng)，色彩鮮艷，可塑性好，可制成各種形狀復(fù)雜的包裝結(jié)構(gòu)。塑料包裝有軟包裝和硬包裝之分。軟包裝指各種采用塑料薄膜的包裝，一般將薄膜厚度在0.25mm以下的片狀塑料包裝定義為軟包裝。硬包裝應(yīng)用較為廣泛，各種造型，各種色彩搭配，其中以容器形式居多，市場(chǎng)上需求量大，更新速度快的塑料包裝以硬包裝為主。塑料硬包裝強(qiáng)調(diào)造型設(shè)計(jì)，兼顧美學(xué)設(shè)計(jì)，要將塑料包裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得既符合產(chǎn)品的功能需求、美學(xué)要求、人機(jī)工程學(xué)要求，又符合塑料結(jié)構(gòu)件的成型工藝要求，其難度非常大［5］。需要在設(shè)計(jì)階段充分構(gòu)思，反復(fù)溝通，進(jìn)行細(xì)節(jié)化設(shè)計(jì)，采用三維造型軟件可以方便地實(shí)現(xiàn)這些要求。

　　2基于Pro/E的塑料飲料瓶設(shè)計(jì)

　　2.1塑料飲料瓶體三維造型設(shè)計(jì)

　　2.1.1塑料飲料瓶設(shè)計(jì)

　　對(duì)產(chǎn)品初步構(gòu)思后，可以借助Pro/E勾勒出輪廓圖形，在這一階段就要明確需要控制的關(guān)鍵參數(shù)，由于塑料包裝屬于殼體零件，首先建立實(shí)體輪廓。分析構(gòu)思中產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特征，對(duì)特征進(jìn)行分解，選擇最佳命令組合。本例中塑料飲料瓶體為回轉(zhuǎn)零件，利用Pro/E中旋轉(zhuǎn)特征，在草繪環(huán)境下進(jìn)行瓶體回轉(zhuǎn)截面設(shè)計(jì)，明確需要控制的關(guān)鍵參數(shù)。草繪完成后執(zhí)行旋轉(zhuǎn)命令，生成瓶體基體，此時(shí)瓶體拐角處均比較尖銳，工藝性不好，在制作過程中容易出現(xiàn)裂痕，同時(shí)也不美觀，因此需要進(jìn)一步修飾調(diào)整，此處采用Pro/E中倒圓角命令，對(duì)所有尖銳拐角進(jìn)行光滑處理。

　　2.1.2塑料飲料瓶體特征設(shè)計(jì)

　　設(shè)計(jì)完成的瓶體能滿足基本功能，但還不能體現(xiàn)產(chǎn)品自身特點(diǎn)，需要加入自己獨(dú)特的特征，Pro/E強(qiáng)大的造型功能可以將設(shè)計(jì)師的構(gòu)思快速轉(zhuǎn)化為實(shí)體特征，便于進(jìn)一步修改。本例為體現(xiàn)飲料的綠色天然特性，在瓶體設(shè)計(jì)三維樹葉形狀。在瓶體軸剖面中設(shè)計(jì)樹葉二維造型，利用投影命令將樹葉輪廓投影到瓶體上，此時(shí)輪廓隨瓶體變化，呈現(xiàn)為三維曲線，借助曲面混合特征，設(shè)計(jì)出樹葉三維結(jié)構(gòu)，進(jìn)行陣列，將三維樹葉特征均布瓶體一周，最后對(duì)樹葉造型輪廓進(jìn)行倒角光滑處理。

　　2.1.3塑料飲料瓶底的加強(qiáng)處理

　　塑料飲料瓶用于包裝液體，需要一定的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，防止在運(yùn)輸過程中發(fā)生變形損壞，同時(shí)保證瓶體保持設(shè)計(jì)之初的形狀。為此在飲料瓶體底部設(shè)計(jì)星型突狀結(jié)構(gòu)，在不改變局部厚度的情況下，加強(qiáng)瓶體剛性。本例采用掃描剪切命令創(chuàng)建這一特征，在瓶體軸剖面創(chuàng)建掃描軌跡線，截面設(shè)計(jì)為圓形，執(zhí)行命令后，圓形截面沿軌跡線運(yùn)動(dòng)，在瓶體底部創(chuàng)建出一條內(nèi)凹圓弧槽，再次進(jìn)行陣列，形成星型加強(qiáng)特征，如圖3所示。

　　2.1.4塑料飲料瓶薄殼化處理

　　飲料瓶體為薄殼結(jié)構(gòu)，以上完成的為實(shí)體特征，進(jìn)行抽殼處理后，可以對(duì)瓶體進(jìn)行等厚偏移，制作出不同厚度的飲料瓶體，如圖4所示。在對(duì)硬質(zhì)塑料包裝設(shè)計(jì)時(shí)，一般均采用先進(jìn)行實(shí)體建模，完成主要特征后，進(jìn)行抽殼處理，使得包裝壁厚均勻一致，更加符合塑料制品的制造工藝性。

　　2.1.5塑料飲料瓶瓶口螺紋設(shè)計(jì)

　　在容器類的塑料包裝產(chǎn)品中，有大量的螺紋結(jié)構(gòu)。本例中飲料瓶的封口采用螺紋連接，瓶口的螺紋特征可以利用Pro/E中螺旋掃描實(shí)現(xiàn)，在螺旋掃描命令下，定義掃描軌跡、螺距及螺紋截面形狀就可制作出螺紋特征。在此可以感受到Pro/E參數(shù)化建模的便利性，確定特征命令后，輸入特征參數(shù)即可獲得特征造型。

　　2.1.6塑料飲料瓶瓶蓋設(shè)計(jì)

　　瓶蓋和瓶體搭配使用，可以在同一創(chuàng)建環(huán)境下，創(chuàng)建瓶蓋特征，完成整個(gè)塑料飲料瓶功能性設(shè)計(jì)。

　　2.2塑料飲料瓶體外觀設(shè)計(jì)

　　三維造型設(shè)計(jì)完成后，才是完成了包裝的功能性設(shè)計(jì)，要達(dá)到吸引顧客和占領(lǐng)市場(chǎng)的目的，還需要對(duì)包裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行外觀美化處理。傳統(tǒng)的平面圖片處理軟件只能進(jìn)行二維平面處理，難以在設(shè)計(jì)階段展示包裝的立體化效果，借助Pro/E可以對(duì)包裝的最終效果充分展示。

　　2.2.1三維商標(biāo)設(shè)計(jì)

　　醒目的商標(biāo)可以讓顧客更容易記住產(chǎn)品，Pro/E中具有豐富的字庫，還可以手工繪制個(gè)性化象形字體或圖形，不但可以制作平面標(biāo)簽，還可以使用偏移等命令制作浮雕圖案，使包裝設(shè)計(jì)元素更加豐富。

　　2.2.2塑料包裝材料的選擇

　　同樣的造型結(jié)構(gòu)，選用不同材質(zhì)不同色彩的材料制作，其效果差別非常明顯。Pro/E中可以對(duì)材料進(jìn)行定義，觀察采用不同材質(zhì)制作的產(chǎn)品包裝的視覺效果，為后期的加工制造提供參考。

　　2.2.3包裝外軟包裝的設(shè)計(jì)

　　在曲面上制作廣告標(biāo)語、產(chǎn)品使用說明比較困難，一般制作完成的塑料包裝，外表面需要黏貼軟包裝材料，硬包裝從造型上吸引顧客，軟包裝從色彩角度展示產(chǎn)品特色，兩者搭配最終決定包裝的視覺效果。Pro/E中具有豐富的表面處理功能，采用貼畫選項(xiàng)可以在塑料包裝外部虛擬黏貼各種軟包裝材料，模擬最終效果。

　　2.2.4增強(qiáng)的真實(shí)感及渲染特效設(shè)計(jì)

　　包裝是產(chǎn)品的形象代言，對(duì)于包裝設(shè)計(jì)一般都需要借助專業(yè)軟件對(duì)其進(jìn)行特效處理，獲取最佳效果。Pro/E中兼具了產(chǎn)品效果圖處理功能，可以在完成三維造型建模后，通過設(shè)置不同場(chǎng)景、光源、視角等制作出各種特效。塑料包裝產(chǎn)品經(jīng)過渲染特效處理后，可以保存不同格式，用于制作宣傳圖冊(cè)。

　　3結(jié)語

　　塑料包裝在包裝行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，市場(chǎng)需求不斷擴(kuò)大，塑料包裝產(chǎn)品的更新?lián)Q代速度也越來越快，各種新產(chǎn)品的推出，其包裝效果的影響因素至關(guān)重要。借助Pro/E三維造型軟件建立參數(shù)化模型，通過改變特征參數(shù)，可以快速開發(fā)出系列化產(chǎn)品族，豐富產(chǎn)品線，滿足不同領(lǐng)域的需求;借助Pro/E著色及渲染功能對(duì)產(chǎn)品三維造型進(jìn)行視覺效果處理，確定最佳圖案設(shè)計(jì)，可以減少打樣環(huán)節(jié)，縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期。Pro/E三維造型軟件以其強(qiáng)大的功能，在機(jī)械設(shè)計(jì)、工業(yè)設(shè)計(jì)、包裝設(shè)計(jì)等多個(gè)行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，并在實(shí)際應(yīng)用中得到快速推廣。