旋转性在棱柱形管式折叠纸盒花形锁盒盖结构设计中的研究①

叶海精

(安徽新闻出版职业技术学院，安徽合肥230601)

不论何种材料的包装容器，其构成的基本要素为点、线、面、体.纸类包装容器由于原材料的特殊性，除上述四个要素外，角作为第五个构成要素，其成为旋转成型类的纸包装容器成型的关键要素［1］.而花形锁作为一类特殊的锁口形式，通过连续顺次折叠盒盖盖片使其组成造型优美的图案，又称之为连续摇翼窝进式，同时盒盖的结构设计可通过纸盒的旋转性来进行.

1 成型基本理论

相对于其他材料成型不同，纸包装类容器在成型过程中，角作为旋转性关键要素，发挥着重要的作用，主要有A成型角、B成型角和旋转角［2］.

1.1 A成型角

在纸包装立体盒型图上，盖或底面以旋转点为顶点，两条边的夹角为A成型角，用α表示.

1.2 B成型角

在纸包装立体图上，侧面与盖或底面以旋转点为顶点的角度，称之为B成型角，用γn表示.

1.3 旋转角

旋转成型体在纸包装由平面纸板向立体盒(箱)型的成型过程中，相邻侧面与端面的顶边(或底边)以旋转点为顶点而旋转的角度称之为旋转角，用β表示，如图1所示.

图1 管式折叠纸盒旋转角示意图

从图1中可以获得:

当管式折叠纸盒成型后，可以发现 ＜1和 ＜2两者成型后即为A成型角，所以:

将公式(2)代入公式(1)中，可以得到公式:

根据成型角的定义和折叠纸盒的特点，可以得到旋转角的计算公式(TULIC－1公式)［3］.

其中β为旋转角，α为A成型角，γn为B成型角，且.如若各个体板的底边(或顶边)在同一个直线上，B成型角的总和应为180度，此时公式(4)可化简为:

2 盒盖结构成型设计

作为礼品类包装，花形锁结构设计运用较多，在实践设计中，应根据不同的盒体结构，采取不同的设计步骤和方法.

2.1 正n棱柱盒盖中心点锁合

正n棱柱其盖为正n边形，成型后锁合于中心位置，各个襟片的锁合点就是设计的基点.确定后即可按设计的图案，设计出襟片的造型.

对于正n棱柱的管式折叠纸盒，其A成型角α的大小，其实就是正n边形的内角.

根据正多边形内角值计算公式:

根据盒型特点设计锁合点位置，角度应为成型角的一半，即:

以制作正八棱柱为例，设计步骤如下:

1)画出正八棱柱的平面展开图;

2)作各边的中垂线，选择旋转点，根据公式(7)计算出角度:

绘制线条与中垂线相交，此点即为锁合点;

3)于锁合点设计相关图案，即可完成设计.

2.2 正n棱柱盒盖任意一点的锁合

盒型在设计过程中，需要在任意一点打孔设计，以便穿绸带等装饰品;或者在液体包装中插入吸管等，即可通过旋转角来进行定点.

此时A成型角如公式(6)所示，将其代入公式(5)

以正五棱柱为例，绘制平面展开图，如图2所示，设计步骤如下:

1)按设计要求选择一个锁合点P1;

2)连接锁合点P1和旋转点O1;

3)以旋转点O1为起始点，绘制线段O1P2，使O1P2=O1P1，＜ P1O1P2= β =360°/5=72°;

4)同理，完成其他线条和角度的绘制，则P1P2P3……等完全重合;

5)设计锁合点的效果图，完成盒型的绘制.

图2 正五棱柱盒盖任一点锁合设计示意图

2.3 任意n棱柱锁合设计

对于任意n棱柱管式折叠纸盒来说，其A成型角和旋转角均不相同，以三棱柱为实例，对于不等边的任意三棱柱，可选择任意一点作为锁合点.

根据A成型角的定义，不等边三角形的A成型角分别为 α1，α2，α3，根据公式(5)，可以得到相对应的旋转角以此为180°－ α1、180°－ α2、180°－ α3.参照三角形作平面展开图ABC(D)，结合相应的垂线距离、高度和旋转角度，即可获得所对应的锁合点，如图3所示，设计步骤如下:

1)选择任一点O，作Oa⊥AB，Ob⊥BC，Oc⊥CA(D);

2)作 A1a1=Aa，O1a1=Oa，连接 O1A1，O1B1，确定O1点;

3)过 B1作线段 O2B1，使 O2B1=O1B1，且∠O1B1O2= β2=180°－ α2，即可确定 O2点;

4)按照相同操作，可以确定O3点;

5)设计锁合点的效果图，完成盒型的绘制.

图3 任意三棱柱任意点锁合设计示意图

同样也可以不用旋转角来进行绘制，操作步骤2后，重复操作就可以完成其他两个交点的操作.

3 设计过程中若干问题解析

在设计过程中，若需追求效果，只要设计者注意一个关键要素:交点O的位置必须保持不变，否则将无法锁合.

对于盒盖的线条，可以根据具体设计的需要进行曲线变形，保证交点、旋转点等其夹角保持不变，即为α/2就可以.故而在实践操作过程中，只需控制A成型角和旋转角的大小，如表1所示，就可以随设计思路和风格的变化，设计出想要设计、符合产品的结构效果.

表1 常用正n棱柱纸盒α/2的和值(度)

4 结论

随着市场竞争的压力，包装的整体外观也在不断地更新，忽略造型和结构的创新，就忽略了包装设计的重要本质问题［4］.纸盒是纸板经过折叠、粘贴或其他方法组合成型的纸包装容器，结构形式多样，结构变化较多，印刷装潢效果好，是一种重要的销售包装［5］.纸盒结构由其本身的功能决定的［6］，如何在盒盖设计出形式多样的造型，是每一个设计者追求的目标，棱柱形纸盒在成型过程中，要结合成型角和旋转角，进行花形锁设计涉及的一些方法进行的分析和研究，希望上述设计思路和方法，能够对包装设计爱好者在设计时，有一定的指导作用.

［1］周开明 冯梅.销售包装结构设计［M］.北京:化学工业出版社，2004.

［2］韩炬，曹利杰.异型折叠纸盒盒片结构设计方法［J］.重庆:包装工程，2007(7):75 －76，81.

［3］孙诚.包装结构设计［M］.北京:中国轻工业出版社，2008.

［4］赵红.纸盒包装造型与结构的创新［J］.杭州.包装世界，2005(4):79－80.

［5］宋卫生.棱台形管式折叠纸盒自锁式盒底的结构设计［J］.深圳:印刷世界，2006(10):30 －33.

［6］杨良渠，黄雁.插别式纸盒盒底不同摇翼上啮合点位置的确定［N］.重庆:重庆工商大学学报(自然科学版)，2004(12):599－601.