現(xiàn)代包裝設(shè)計理論與方法

前言

　　在深入學習實踐科學發(fā)展觀的推動下，我國的包裝工業(yè)實現(xiàn)了快速發(fā)展，已躋身于世界包裝大國的行列，包裝品種門類齊全，已形成較完善的包裝工業(yè)體系。包裝工業(yè)是先導產(chǎn)業(yè)，是進入國際市場的通行證。包裝經(jīng)歷了從傳統(tǒng)到現(xiàn)代不斷發(fā)展的演變過程。包裝是產(chǎn)品的容器，信息的載體，藝術(shù)的結(jié)晶，品牌的標志。研究包裝應從包裝品的市場需求、包裝設(shè)計生產(chǎn)制造、運輸、儲存、銷售、使用、消費、回收等全生命周期各階段進待系統(tǒng)及綜合性的研究。包裝設(shè)計是將美術(shù)與技術(shù)相結(jié)合，運用于產(chǎn)品的包裝保護和外觀設(shè)計。包裝設(shè)計包含包裝容器造型設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計與裝潢設(shè)計。　　設(shè)計是為滿足要求而進行的一種創(chuàng)造性思維活動的實踐過程。設(shè)計是通過分析、創(chuàng)造與綜合，建立滿足特定功能要求的技術(shù)系統(tǒng)的活動過程；設(shè)計是一種優(yōu)化過程，是在給定條件下，針對目標尋求最優(yōu)解的過程?，F(xiàn)代包裝設(shè)計與傳統(tǒng)包裝設(shè)計相比，主要實現(xiàn)了包裝品結(jié)構(gòu)分析定量化：包裝品工藝分析動態(tài)化：包裝品質(zhì)量分析可靠性化；包裝品設(shè)計結(jié)果最優(yōu)化；包裝設(shè)計環(huán)境友好及綠色化；包裝設(shè)計過程高效化、自動化和數(shù)字化?！　‖F(xiàn)代包裝設(shè)計理論與方法是新興的綜合性、交叉性學科?，F(xiàn)代包裝設(shè)計理論與方法應用于包裝工程領(lǐng)域必將對我國包裝工業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟效益，提供更豐富、更安全、更方便、更環(huán)保的包裝品，對提高我國包裝的設(shè)計質(zhì)量，縮短設(shè)計周期，推動包裝設(shè)計現(xiàn)代化、科學化等方面將發(fā)揮重要作用。　　目前，我國包裝工業(yè)領(lǐng)域與世界包裝行業(yè)相比，在包裝設(shè)計與制造技術(shù)上仍存在差距，特別是缺乏創(chuàng)新設(shè)計與自主知識產(chǎn)權(quán)的包裝設(shè)計。包裝設(shè)計尚未擺脫模仿的陰影，包裝品傳統(tǒng)經(jīng)驗類比較多。包裝工程教育對現(xiàn)代設(shè)計體系認識不足，對現(xiàn)代設(shè)計理論和方法重視不夠，缺乏包裝設(shè)計的綜合性、系統(tǒng)性與相關(guān)性的教育。教材內(nèi)容基本上偏重于傳統(tǒng)設(shè)計知識，而缺乏對現(xiàn)代設(shè)計理論與方法的傳承和探索?！　樘岣甙b設(shè)計水平，適應包裝工程教育的需要，在傳統(tǒng)包裝設(shè)計基礎(chǔ)上，汲取機械工程、工業(yè)工程、藝術(shù)設(shè)計、機電工程等領(lǐng)域應用成功的現(xiàn)代設(shè)計理論和方法，結(jié)合作者多年從事包裝工程教育與科研工作的實踐，選擇包裝品功能系統(tǒng)設(shè)計、造型設(shè)計與建模、包裝結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計、容器可靠性設(shè)計、動態(tài)優(yōu)化設(shè)計、視覺傳達設(shè)計、綠色設(shè)計、數(shù)字化設(shè)計八種現(xiàn)代設(shè)計方法編寫成本書。本書的特點之一就是著重于包裝設(shè)計問題的定量化分析與求解，提供必要的工程理論，介紹設(shè)計方法的基本思想、基本理論及解決實際問題的重要步驟、方法與手段。鑒于現(xiàn)代設(shè)計理論與方法種類繁多，內(nèi)容廣泛，本書既對現(xiàn)代設(shè)計理論與方法體系有一定的覆蓋面，又對重點設(shè)計方法有較深的研究與應用，旨在提供一個實用的現(xiàn)代包裝設(shè)計知識平臺，以提高創(chuàng)新設(shè)計技能。在內(nèi)容編寫上強調(diào)知識的實用性、科學性與先進性，力求通俗易懂，盡量避免繁瑣的理論證明和數(shù)學推導?！　”緯勺鳛楦叩仍盒０b工程類、機械設(shè)計類、食品輕工類、藝術(shù)設(shè)計類等相關(guān)專業(yè)高年級本科生和研究生教材外，亦可作為從事包裝行業(yè)的工程技術(shù)人員、管理人員繼續(xù)工程教育的培訓教材。

內(nèi)容概要

　　《現(xiàn)代包裝設(shè)計理論與方法》重點介紹了現(xiàn)代包裝設(shè)計理論與方法。內(nèi)容主要包括包裝設(shè)計概述、現(xiàn)代包裝功能系統(tǒng)設(shè)計、現(xiàn)代包裝造型設(shè)計與建模、現(xiàn)代包裝結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計、現(xiàn)代包裝容器可靠性設(shè)計、現(xiàn)代包裝動態(tài)優(yōu)化設(shè)計、包裝視覺傳達設(shè)計暨裝潢設(shè)計理論、綠色包裝設(shè)計方法、現(xiàn)代包裝數(shù)字化設(shè)計。《現(xiàn)代包裝設(shè)計理論與方法》的主要特點是為解決包裝設(shè)計的定量化分析與求解問題提供必要的工程理論設(shè)計方法的基本思想、基本理論及解決問題的方法、步驟與手段，提高包裝創(chuàng)新設(shè)計技能?！　　冬F(xiàn)代包裝設(shè)計理論與方法》可作為高等學校包裝工程類、機械設(shè)計類、食品輕工類、藝術(shù)設(shè)計類等相關(guān)專業(yè)高年級本科生和研究生的教材，也可作為從事包裝設(shè)計理論與方法學科研究的博士生、學者的參考用書，對從事包裝產(chǎn)品設(shè)計、制造、運行的企業(yè)工程技術(shù)人員也有很高的參考價值。

書籍目錄

第1章　包裝設(shè)計概述1.1　包裝的基本概念1.1.1　包裝的定義及內(nèi)涵1.1.2　包裝的功能1.1.3　包裝的分類1.1.4　包裝的發(fā)展歷程1.2　包裝工程1.2.1　包裝工程的含義1.2.2　包裝工程的內(nèi)容1.3　現(xiàn)代設(shè)計1.3.1　設(shè)計的概念1.3.2　傳統(tǒng)設(shè)計與現(xiàn)代設(shè)計1.3.3　工業(yè)設(shè)計1.3.4　現(xiàn)代設(shè)計理論與方法的構(gòu)成1.3.5　典型的現(xiàn)代設(shè)計理論與方法1.4　現(xiàn)代包裝設(shè)計1.4.1　合理化包裝設(shè)計1.4.2　減量化包裝設(shè)計1.4.3　結(jié)構(gòu)優(yōu)化包裝設(shè)計1.4.4　時代文化與人性化包裝設(shè)計1.4.5　電子商務銷售包裝設(shè)計1.4.6　全方位系統(tǒng)包裝設(shè)計1.4.7　綠色包裝設(shè)計1.5　現(xiàn)代包裝設(shè)計流程第2章　現(xiàn)代包裝功能系統(tǒng)設(shè)計2.1　包裝品的功能分析2.1.1　包裝品的構(gòu)成要素2.1.2　包裝品功能的定義2.1.3　包裝品功能定義的方法2.2　包裝品功能信息的獲取2.2.1　用戶需求2.2.2　包裝品用戶需求信息智能獲取與合成2.2.3　合理功能的確定2.3　包裝品功能分解及整理2.3.1　包裝品功能分解2.3.2　包裝品功能的分類整理2.3.3　包裝品功能系統(tǒng)圖構(gòu)建2.4　包裝品功能方案設(shè)計2.4.1　包裝品功能技術(shù)矩陣與原理方案的組合2.4.2　包裝品結(jié)構(gòu)方案2.4.3　包裝品技術(shù)參數(shù)設(shè)計2.5　包裝品結(jié)構(gòu)方案的評價2.5.1　評價的基本原則2.5.2　評價的目標內(nèi)容及加權(quán)系數(shù)2.5.3　評價目標樹2.6　包裝品功能設(shè)計舉例——易拉罐功能與結(jié)構(gòu)設(shè)計第3章　現(xiàn)代包裝造型設(shè)計與建模3.1　包裝品形態(tài)的概念與特征3.1.1　形態(tài)的概念與分類3.1.2　形態(tài)的特征3.2　現(xiàn)代包裝造型設(shè)計3.2.1　包裝造型設(shè)計基本概念3.2.2　包裝造型設(shè)計的功能要求3.2.3　包裝造型設(shè)計的合理性3.3　包裝容器造型構(gòu)成與設(shè)計要素3.3.1　包裝容器外形構(gòu)成要素3.3.2　包裝容器造型設(shè)計構(gòu)成要素3.3.3　立體形態(tài)造型設(shè)計3.3.4　空間形態(tài)的造型3.3.5　形態(tài)與運動3.3.6　形態(tài)的錯視3.3.7　形態(tài)的語義3.4　三維實體造型3.4.1　包裝品的幾何模型3.4.2　實體造型3.5　包裝品基于特征的參數(shù)化實體造型3.5.1　特征的定義和分類3.5.2　Pro/E系統(tǒng)中的參數(shù)化3.5.3　應用Pro/E構(gòu)建沐浴露瓶模型第4章　現(xiàn)代包裝結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計4.1　包裝容器結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學模型4.1.1　優(yōu)化數(shù)學模型的一般形式4.1.2　設(shè)計變量4.1.3　目標函數(shù)4.1.4　約束條件4.1.5　優(yōu)化設(shè)計的迭代算法4.2　優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學基礎(chǔ)4.2.1　二次型與正定矩陣4.2.2　函數(shù)的方向?qū)?shù)和梯度4.2.3　多元函數(shù)的泰勒近似展開式和海森矩陣4.2.4　無約束優(yōu)化問題的極值條件4.2.5　約束優(yōu)化問題的極值條件4.3　一維優(yōu)化方法4.3.1　搜索區(qū)間的確定4.3.2　黃金分割法4.3.3　二次插值法4.4　多維無約束優(yōu)化方法4.4.1　解析法求解多維無約束優(yōu)化問題4.4.2　直接法求解無約束優(yōu)化方法4.5　有約束優(yōu)化方法4.5.1　間接法求解有約束優(yōu)化問題4.5.2　復合形法直接求解有約束優(yōu)化問題4.6　多目標函數(shù)的優(yōu)化方法4.6.1　統(tǒng)一目標法4.6.2　主要目標法4.7　包裝容器結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計實例4.7.1　易拉罐形狀和尺寸的最優(yōu)設(shè)計4.7.2　蜂房結(jié)構(gòu)問題的優(yōu)化設(shè)計第5章　現(xiàn)代包裝容器可靠性設(shè)計5.1　可靠性的概念5.1.1　可靠性的含義5.1.2　可靠性的四大要素5.1.3　可靠性設(shè)計常用指標5.2　可靠性設(shè)計中常用的分布函數(shù)5.2.1　二項分布5.2.2　泊松分布5.2.3　指數(shù)分布5.2.4　正態(tài)分布5.2.5　對數(shù)正態(tài)分布5.2.6　威布爾分布5.3　包裝品強度可靠性設(shè)計5.3.1　應力-強度干涉模型5.3.2　正態(tài)設(shè)計變量的可靠度計算5.3.3　非正態(tài)設(shè)計變量的可靠度計算5.4　疲勞強度可靠性設(shè)計5.4.1　疲勞曲線5.4.2　等幅應力作用下的疲勞壽命及可靠度5.4.3　不穩(wěn)定應力作用下的疲勞壽命第6章　現(xiàn)代包裝動態(tài)優(yōu)化設(shè)計6.1　包裝動態(tài)優(yōu)化設(shè)計的內(nèi)容與方法6.1.1　包裝動態(tài)優(yōu)化設(shè)計內(nèi)容的理論基礎(chǔ)6.1.2　包裝動態(tài)優(yōu)化設(shè)計的目標6.1.3　包裝動態(tài)優(yōu)化設(shè)計的內(nèi)容6.2　線性與非線性振動設(shè)計6.2.1　包裝系統(tǒng)線性動力學建模6.2.2　線性的動態(tài)特征分析與動力學參數(shù)計算6.3　單自由度非線性系統(tǒng)的振動6.3.1　傳統(tǒng)的等價線性化法與擴展的等價線性化法6.3.2　多尺度法6.3.3　單自由度非線性振動方程的漸近法6.4　慢變參數(shù)系統(tǒng)的漸近法6.4.1　含慢變參數(shù)的自治系統(tǒng)6.4.2　含慢變參數(shù)的非自治系統(tǒng)6.5　非線性振動系統(tǒng)的分叉與混沌6.5.1　分叉的基本概念6.5.2　突變與分叉6.5.3　混沌的基本含義6.5.4　碰撞（沖擊）振動系統(tǒng)的周期運動6.5.5　雙自由度碰撞（沖擊）振動系統(tǒng)周期運動的Hopf分叉與混沌6.5.6　碰撞振動系統(tǒng)的概周期環(huán)面分叉第7章　包裝視覺傳達設(shè)計暨裝潢設(shè)計理論7.1　視覺傳達7.1.1　視覺傳達的方式7.1.2　視覺傳達的視覺載體7.1.3　視覺傳達原理在包裝設(shè)計中的應用7.2　包裝視覺傳達設(shè)計的原則與要求7.2.1　視覺傳達設(shè)計的原則7.2.2　視覺傳達設(shè)計的要求7.3　包裝裝潢設(shè)計理論7.3.1　包裝裝潢的字體設(shè)計7.3.2　包裝裝潢中的圖形設(shè)計7.3.3　包裝裝潢的色彩設(shè)計7.4　數(shù)字媒體技術(shù)在包裝裝潢傳達設(shè)計中的應用7.4.1　數(shù)字媒體的概念7.4.2　數(shù)字媒體的特性7.4.3　數(shù)字媒體傳播模式7.5　數(shù)字圖像處理技術(shù)7.5.1　圖像顏色模型7.5.2　彩色空間的線性變換7.5.3　圖像的基本屬性及種類7.5.4　數(shù)字圖像的獲取技術(shù)7.5.5　圖像創(chuàng)意設(shè)計與編輯技術(shù)第8章　綠色包裝設(shè)計方法8.1　綠色設(shè)計及特點8.1.1　綠色設(shè)計的概念8.1.2　綠色設(shè)計的特點8.1.3　綠色設(shè)計的內(nèi)容8.1.4　綠色設(shè)計的流程8.2　綠色設(shè)計原則與策略8.2.1　綠色設(shè)計的基本原則8.2.2　綠色設(shè)計的策略8.3　基于生命周期的綠色設(shè)計方法8.3.1　產(chǎn)品生命周期設(shè)計的概念8.3.2　綠色設(shè)計因素分析與控制8.3.3　設(shè)計方案選擇對策8.3.4　生命周期評估8.3.5　簡化的生命周期評估8.4　回收設(shè)計8.4.1　回收設(shè)計原則8.4.2　回收設(shè)計方法8.4.3　回收經(jīng)濟性評估8.5　綠色包裝設(shè)計8.5.1　綠色包裝設(shè)計的概念與內(nèi)涵8.5.2　綠色包裝設(shè)計流程8.5.3　綠色包裝設(shè)計方法8.6　PC/104 Module綠色包裝設(shè)計實例8.6.1　設(shè)計對象的選擇8.6.2　產(chǎn)品的基本資料分析8.6.3　核查總量（清單）的建立8.6.4　綠色設(shè)計策略的確定8.6.5　綠色設(shè)計方案的制定8.6.6　方案實施情況分析8.6.7　方案改進第9章　現(xiàn)代包裝數(shù)字化設(shè)計9.1　數(shù)字化設(shè)計與制造技術(shù)9.1.1　數(shù)字化設(shè)計與制造的內(nèi)涵9.1.2　數(shù)字化設(shè)計技術(shù)9.1.3　數(shù)字化設(shè)計過程模型9.1.4　數(shù)字化設(shè)計的特點9.2　數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)9.2.1　數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)的功能9.2.2　數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)的構(gòu)成9.2.3　數(shù)字化設(shè)計典型軟件系統(tǒng)9.3　數(shù)字化設(shè)計建模9.3.1　包裝品模型描述9.3.2　包裝品曲面建模9.4　裝配模型與數(shù)字樣機9.4.1　裝配模型9.4.2　數(shù)字樣機9.5　產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理9.5.1　PDM的功能9.5.2　PDM與集成制造系統(tǒng)9.5.3　PDM與虛擬制造系統(tǒng)參考文獻

章節(jié)摘錄

　　在Pro／E中常用的一些形狀特征有旋轉(zhuǎn)特征、圓角特征、倒角特征、陣列特征等?！　』谔卣髟煨偷脑O(shè)計方法是隨著CAD／CAM一體化要求而產(chǎn)生的。從工程角度看特征造型對形體各個組成部分及其特征定義，使所描述的形體信息更具有工程意義，特征模型既包含了低層幾何信息，又能為下游的加工、分析提供高層語義信息。實現(xiàn)了CAD特征建模與有限元計算技術(shù)的集成。它在原理和方法上與實體造型既有密切聯(lián)系，有以下不同?！　、偃S線框、曲面和實體造型，著重于完善產(chǎn)品幾何描述問題，忽視了產(chǎn)品的工程意義，使設(shè)計和制造信息不連貫。特征造型則著重表達產(chǎn)品的完整技術(shù)和生產(chǎn)管理信息。在最終產(chǎn)品上保留各功能形素的原始定義和相互依賴關(guān)系，使產(chǎn)品設(shè)計和生產(chǎn)準備各環(huán)節(jié)得以并行展開?！　、谠谔卣髂Ｐ椭幸没鶞庶c、基準中心線、局部坐標系等基準元素，突出面的作用。這些面不同于一般幾何面，必須易于檢索其定形和定位尺寸。這要求允許在三維物體之外存在孤立的點、線和面，引入非流型和非規(guī)則集合，擴展歐拉操作范圍?！　、厶卣髟煨驮O(shè)計在更高層次上進行，操作對象不再是實體造型采用的原始的線條和體素，而是產(chǎn)品的功能形素。這需要采用局部操作和尺寸驅(qū)動技術(shù)，并要求使用新的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和新的特征組合算法。特征的引用直接體現(xiàn)了設(shè)計意圖，使得產(chǎn)品模型易于理解，節(jié)省產(chǎn)品設(shè)計時間?！　、芴卣髦械膸缀魏头菐缀涡畔a(chǎn)品設(shè)計意圖貫徹到后續(xù)環(huán)節(jié)，并及時得到意見反饋，加強了設(shè)計、分析、工藝準備、加工、檢驗等各部門的聯(lián)系，有助于推動包裝設(shè)計的規(guī)范化、標準化和系列化?！　。?）用輪廓體現(xiàn)設(shè)計思想、參數(shù)化特征建模是常用的幾何建模方法。它是一種用參數(shù)來定義模型的方法。輪廓是指實體模型的幾何截面形狀，或掃描路線若干首尾相接的直線或曲線。輪廓上的線段（直線或曲線）不能斷開、錯位或交叉。輪廓可以是封閉的或開放的?！　。?）尺寸驅(qū)動　　尺寸驅(qū)動是參數(shù)化設(shè)計中的一個較為重要的特性。尺寸驅(qū)動就是在輪廓上加尺寸參數(shù)，并在設(shè)置線段之間的約束關(guān)系（公式）后根據(jù)尺寸參數(shù)和約束關(guān)系來控制輪廓的位置、形狀和大小。當輪廓尺寸的數(shù)值大小改變時，輪廓上其他和此約束有關(guān)的部分也將隨之發(fā)生相應的變化。尺寸驅(qū)動將設(shè)計圖形的直觀性和設(shè)計尺寸的精確性有效地統(tǒng)一起來，提高了設(shè)計效率和質(zhì)量。在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，只需在屏幕上大致繪出剖面形狀，并創(chuàng)建尺寸參數(shù)的數(shù)值或創(chuàng)建各尺寸參數(shù)間的關(guān)系公式后，系統(tǒng)即可自動計算出模型的精確外形，得到所需要的結(jié)構(gòu)形狀。（3）合理性檢查在參數(shù)化設(shè)計中，系統(tǒng)可以檢查出標注過多或過少的尺寸，并給予提示，以避免出現(xiàn)缺失尺寸或多余尺寸及相互矛盾的現(xiàn)象，達到正確標注尺寸的目的。

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