折疊產品的設計方法研究

張博 吳宇 郭媛媛

摘 要：以折疊產品的功能優越性和目前折疊產品研究往往關注于一種折疊結構的材質、工藝改進為啟示，分析了3款折疊衣架的折疊結構，提出了折疊結構的互換設計方法，又分析了3款折疊自行車的折疊方式，提出產品形態重構的設計方法。在此基礎上運用兩種方法進行了折疊情侶傘的設計，進一步驗證了兩種方法對于折疊產品創新的可行性。

關鍵詞：折疊產品；互換；形態重構

產品結構的創新在產品創新中占據了至關重要的地位。一般在眾多的同類產品中，如果有一個產品的結構非常新穎，一定會給人以強大的視覺沖擊，激起他們的購買欲望或使用欲望。以節省空間和方便攜帶為輔助功能需要的產品，其實現方法有很多，折疊是完成該輔助功能的重要的方法之一［1］。具有折疊功能的產品能夠在使用時展開，儲存時折起，實現節省空間、方便儲運和攜帶的設計目標。［2］折疊結構的種類較多，以往研究往往關注于對某一個折疊產品的折疊結構進行材質改進、工藝改進等，而本文提出的第一種折疊產品設計方法關注于研究一種折疊產品能否使用不同的折疊結構來實現，第二種設計方法關注于研究以省空間為最大化設計目標的折疊產品如何實現。通過上述設計方法的研究希望可以幫助設計師從不同的角度出發考慮折疊產品的創新。

1 從折疊結構互換角度進行折疊產品設計的方法

1.1 折疊結構互換設計方法案例分析

衣架是人們生活中常見的產品，在形態上具有三角形特征，以下三款折疊衣架從功能上都實現了掛衣服的功能，只是所采用的折疊結構類型不同。四折式衣架見圖1，由四個桿單元和一個套管組成，各桿件由金屬環連接，四根桿件打開后通過移動套管來約束下部兩桿以達到水平。衣架折起后成為長度相等的桿單元。充氣式衣架見圖2，使用時充氣使氣膜結構成為支撐體，氣閥門松開使氣體排出后可以任意卷折。X形折疊衣架見圖3，通過預先設計好的一個個X形剪式折疊單元的打開和折起實現功能，打開后能夠朝著預定的方向伸展，折起后是圓形。

圖1 四折式折疊衣架［3］

圖2 充氣式折疊衣架［3］

圖3 X形折疊衣架［3］這里要說明的是，一款折疊產品的評價標準有很多，有些是定量的，如節省空間、便于攜帶，而有些標準有著明顯的主觀性，如外觀的評價標準。因此，當嘗試各種折疊結構應用于同一款產品時，我們很難進行綜合評價，我們常用的辦法是針對產品可用性評估的某一項進行，而暫不考慮其他評價標準。［1］上述折疊產品在現有尺寸、材料和折疊結構的約束下都達到了最大限度的折疊，以儲存時節省空間作為唯一評價標準，充氣式折疊衣架和X形折疊衣架最佳，以成本作為評價標準，充氣式折疊衣架應是成本最低的產品。從產品易用性上來考慮，充氣式折疊衣架和X形折疊衣架最佳。

1.2 折疊結構互換設計方法的概念

從折疊產品折疊的方式和形態的變化的角度我們將折疊分為：卷折式、扇形、風箱形、X瞂瞂瞂瞂(可展網架式)等四類。卷折式折疊又分為卷、折和充氣式三部分。這些分類之間是有著必然的聯系的，最基本的折單元是最簡單的折疊，同時也是它們彼此間聯系的紐帶。本文將各種經典的折疊結構以形態來命名，就是考慮到上述因素，同時，從形態角度來分析折疊結構也是工業設計的要求和我們繼續往下研究的出發點和基礎。折疊產品的折疊結構與外部形態有著重要的聯系，從形態角度來劃分折疊結構的分類方法是將復雜的機械結構簡化的有效手段，是適合學生有效、快速掌握折疊結構的良好途徑，是工業設計師進行相關設計的理論基點。

通過研究案例我們發現同一款產品的折疊功能往往可以通過多種折疊結構實現， 即使用不同的折疊結構解決產品的折疊功能需求，也是工業設計方法學中換元法的應用，［4］在此筆者稱之為“折疊結構互換設計方法”。折疊結構互換設計方法是指通過研究各種折疊結構的適用條件，針對一款產品，我們可以通過使用幾種不同的折疊結構達到折疊該產品的目的，從而產生一個新的折疊產品，同時獲得不同的儲運方式、折疊方式及新的使用體驗。

2 從產品形態重構角度進行折疊產品設計的方法

2.1 產品形態重構設計方法案例分析

折疊自行車是現在越來越受人們歡迎的產品，傳統自行車大而笨拙，不適合城市快節奏的生活需求，從功能的角度看，折疊自行車在展開后能夠完全符合普通自行車的功能要求，折疊后更加方便出行和攜帶，所以逐漸受到人們的追捧。普通折疊自行車見圖4，設計師將折疊節點設計在前后輪的中間，使得折起后前后輪是基本疊加的，其他的構件根據這一基礎再進行折疊設計。

圖4 普通折疊自行車［4］

圖5 伸縮式折疊自行車［4］伸縮式折疊自行車見圖5，設計師追求的目的同樣是前后輪的疊加，只是實現的方法不同，其前杠設計成了伸縮式，伸縮達到一定程度后再通過轉軸的轉動使得前輪與后輪疊加，通過這個例子我們可以發現，折疊車往往都是通過出車輪以外的其他構件的變化來實現車輪的疊加。

圖6 “四個圈”折疊自行車［4］“四個圈”折疊自行車見圖6，設計師追求的不再是兩個車輪的疊加，更多的是其他構件與車輪的疊加，設計師分析了普通自行車中的不可折疊的構件是前后車輪，為了達到產品所有部件的疊加，將除車輪外其他部件簡化為兩個圓環和兩個桿件，折起時首先轉動前后兩個車輪使之分別進入產品中部兩個圓環，而后再疊加中部兩個圓環，最后將其余部件根據主體形態再折疊。該車從省空間的角度來看是最佳的。

2.2 產品形態重構設計方法的概念

折疊產品最大的功能優點在于節省空間、方便攜帶，從這個角度講我們設計折疊產品就是追求節省空間的最大化。然而在實際應用中，有些產品的某些構件是在目前技術下無法折疊的，或者折疊后無法完成原有的功能，也就沒有實際意義，在此筆者稱這些構件為“不可折疊構件”，如自行車中的車輪。對應于一個產品中的“不可折疊構件”，其他構件筆者稱之為“可折疊構件”。產品在使用狀態下的形態特征是我們在賦予其折疊功能時需要首先考慮的第一要素，而產品的不可折疊構件的形態往往就是我們進行折疊設計的“最小單元”。因此，首先確定產品的不可折疊構件的形態特征，通過可折疊構件的設計以符合不可折疊構件形態的設計思路設計往往能夠實現該產品省空間的最大化。產品形態重構設計方法是指首先分析現有產品的整體形態特點，而后確定最小單元，即不可折疊構件，通過可折疊構件的折疊設計以適合不折疊構件的形態特征，最終目標是實現相似形態構件的疊加，以達到節省空間的最大化目的。

3 設計實例

結合兩種設計方法筆者進行了情侶傘實例設計。由于市面上的情侶傘都是一把傘，僅僅通過增加了傘的大小實現情侶共同使用，生活當中只有當情侶在一起時才會使用這種傘，而無論是男士還是女士單獨時都不會隨身帶一把雙人傘，使得該產品使用概率很小。針對這一問題我們進行了用戶需求定義：男士和女士不在一起時他們分別使用一把普通的傘，當他們見面后通過簡單的操作就可將各自的傘組合成一把情侶傘。這就解決了原有產品使用頻率小的問題。產品操作流程見圖7，在組合方式上，采用了普通大小不同兩把雨傘的疊加，為了能夠快速方便的組合和分開，同時在組合的情況下能夠快速折起，選取了X形折疊結構，連接方式選擇了掛鉤和套筒。

圖7 折疊情侶傘操作流程4 結語

以各種折疊結構為研究對象，通過設計案例的分析，提出從折疊結構的互換和產品形態重構兩種折疊產品設計方法。充分分析和討論了兩種方法的內涵和意義。在此基礎上運用方法進行了產品實例設計，進一步驗證了方法的可行性。本文結論對于折疊類產品的設計具有借鑒價值，筆者將對兩種方法做進一步的深入研究。

參考文獻：

［1］ 江湘蕓.設計材料及加工工藝［M］.北京：北京理工大學出版社，2003.

［2］ 創意衣架［EB/OL］.(20100911)［20130325］.http：∥122.225.17.222/index.php?doc瞯iew1898.

［3］ 聞邦椿，劉樹英，李小彭.產品的主輔功能及功能優化設計［M］.北京：機械工業出版社，2008.

［4］ 超酷的折疊自行車［EB/OL］.(20081014)［20130325］.http：∥news.hxgift.cn/html/fashion/home/2008/10/14/122444.html.

［5］ 簡召全，朱崇賢，馮明.工業設計方法學［M］.北京：北京理工大學出版社，2000.

［6］ 游敏，鄭小玲．連接結構分析［M］．武漢：華中科技大學，2004.

［7］ 伏波，白平.產品設計——功能與形態［M］.