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關鍵詞:組合夾具;特點分析;工作原理;應用設計
中圖分類號:TG75 文獻標識碼:A
在我國,組合夾具是一種先進的工藝裝備,它是由一套預先制造好的各種不同的形狀、不同規格、不同尺寸、具有互換性、高耐磨性和高精度的標準元件組成,其結構靈活多變,適應性廣,元件可長期循環使用,目前已為眾多制造行業所采用。就目前來說,組合夾具分為槽系和孔系兩個系列。
在加工工件前,筆者認為,要酌情根據工件的工藝要求采用設備和夾具設計原則,選取夾具元件、確定元件間的位置關系、組裝出機械加工使用的工裝夾具。在現實使用中由于組合夾具應變能力強、設計和制造周期短、成本低、適應產品更新換代的要求,提高了企業的競爭力,所以日益受到企業的喜歡。
1 組合夾具特點
根據筆者多年來的實際工作經驗總結得知:組合夾具的基本特點要滿足標準化、系列化、通用化三個特點,具有組合性、可調性、柔性、應急性和經濟性,使用壽命長,能適應產品加工中的周期短、成本低等要求,比加工中心較適合加工中心應用機床配件??傮w說來優點可以歸納為節約鋼材和降低成本,能不斷縮短生產準備周期,提高企業工藝裝備系數等。
2 基本結構
在這里筆者按在組合夾具中的作用,地位結構特點,把組合夾具的元件劃分為夾具體,夾緊元件及定位裝置(或者稱夾緊機構),定位元件及定位裝置及對刀,引導元件及裝置,分度,對定裝置等。但要注意,每個夾具不一定所有的各類元件都具備,如手動夾具就沒有動力裝置,一般的車床夾具不一定有刀具導向元件及分度裝置。反之,按照加工等方面的要求,有些夾具上還需要設有其它裝置及機構。
3 定位原理
它的定位原理主要是6點定位,在這里面以6個自由度的消除,以便找出較合適的定位夾緊方案.一個物體在空間可以有6個獨立的運動,即沿X、y、Z軸的平移運動,分別記為 。X1、Y1、Z1;繞X、Y、Z軸的轉動,記為x 、y 、z ,習慣上,把上述6個獨立運動稱作6個自由度.如果采用一定的約束措施,消除物體的6個自由度,則物體被完全定位.例如討論長方體工件時,可以在底面布置3個不共線的約束點,側面布置2個約束點,端面布置一個約束點,則底面約束點可以限制X2、Y2、Z2 3個自由度,側面約束點限制X1、Z12個自由度,端面約束點限制y。這個自由度,就完全限制了長方體工件6個自由度。
4 組合夾具設計應用
在我國,組合夾具設計應用比較廣泛,筆者現在根據工作性質對其做一論述,以便在今后的工作中借鑒參考。行文如下。
5 在數控機床中應用。目前,隨著機械制造業發展,對于組合夾具數控機床有許多不同于普通機床的特殊要求,這就要求組合夾具元件能大、中融合一體,安裝在同一塊基礎板上,以適應單件或多件同時加工等??紫祳A具靠銷孔定位,這就要求坐標孔系一定,組裝程度簡單,無需測量調整就能確定工件在機床坐標中的位置。當使用多夾具基礎板時,既可組裝單個大零件夾具,又可組裝多個中小零件夾具,工效高,柔性好。
5.2 動態虛擬裝配應用設計。在這里,加工工件在組合夾具上的定位夾緊和最終裝配是該設計應用的關鍵部分。這通過使用軟件在計算機上完成產品零部件的實體造型、虛擬裝配、干涉分析等多次協調的設計過程,以杜絕由于零件設計的錯誤積累而導致產品的返工現象。
筆者認為,Inventor完成這項工作非常容易,只須定義出工件與各組合夾具組件之間的關系,系統就會根據給出的約束關系將工件和夾具組件自動安裝到位,如果改變原有設計,與其相關的夾具組件位置也會自動改變。Inventor自適應的功能使得夾具組件的一些在零件設計階段難以確定的尺寸可以在裝配中加入關系或進行約束來自動改變,從而真正實現了設計的互動。
5.3 加工特殊工件中的應用。在組合夾具使用過程中,針對一些形狀復雜、尺寸較大、要求精度較高、定位壓緊有困難的零件,單純用組合夾具無法完成的,筆者建議可以采取以下方法: 設計專用零件配合組合夾具元件使用。使用最多也最常用的是設計制造專用定位心軸和鉆模板。因工件孔定位時,多數情況下不是最后工序,孔沒有做到尺寸,都留有磨量。由于產品圖樣和工藝要求不一樣,孔所留的磨量各異,組合夾具元件不能滿足要求,為保證定位精度,設計制造專用定位心軸或者定位盤,下面與組合夾具元件一級精度配合,上面和零件孔配合,從而解決了定位精度問題。
結語
不管怎么說,組合夾具的設計應用,決定著加工元件的技術和經濟效果。為使組合夾具既能保證精度要求,又有高效率和低成本的性能,設計時應滿足下列要求。
第一, 應注意減少積累誤差,保證有足夠剛度。故 應減少配合層次,做到結構緊湊合理,可按加工元件 精度要求設置檢驗裝置。
第二,應有良好的繼承性,不因產品更新換代而報 廢,能適應于不斷增加同類型新產品零件的加工。 因此在設計組合夾具前,要求對同類型零件的結構 要素、工藝特征、尺寸精度等做詳細地調查、分析,了 解產品功能及發展方向,從而使組合夾具的設計對 現有產品有很高的適應性,對新產品的發展有良好 的繼承性。
第三,夾具上的可調節和可更換元件,應能保證裝 夾同一工件組內任何零件, 在調節時操作簡單、快 速,組合整件與基體間的配合應注意采取措施避免 靠摩擦力來承受作用力。
參考文獻
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【關鍵詞】組合夾具;虛擬設計;KBE
【中圖分類號】G420 【文獻標識碼】B 【論文編號】1009―8097(2010)10―0141―04
經濟全球化和現代科技的迅速發展使制造業發生了根本性的變化,其趨勢是產品品種多樣化,新產品開發快;大批量生產比例下降,中小批量生產比例增加;市場競爭日益激烈。隨著制造業的迅猛發展,工業生產中數控機床和加工中心的使用越來越得到普及,對于這些昂貴設備必須使其滿負荷運行才能取得良好的經濟效益,因此快速生產準備成為一個引人注目的問題,而工裝夾具設計正是生產準備過程中的關鍵環節之一。一般認為,夾具工裝的準備時間約占整個加工時間的10~20%,夾具設計效率和設計質量的好壞、設計周期的長短直接影響到產品質量和研發周期,關系到產品在市場上的競爭力。
目前,各高等工科院校在相關機械工程及自動化專業里都先后開設了《機械制造基礎》、《機械制造裝配設計》、《機械制造工程學》、《制造技術與CAM》等課程,這些課程的共同點是都涉及到有關機床夾具工裝設計等知識,故開展工裝夾具設計等方面的綜合性實驗具有非常重要的現實意義。由于工裝夾具設計是一門理論與實踐性較強的綜合應用設計,它涉及到多門機械制造專業相關課程:《機械制造工藝學》、《金屬切削機床》、《機床夾具設計》、《公差與技術測量》、《金屬工藝學》等,它具有很強的系統性和實用性。機械工裝相關課程工程實踐性強的特點,決定了需要大量課時的實驗和課程設計實踐教學來配合課程學習,才能獲得較好的教學效果。以往很多學校機械工裝相關課程基本都沒有安排實驗。主要原因是觀念陳舊,受實驗室條件的限制,實驗室設備的更新投入跟不上實驗教學的要求發展。利用現代技術,尤其是計算機采取組合夾具KBE快速設計軟件模擬仿真與組合夾具元件實物組裝實現相結合的方法,將仿真虛擬實驗技術引入實驗教學,以計算機輔助教學來補充常規教學,可大大緩解實驗室投入不足和實驗空間、實驗時間、實驗內容受限制的不足。為此,我院機電工程分院聯系生產與教學實際,在機械工程及自動化專業開設了15學時的軟件虛擬設計組裝與實物動手組裝相結合的綜合性、開放性的組合夾具實驗課程,本文對該實驗的教學過程及方法作一些探討。
一 組合夾具虛擬設計組裝介紹
組合夾具是一種標準化、系列化及通用化程度很高的工藝裝備,它是由一套預先制造好的各種不同形狀、不同規格、不同尺寸、具有完全互換性的標準元件和組合件,按工件的加工要求組裝而成的夾具。由于組合夾具使用完畢后,可以拆卸、清洗,重新組裝成新的夾具,因此,組合夾具的應用非常普遍,尤其適合于多品種、中小批量的生產。隨著近20年來數控機床和柔性制造系統的迅猛發展,組合夾具在機械制造專業的多品種、中小批量生產及縮短生產準備時間、充分發揮現代設備能力等方面起著越來越大的作用。目前,大多數工廠的組合夾具是根據工藝人員設計的工序圖由組合夾具組裝站進行組裝,由于大多沒有詳細的裝配圖,組裝時往往需要經過多次安裝、調整才能達到要求,比較費時費力。隨著UG、Solidworks等CAD/CAM軟件層出不窮,將這些軟件應用到組合夾具設計中,則可使夾具的設計非常快捷,裝配生產率得以顯著提高。
組合夾具KBE快速設計軟件采用UG軟件的工作界面,工作界面非常直觀,操作方便,夾具元件菜單和各種應用工具菜單都在同一個窗口內,它采用圖形輸入方式,從創建定位、導向、基礎底座,施加夾緊元件到調用各種支持元件都可直接從屏幕上進行,如圖1所示。因此,在計算機上可以虛擬出一個夾具元件、合件品種齊全的組合夾具組裝工作臺,所創建的組合夾具和組裝精度分析方法都十分貼近實驗,所見即所得,形象直觀生動,猶如身臨其境,仿佛置身于實驗室使用真實元器件組裝夾具。這樣既解決了購買高檔測量儀器、大量組合夾具元器件之難,又避免了元件損壞、試拼湊搭接夾具麻煩等不利因素,從而提高了前期的組合夾具設計效率,大大加快了機械產品開發速度。
二 組合夾具虛擬實驗的特點
隨著大規模數據庫技術、計算機技術、CAD軟件技術的飛躍發展,許多原來由硬件才能完成的功能, 如今都能依靠軟件來實現, 即“以虛代實”,“以軟代硬”,在計算機上用“虛擬平臺”、“虛擬元件”進行組合夾具設計和組裝仿真。這種新的實驗教學方法靈活有趣,能充分調動學生的積極性,促使其主動參加實驗教學的整個過程,同時教學資源可以得到優化配置和共享。與傳統的實物實驗相比,仿真虛擬實驗具有以下特點:
1 軟件包內的組合夾具元件種類繁多,其參數可任意設定、添加,合件齊全,可做各種機床夾具設計實驗,如圖2所示。
2 實驗不消耗器材,實驗所需器材種類和數量不限制,實驗成本低;
3 實驗速度快,效率高,容易開展各種設計性、綜合性實驗,提高了學生夾具設計能力;作品自制的成功會給學生帶來一種成就感,增加其學習的興趣,自主性更高;
4 可以方便地分析組裝結果,利用打印機直接打印組合夾具三維組裝圖、元件數量、類別;
5 在教學中引入現代化教育手段,可以營造一種生動活潑、輕松愉快的教學氛圍,其突出的特點就是直觀性強,便于學生自學。
三 組合夾具虛擬實驗的實施
利用現有的計算機,再加一套組合夾具KBE快速設計軟件,就相當于建立了一個擁有現代化先進設備的虛擬機床夾具實驗室。學生在這個實驗室里學習工件的工藝分析、定位原理和夾緊技術,做機床夾具設計實驗,進行組合夾具設計,是一件輕松愉快的事情。組合夾具的虛擬設計技術的應用將計算機技術與機床夾具設計結合起來,為機械工裝相關課程的教學改革打開了窗口。
在實施組合夾具虛擬設計實驗前,教師要利用一定的時間給學生講解組合夾具虛擬軟件菜單的使用方法。學生掌握虛擬設計軟件后,可以根據實驗要求自己設計實驗分析方案、組裝步驟、夾具精度分析方法,并在計算機上進行組合夾具虛擬設計。虛擬設計通過后,再發給其必要的組合夾具元件,讓學生動手搭建組合夾具,進行實物組裝實驗和精度分析,記錄實驗過程現象,分析實驗中產生的現象。這樣可以大大避免因夾具元件參數選取不合適或實驗效果不理想而反復更換夾具元件帶來的麻煩,同時也縮短了組合夾具設計和調試的周期,減少了盲目損壞元件件及相關儀器工具的概率。
因此,學生通過簡單組合夾具組裝仿真實驗--簡單組合夾具實物組裝實驗--復雜夾具設計仿真實驗到最后具體的綜合性實物組裝實驗這一循序漸進的過程,不僅掌握了一定的實驗技術和技巧,提高了動手能力、獨立思考和獨立操作能力,還培養了學生從事科學實驗研究的興趣,從而大大提高實驗教學的效果。
四 組合夾具實驗過程
1 了解實驗要求。實驗前,學生應明確實驗目的和要求,溫習機械工裝課中的有關機床夾具設計方面的定位、夾緊等內容,了解所給工件的形狀、材料、毛坯種類、加工要求及其它技術條件,熟悉加工所用的機床與刀具,并給予工件二維圖紙或實物,制定加工工藝。
2 熟悉組合夾具元件。要求熟悉八種不同組合夾具元件的結構、尺寸和使用方法,如圖3所示,以及組裝工具與輔具的用法。如定位平鍵,5mm厚的薄平鍵多用作支承件之間的定位;厚鍵常用在支承件與基礎件之間的定位,或支承件之間加墊片時的定位。
3 設計虛擬組裝方案。指導教師根據學生所制定的加工工藝,選擇難度適中的一道加工工序(如鉆孔或銑槽)作為設計夾具的對象。讓學生在KBE組合夾具快速設計軟件上進行虛擬組裝設計,學生在熟悉工件圖紙和元件的過程中,已逐步形成了概念,再經過分析、判斷來確定工件的定位面和夾緊部位,選擇定位、夾緊及相應支承元件、基礎板等,并考慮采取保證夾具尺寸精度和剛度的措施,以及工件裝卸、切屑排除等問題,從而初步構思出組合夾具的結構形式。根據設計的結構方案,在軟件平臺上進行虛擬組裝。把從元件庫里選好的元件初步定位,并放進工件,但元件之間暫不固定。再分析這樣的定位、夾緊結構、夾具形式能否滿足加工的要求,以及調整、測量和裝卸工件是否方便,從而逐步解決試裝中出現的各種問題,諸如結構間配置不當,尺寸計算錯誤,安裝定位鍵和螺栓的困難等。要經常更換部分元件,甚至局部改變設計方案,對某些主要元件的尺寸也要進行測量和挑選,以確保必要的尺寸精度和形位精度等技術要求。虛擬組裝中,教師應放手讓學生干,講解要簡明,指導可粗些,通過虛擬組裝中對方案的修改和補充,使設計方案更合理化。如圖4。
4 實物組裝。設計出的虛擬組裝方案經指導教師審閱通過后即可正式用實物進行組裝。組裝時,先把所選的元件擦洗干凈,按從內到外、從上到下的順序把各元件用定位鍵、螺栓和螺母等可靠地連接成不同形式的組裝單元,再由組裝單元裝配成不同的結構,最后組裝成完整的夾具。組裝的次序一般為基礎部分、定位部分、導向部分、壓緊部分;在聯接的同時要進行有關尺寸的測量和調整,組裝與調整交替進行,即邊組裝、邊測量、邊固定。組裝中要盡量避免過盈配合,以免損壞元件;對元件的薄弱環節,如基礎板與T形槽相交處,要采取一些增大接觸面、用十字鍵等措施以增加強度。調整是組裝中十分重要的環節,調整精度將直接影響工件的加工精度,所占的工作量也較大;正確的調整方法可使夾具調整的既快又準。調整方法有:單個方向、兩個方向和多元件調整。組裝中盡可能采用兩個方向調整的方法,即先調整一個方向后再調整另一個方向,如圖5所示。調整后在被調整元件的周圍用銅錘輕擊幾下,以消除應力,穩定夾具尺寸。
5檢驗。組裝夾具調整結束后,要求學生對所設計和組裝的夾具進行一次全面的檢驗,其內容為:①工件的定位、夾緊是否合理,能不能保證工件的加工精度。②工件的裝卸是否方便。③夾具結構是否輕巧、簡單,便于調整及清除切屑。④元件的使用是否合理。⑤夾具的剛性是否能保證安全使用。⑥能否保證在機床上順利安裝。另外還要進行一次有關尺寸的精度復測,并檢驗零星元件是否配齊。
組裝結束后,指導教師可和學生一起進行現場驗收,指出這次設計組裝的優缺點和修改建議,最后要求學生總結實驗過程,寫出有特色的實驗報告。
五 實驗效果
綜上所述,將虛擬技術應用于組合夾具的設計是十分方便,可以提高工作效率,縮短設計周期,實現虛擬組裝效果逼真,并在跟蹤性和快速性方面獲得令人滿意的效果。在實踐教學中,充分發揮虛擬技術在實踐教學中的地位,挖掘虛擬技術與硬件技術各自的優勢,兩者相互補充、相互促進,精心組織實踐教學,既可以加強學生基本功的訓練,又能讓學生掌握現代科學技術知識,必將會收到良好的實踐教學效果。綜合實驗后,學生普遍反映:“該綜合實驗內容全、形式新,實驗過程中獨立思考的問題較多,動手的機會大大增加,收獲極大?!苯涍^這次綜合實驗的鍛煉,學生在課程設計中能有條不紊地進行,設計進度明顯加快,教師指導時也感到輕松了。學生一般都能自己查資料、虛擬設計方案和實物動手組裝,不但心中有譜,而且積極性大大提高,實驗氣氛也十分活躍。實踐證明,利用軟件虛擬設計組裝與實物動手組裝相結合的綜合性實驗的開設,可以鍛煉學生綜合實驗的正規操作技能,培養其綜合分析問題和解決問題的能力,從而提高了教學質量,深化了實驗教學改革。
參考文獻
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根據我市城市基礎管理和社區居民的需要,在城近郊區各街道建立社區公益性就業組織,開展以保潔、保安、社區車輛看管為主的社區就業服務項目,開拓新的就業崗位,解決我市下崗職工、城鎮失業人員中就業特別困難人員(以下簡稱就業特困人員)的再就業問題,切實有效地發揮社區安置就業的作用。既可以在一定程度上解決下崗職工、城鎮失業人員的再就業問題,又可以提高城市綜合管理水平。在為居民創造整潔、安全、方便、舒適生活環境的同時,建立起就業特困人員的就業托底機制。現將有關問題通知如下:
一、社區公益性就業組織是:政府出資扶植、社會籌集資金,以安置就業特困人員為主,其他社會勞動者為輔的公益性勞動組織。其主要任務是:在街道社區服務中心的組織下,開展以環境保潔、社區保安、社區車輛看管等服務項目為主安置就業特困人員,并在此基礎上逐步向其它社區服務領域拓展。
二、就業特困人員是指家庭月人均收入低于300元或本人、家庭成員因患病、肢體殘疾未達到殘疾標準,且就業愿望迫切,愿意從事本人力所能及的工作的男40歲以上、女35歲以上的下崗職工、城鎮失業人員。
就業特困人員的認定程序是:本人向企業或街道申請,由街道核實,區勞動局(勞動和社會保障局)匯總,市勞動和社會保障局確認(《北京市就業特困人員確認表》附后)。
三、建立社區公益性就業組織的程序是:由街道向區勞動局(勞動和社會保障局)提出申請,經審核同意后,由市勞動和社會保障局確認,核發《北京市社區公益性就業組織證書》,并實行年檢制度。
四、社區公益性就業組織安置就業特困人員數量,由街道提出,區勞動局(勞動和社會保障局)匯總,市勞動和社會保障局向企業主管部門下達,企業再就業服務中心組織向街道輸送,就業特困人員也可直接到街道報名。
社區公益性就業組織應與安置的就業特困人員簽訂勞動合同,并按規定繳納社會保險費用,健全內部管理制度,按照多勞多得的原則建立合理的工資分配機制。
五、社區公益性就業組織中的環境保潔、社區保安項目使用就業特困人員,可享受每人每年1.4萬元的補助經費,主要用于這些人員的工資福利、社會保險等(其中安置的就業特困人員的工資原則按每人每年8400元標準補助)。補助經費由區財政預算、失業保險金補助、按規定收取轄區內單位、居民的衛生保潔費用“三家抬”的辦法籌集。
社區車輛看管項目使用就業特困人員,其工資福利、社會保險等費用采取收支相抵略有盈余的運行機制,其盈余部分用于補充社區公益性就業組織。
街道收取的轄區內單位、居民的衛生保潔費用標準由區物價局、財政局研究確定。
社區公益性就業組織還應積極安置其他下崗職工和城鎮失業人員,并可按《北京市促進就業經費使用管理辦法》(京勞就發〔1998〕70號)的規定享受有關優惠政策。
六、社區公益性就業組織的發展采取先行試點、逐步推開的原則,今年7月底前各城近郊區要選擇1-2個街道進行試點;年底前要發展到5個以上的街道;2000年底前,要在60%以上的街道建立起為就業特困人員提供就業崗位的社區公益性就業組織,并逐步擴展到所有街道。
關鍵詞:折紙;現代家具;結合
中圖分類號:J528.2 文獻標識碼:A
文章編號:1005-5312(2012)24-0048-02
隨著全球經濟文化的交流、融合,家具設計的國際化和同質化越來越明顯,在追求個性化的時代,對設計創新性有了較高的要求,設計師需要找到更多創新的元素融入到設計中,近年來折紙元素在現代設計中的運用越來越廣泛,這啟示我們把折紙,這一中國傳統文化與時代感融合,創造出更多有創意的產品,滿足不同的需求。
一、折紙元素在設計中的運用及意義
形式之美,在現代社交中早已滲透到人民的衣、食、住、行等各個方面,隨著人們的生活水平和審美意識的不斷提高,作為心靈上的需求,對美要求也就被提到一個新的高度,特別是貼近人們生活的產品,例如服裝,電子產品,家具等更加受到大眾的重視。折紙元素作為一種傳統文化,已經在眾多領域中的成功運用更說明了把傳統文化運用到現代設計中的強大生命力。今天折紙文化因其強大的延展性和可塑性,以及它強烈的視覺特征、運用構成與重組的方法可以自由無拘束的發揮,從而創造出一些隨機的、偶然的、無定式的形態,使得折紙元素有很大的發揮創意的空間的優勢。在設計中可以充分運用折紙元素的這些特點,把折紙元素適當、適量的運到設計中,與材料、結構、色彩等等充分結合,創造出很多富有創意的設計作品。當今,折紙元素的應用范圍十分廣泛,平面設計、服裝設計、產品設計、展示設計、環境裝飾等許多地方都可以看到它的影子,折紙文化的應用的形式也是豐富多彩。
如將折紙元素運用到平面設計中時,在原本簡單的塊面和顏色上采用折紙的形式,使得簡單的效果層次更加豐富,空間感更加強烈,在服裝衣設計當中,如果使用折紙元素,其特性可以發揮自身的特點,便于制作生產,富于創意,增加審美特色,結合不同的面料產生不同的質感和對比,提升了服裝的層次與動感。
二、折紙元素在現代設計中的運用方法
(一)局部運用法
局部運用法,局部運用法就是將折紙元素運用到設計的局部,作為裝飾或是結構的一部分,將它巧妙地融人到整體之中,使得產品(包括工業產品,平面產品,服裝)的局部,或是某個細節有折紙的感覺,產生一種整體與局部對比的感覺,細節豐富而不失整體感(如圖1)。
(二)整體運用法
整體運用法,整體運用法則是將折紙元素運用到產品設計的整體之中(如圖2),是使產品整體上都具有一種折紙的感覺,整體的運用時,要注意可以先將折紙元素加以提煉,概括,取其精髓,注重整體的形態和輪廓,整體運用即可將折紙感覺減弱虛化,也可將其加重夸大,注重與產品整體的平衡和和諧。
(三)具象運用法
具象運用法,是將折紙元素具體的運用到設計的各個部分,強調更多的是形式上對折紙感覺的模擬或是對折紙元素特點的把握,注重產品的細節處理,在細節地方,以折紙元素加以精致的修飾,有時更可以使產品的形態直接模擬某種折紙形態的花草蟲魚等(圖3),使產品更加生動可愛,充滿生命力。同時也可以模擬我們所熟知的折紙飛機,千紙鶴等,使產品具有折紙的機械感,在視覺上產生直接的效果,明確的表達折紙的風格。
(四)抽象運用法
抽象運用法,抽象運用法就是概括折紙元素的特點,利用產品設計的整體感,使產品整體具有折紙的韻味,在塑造形體的時體現出轉折,切割,層次的呼應與對比感,利用切面的節奏和韻律(如圖4)。抽象的方法不需要強調產品的過多細節,更多的是要一種簡練,大氣的意境,讓人產生聯想,使產品注重整體的把握,使產品擁有一種雕塑感。
三、折紙元素在現代家具中的體現
家具作為一種日常生活的必需品,讓更多的人希望通過它來體現自己的特性。而折紙元素本身特點是無定式,隨機的塊面感,與傳統家具的規則的面的特點相碰撞,會產生出許多形式的變換,使得原本呆板的體塊,層次變得更加靈活,打破了傳統的模式,折紙元素家具,其顏色對比豐富,無規則的塊面錯落有致,有規則的規模充滿韻律,整體簡潔硬朗,充滿力量感。折紙元素豐富的元素更是為家具設計形式、功能、連接方式的變化帶來了許多可能,將折紙元素運用到家具設計中,其過程是一種美的體驗。在探索將折紙元素運用到家具設計的過程,發現可以通過形態、材質、色彩三方面來研究其折紙元素的運用方式。
(一)形態
家具的形態是家具創新的靈魂,家具的材質,功能,結構,色彩,都依附在家具的形態上(如圖5),在折紙家具形態設計的過程中,結合折紙元素形態的特點,通過大量觀察與推敲,創造多變的形式組合,折紙元素本身具有的支撐,承載,塊面,轉折等形態語意能很自然的融入到家具的造型中,在創意階段,折紙元素強大的變換力也能激發出許多靈感,使得折紙家具的形態和功能更加豐富。
(二)色彩
在折紙家具設計中,色彩的運用方式可以更加豐富和明確(如圖6),折紙元素強烈的塊面感,給折紙家具顏色變換提供了更多機會,同一顏色的塊面由于折紙家具本身的轉折以及塊面感,產生不同的受光面,而產生不同的明暗效果,增加了家具的層次感,不同的色彩的應用,更加大了面的對比,例如折紙家具采用了黑白對比顏色時(如圖7),折紙家具本身的塊面感被這兩種顏色,烘托的更加強烈,而同樣是黑色,也可能因為處于不同的角度而產生更多的層次。
(三)材質
家具的材質是家具設計造型體現美感的關鍵(如圖8),材料可以塑造家具的形態,家具材料主要有自然材料和人工材料。考慮到折紙元素的特征,折紙家具設計更多的使用的是板材和塊材如木材,鋼材,塑料,折紙元素家具的材料的運用并非是單一的,比如皮革,木材與金屬的混合應用,玻璃,塑料,金屬的混合。結合家具的折疊,伸展,拆卸,組裝等功能,材料的選擇還應該更多的考慮到材料的耐磨性,可塑性,受力性能等,只有選擇合適的材料才能實現功能的同時保持其形態。因而折紙家具設計,當功能結構較復雜時可以考慮利用塑料和木材。
四、總結
折紙元素是一種傳統文化,隨著這項藝術活動的不斷發展,其形式不在不斷豐富之中。設計領域中的折紙元素的運用也越來越廣泛。把折紙元素家具設計相結合,也是當今的設計趨勢,在將折紙元素運用到家具設計中,無論設計創造出一個什么樣的形態,必須綜合考慮現代家具產品的功能、材料、結構、色彩,人機工程等因素,概括提煉折紙元素的特點,并將其適當的合理的與家具結合,這不僅提升了家具設計的文化內涵,也充分發揮了其創意特點,為家具設計找到了新的創新方向。
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關鍵詞:辦公家具 動態設計 人性化 多樣化
“動態”是相對于靜態而言的,產品由靜態轉為動態是產品開發研究的重要優化目標之一。工業設計的動態設計是在一定環境中的人的需求下,改變物的機械結構關系,使之產生動態性能,以滿足人的需求的設計。
1 辦公家具動態化辦公家具的動態設計形式的需求分析
1.1 人機關系的需求
根據市場調查分析,長期伏案工作的人90%產生過頸、肩部的肌肉勞損,這是因為長時間不合理的人機關系造成的。目前市場上常見的辦公桌面與椅面的高度差以300mm為合理高度,但具體的男性與女性的實際需求高度不同,常常出現打破合理限高的情況,加上人在工作中呈動態姿勢,因而極易對人體造成傷害。目前在市場中有許多種類的伸縮椅,但它只在于能夠調節高度,對調節多少才是這個工作者的最合理需求,這種問題沒有得到解決。因而對桌椅進行合理的動態設計,適應人的姿勢變化,仍然是辦公家具設計中應當深入解決的問題。
1.2 辦公自動化的需求
現代辦公空間里,有工作臺、工作椅、隔斷、文件柜、資料架、大量的書籍和文件,還有電腦、傳真機、投影儀、打印機、碎紙機等辦公設備。因而辦公家具的作用不僅是制造一個合理的辦公空間,更應該在結構上適應辦公設備,改善空間應用。通過合理的比例尺寸規劃,設計可調節的家具空間是適應辦公自動化的重要途徑。
1.3 休閑與辦公一體化的需求。
現代辦公家具在組成和功能上有明顯的共同性:提供辦公、交流、休息的空間;注重拓展人性化休閑空間。有些大型企業設置有休閑區域,提供給員工休息、活動或進行小型會議,但許多辦公樓里因為條件局限沒法提供這類活動空間,因此休閑與辦公一體化的設計正好彌補了這一心理需求。同一家具要實現辦公與休閑的功能轉換,必然依賴于家具結構的動態設計研究,通過調整家具結構、組合方式、運動來實現轉換。
1.4 智能化發展的需求
現代信息科技的飛速發展改變著人們的工作環境,電動工作椅、智能按摩工作椅、感應調整桌等等,各種智能辦公家具產品不斷推陳出新,正在走進現代辦公室。人們希望看到:自己走到面前的文件柜,聲控調節的辦公桌椅,自動化調整的儲藏柜等等,這些智能化的辦公家具也依賴與機械動態設計的研發。
由上所述可以看到讓辦公家具“動”起來,是滿足現代化辦公需求,朝著人性化、多樣化、智能化發展的必然道路。
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2.1 折疊式
折疊是為了更好的展開。在辦公家具中,折疊辦公家具都具有節省空間,方便移動的功能。常見到兩種形式:一種是折動,利用平面連桿機構原理,再借助外力拉伸來實現折疊,運動方向有上下空間運動和左右水平運動兩種。比如折疊桌、折疊椅、折疊沙發等。一種是重疊,一種排列方式,利用的是物體間互相容納關系,帶有隱藏性。比如隱形柜。
2.2 組合式
組合是將幾個部分或單元件組成一個整體的設計方法。辦公家具通常采用模塊化組合的方式,以標準化接口或連接件來連接各種模塊,組成多樣化的家具形式。它具有造型簡潔,靈活性大,功能多樣的特點,適合于各種辦公空間。如圖1:多功能組合家具。
2.3 調節式
調節式辦公家具以人機工程學為依據,研究人體比例尺寸及姿勢變化,設計運動結構,調節家具尺寸、角度等,以滿足家具對不同使用者的需求。調節方式有:螺釘固定位置調節,螺旋式調節,氣壓棒式調節,液壓式調節,電動式調節等。如升降椅。
2.4 旋轉式
旋轉式辦公家具主要是在家具的底部位置添加滑輪或軸承結構來實現運動。例如:旋轉椅、電腦桌、文件柜等等。
2.5 滑動式
滑動式辦公家具主要是在家具的活動面與固定面安裝滑動裝置來產生運動,常見的裝置有滑輪式和滾珠式,應用于需要活動的家具上。比如抽屜、柜門等等。
3 辦公家具動態設計的應用原則
3.1 人性化設計
在辦公家具設計中,以人為本是一個重要的核心前提,家具的動態設計必須建立在對人體的構造、尺度、動作、體感、心理等特征的充分理解和研究的基礎之上,才能得出正確的人機關系結論,設計出與人的需求相匹配的動態模式,從而改善人與家具的協調性,緩解人體緊張狀態,提高工作效率。
3.2 結構設計與功能需求一致
動態設計是通過連接結構的改變達到家具的可變性的,只有結構與功能一致才符合動態的需求。辦公家具設計應充分考慮動態產生的運動軌跡、空間變化、以及形態變化等影響因素,在有限的條件下進行合理設計。
3.3 與辦公環境布局相適應
辦公環境的布局因各種行業的需求不同而不同。銀行、保險、政務服務中心等辦公人員多,相對集中,辦公家具呈開放式排列狀態;事務所、咨詢等工作性質具有相對獨立性和私密性的公司,辦公環境為獨立單元式,隔斷較高;公關、策劃、媒體等行業互動性高,機動性強,辦公環境里公共空間多,辦公空間個性化強等等。辦公家具設計應當針對不同的空間布局設計動態比例,不能因為動態需求破壞環境的整體秩序。
3.4 安全性原則。
動態比靜態更具有危險性,辦公家具與人長時間密切接觸,安全性尤其重要。動態設計必須遵循辦公家具在使用與不使用的過程中,對人體的生理及心理都是無害的這一安全原則。
4 結語
每人所處的辦公環境可能不同,但寬敞舒適、合理有序的工作空間卻是共同渴望的目標,辦公家具的動態化設計正是改善狹窄、調整環境秩序的可行手段。通過改變家具結構產生動態,滿足工作者的多種功能需求,創造更加合理健康的工作環境,這將是人們改變生活的一種途徑。
參考文獻