折叠产品的设计方法研究

张博 吴宇 郭媛媛

摘 要：以折叠产品的功能优越性和目前折叠产品研究往往关注于一种折叠结构的材质、工艺改进为启示，分析了3款折叠衣架的折叠结构，提出了折叠结构的互换设计方法，又分析了3款折叠自行车的折叠方式，提出产品形态重构的设计方法。在此基础上运用两种方法进行了折叠情侣伞的设计，进一步验证了两种方法对于折叠产品创新的可行性。

关键词：折叠产品；互换；形态重构

产品结构的创新在产品创新中占据了至关重要的地位。一般在众多的同类产品中，如果有一个产品的结构非常新颖，一定会给人以强大的视觉冲击，激起他们的购买欲望或使用欲望。以节省空间和方便携带为辅助功能需要的产品，其实现方法有很多，折叠是完成该辅助功能的重要的方法之一［1］。具有折叠功能的产品能够在使用时展开，储存时折起，实现节省空间、方便储运和携带的设计目标。［2］折叠结构的种类较多，以往研究往往关注于对某一个折叠产品的折叠结构进行材质改进、工艺改进等，而本文提出的第一种折叠产品设计方法关注于研究一种折叠产品能否使用不同的折叠结构来实现，第二种设计方法关注于研究以省空间为最大化设计目标的折叠产品如何实现。通过上述设计方法的研究希望可以帮助设计师从不同的角度出发考虑折叠产品的创新。

1 从折叠结构互换角度进行折叠产品设计的方法

1.1 折叠结构互换设计方法案例分析

衣架是人们生活中常见的产品，在形态上具有三角形特征，以下三款折叠衣架从功能上都实现了挂衣服的功能，只是所采用的折叠结构类型不同。四折式衣架见图1，由四个杆单元和一个套管组成，各杆件由金属环连接，四根杆件打开后通过移动套管来约束下部两杆以达到水平。衣架折起后成为长度相等的杆单元。充气式衣架见图2，使用时充气使气膜结构成为支撑体，气阀门松开使气体排出后可以任意卷折。X形折叠衣架见图3，通过预先设计好的一个个X形剪式折叠单元的打开和折起实现功能，打开后能够朝着预定的方向伸展，折起后是圆形。

图1 四折式折叠衣架［3］

图2 充气式折叠衣架［3］

图3 X形折叠衣架［3］这里要说明的是，一款折叠产品的评价标准有很多，有些是定量的，如节省空间、便于携带，而有些标准有着明显的主观性，如外观的评价标准。因此，当尝试各种折叠结构应用于同一款产品时，我们很难进行综合评价，我们常用的办法是针对产品可用性评估的某一项进行，而暂不考虑其他评价标准。［1］上述折叠产品在现有尺寸、材料和折叠结构的约束下都达到了最大限度的折叠，以储存时节省空间作为唯一评价标准，充气式折叠衣架和X形折叠衣架最佳，以成本作为评价标准，充气式折叠衣架应是成本最低的产品。从产品易用性上来考虑，充气式折叠衣架和X形折叠衣架最佳。

1.2 折叠结构互换设计方法的概念

从折叠产品折叠的方式和形态的变化的角度我们将折叠分为：卷折式、扇形、风箱形、X瞂瞂瞂瞂(可展网架式)等四类。卷折式折叠又分为卷、折和充气式三部分。这些分类之间是有着必然的联系的，最基本的折单元是最简单的折叠，同时也是它们彼此间联系的纽带。本文将各种经典的折叠结构以形态来命名，就是考虑到上述因素，同时，从形态角度来分析折叠结构也是工业设计的要求和我们继续往下研究的出发点和基础。折叠产品的折叠结构与外部形态有着重要的联系，从形态角度来划分折叠结构的分类方法是将复杂的机械结构简化的有效手段，是适合学生有效、快速掌握折叠结构的良好途径，是工业设计师进行相关设计的理论基点。

通过研究案例我们发现同一款产品的折叠功能往往可以通过多种折叠结构实现， 即使用不同的折叠结构解决产品的折叠功能需求，也是工业设计方法学中换元法的应用，［4］在此笔者称之为“折叠结构互换设计方法”。折叠结构互换设计方法是指通过研究各种折叠结构的适用条件，针对一款产品，我们可以通过使用几种不同的折叠结构达到折叠该产品的目的，从而产生一个新的折叠产品，同时获得不同的储运方式、折叠方式及新的使用体验。

2 从产品形态重构角度进行折叠产品设计的方法

2.1 产品形态重构设计方法案例分析

折叠自行车是现在越来越受人们欢迎的产品，传统自行车大而笨拙，不适合城市快节奏的生活需求，从功能的角度看，折叠自行车在展开后能够完全符合普通自行车的功能要求，折叠后更加方便出行和携带，所以逐渐受到人们的追捧。普通折叠自行车见图4，设计师将折叠节点设计在前后轮的中间，使得折起后前后轮是基本叠加的，其他的构件根据这一基础再进行折叠设计。

图4 普通折叠自行车［4］

图5 伸缩式折叠自行车［4］伸缩式折叠自行车见图5，设计师追求的目的同样是前后轮的叠加，只是实现的方法不同，其前杠设计成了伸缩式，伸缩达到一定程度后再通过转轴的转动使得前轮与后轮叠加，通过这个例子我们可以发现，折叠车往往都是通过出车轮以外的其他构件的变化来实现车轮的叠加。

图6 “四个圈”折叠自行车［4］“四个圈”折叠自行车见图6，设计师追求的不再是两个车轮的叠加，更多的是其他构件与车轮的叠加，设计师分析了普通自行车中的不可折叠的构件是前后车轮，为了达到产品所有部件的叠加，将除车轮外其他部件简化为两个圆环和两个杆件，折起时首先转动前后两个车轮使之分别进入产品中部两个圆环，而后再叠加中部两个圆环，最后将其余部件根据主体形态再折叠。该车从省空间的角度来看是最佳的。

2.2 产品形态重构设计方法的概念

折叠产品最大的功能优点在于节省空间、方便携带，从这个角度讲我们设计折叠产品就是追求节省空间的最大化。然而在实际应用中，有些产品的某些构件是在目前技术下无法折叠的，或者折叠后无法完成原有的功能，也就没有实际意义，在此笔者称这些构件为“不可折叠构件”，如自行车中的车轮。对应于一个产品中的“不可折叠构件”，其他构件笔者称之为“可折叠构件”。产品在使用状态下的形态特征是我们在赋予其折叠功能时需要首先考虑的第一要素，而产品的不可折叠构件的形态往往就是我们进行折叠设计的“最小单元”。因此，首先确定产品的不可折叠构件的形态特征，通过可折叠构件的设计以符合不可折叠构件形态的设计思路设计往往能够实现该产品省空间的最大化。产品形态重构设计方法是指首先分析现有产品的整体形态特点，而后确定最小单元，即不可折叠构件，通过可折叠构件的折叠设计以适合不折叠构件的形态特征，最终目标是实现相似形态构件的叠加，以达到节省空间的最大化目的。

3 设计实例

结合两种设计方法笔者进行了情侣伞实例设计。由于市面上的情侣伞都是一把伞，仅仅通过增加了伞的大小实现情侣共同使用，生活当中只有当情侣在一起时才会使用这种伞，而无论是男士还是女士单独时都不会随身带一把双人伞，使得该产品使用概率很小。针对这一问题我们进行了用户需求定义：男士和女士不在一起时他们分别使用一把普通的伞，当他们见面后通过简单的操作就可将各自的伞组合成一把情侣伞。这就解决了原有产品使用频率小的问题。产品操作流程见图7，在组合方式上，采用了普通大小不同两把雨伞的叠加，为了能够快速方便的组合和分开，同时在组合的情况下能够快速折起，选取了X形折叠结构，连接方式选择了挂钩和套筒。

图7 折叠情侣伞操作流程4 结语

以各种折叠结构为研究对象，通过设计案例的分析，提出从折叠结构的互换和产品形态重构两种折叠产品设计方法。充分分析和讨论了两种方法的内涵和意义。在此基础上运用方法进行了产品实例设计，进一步验证了方法的可行性。本文结论对于折叠类产品的设计具有借鉴价值，笔者将对两种方法做进一步的深入研究。

参考文献：

［1］ 江湘芸.设计材料及加工工艺［M］.北京：北京理工大学出版社，2003.

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

［3］ 闻邦椿，刘树英，李小彭.产品的主辅功能及功能优化设计［M］.北京：机械工业出版社，2008.

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

［5］ 简召全，朱崇贤，冯明.工业设计方法学［M］.北京：北京理工大學出版社，2000.

［6］ 游敏，郑小玲．连接结构分析［M］．武汉：华中科技大学，2004.

［7］ 伏波，白平.产品设计——功能与形态［M］.