七巧板原理在可拆卸式皮革包袋造型设计中的应用

郑好，吴晶，吴芳，刘文庆

（四川大学轻工科学与工程学院，四川 成都 610015）

引言

七巧板也称七巧图、智慧板，是我国民间流传已久的智力玩具，最早可追溯到宋代的燕几图，后演化成明朝的蝶几图，再由清朝初期的七巧图变为现代人们所熟悉的七巧板[1]。七巧板由7 块几何图块组成，通过不同的组合可变换出各种各样的图样，激发人们的想象力与创造力。目前对于七巧板原理的应用主要是在品牌标志、包装、室内、服装等设计领域与教学领域。徐伶俐等[2]运用七巧板原理设计个性化的品牌标志；马原等[3]将七巧板原理运用到糖果包装设计中；曾莞珺等[4]探讨了七巧板办公空间的造型特点与未来设计方向；厉谦等[5-7]将七巧板原理运用到服装结构设计中以实现不同形态的服装造型；王蕾[8-9]将七巧板原理运用到平面构成与立体构成教学之中，实现平面到立体转换的设计创新。可拆卸式皮革包袋是现代创意皮革包袋的一种，由于皮革材质具有良好的柔韧性和可塑性等特点，适合包袋的造型设计及结构设计。将七巧板原理运用到可拆卸皮革包袋的设计中，在进行包袋造型创新的同时，也为可拆卸式皮革包袋的造型设计提供新的创作思路。

1 七巧板原理

“七巧板原理”是一种模型化思维方式的创新，按照不同的构想设计，将图块进行拆分与重组形成各种不同的形象[10]。七巧板由5 块等腰直角三角形、1 块正方形、1 块平行四边形构成，所有角度均为45度的倍数。如图1 所示，若设七巧板基本图形为ABCD，设边长AB=BC=CD=DA=L，七巧板的基本图形面积为SABCD，由平面几何与三角函数得出1～7 号图块的边长关系：AE=BE=DE=IJ=BG=GJ=GE=EH=HJ=EF=FD=HI=L，BJ=JC=CI=ID=HF=；1～7 号图块的面积关系：S4=S6=S3=

图1 七巧板基本图形Fig.1 Basic graphics of tangram principle

由边长等式与面积关系可知，这7 块图块边长与面积均可相互替代。以不同的组合方式呈现出多种图样，体现出七巧板强大的造型可能性[11-12]，从而产生灵活多变又独具个性的外观形象。

2 可拆卸式皮革包袋特点分析

可拆卸式设计是一种常见的解构主义设计手法[13]，利用部件的拆分与重组构成新的设计。可拆卸式皮革包袋是将包袋分割为几个部件，各部件通过各种连接方式组合，在保证包袋基础功能的情况下，形成新的包袋款式以满足不同的需求[14]。因皮革材质具有较高的强度及延展性，在包袋拆卸与重组的过程中，可以实现多种造型。皮革材质亦具有较高的韧性与耐磨性，因此在包袋的拆卸与重组过程中不容易变形。皮革材质还具有较强的可塑性，可以与不同的工艺相结合，增加可拆卸式皮革包袋的美观性。

2.1 可拆卸式皮革包袋特点

皮革包袋通过拆卸组合的设计手法，使单一的款式和功能变得多样化。其中拆卸组合形式主要包括两种：一种是皮革包袋内外部与各部件的拆卸组合；另一种是皮革包袋结构线与分割线的的拆卸组合[15]。

2.1.1 包袋内外部与各部件的拆卸组合特点

皮革包袋内外的拆卸组合，即包袋外层与内胆的拆卸组合。这样的拆卸组合方式不会改变皮革包袋的样式，但可以增加多用性。比如需要对包袋内的物品进行分类收纳时，带有各种分隔功能的内胆可以更好地增加包袋收纳整理性能。当不需要分类收纳时，则可去除内胆，降低包袋整体重量。皮革包袋各部件的拆卸组合，即包带与包身的拆卸组合，这样的拆卸组合方式可以使皮革包袋的款式、功能产生变化，例如，将单肩包的包带与包身拆卸开，单肩包变为手拿包，使皮革包袋的应用场景多样化。

2.1.2 包袋缝合线与分割线拆卸组合特点

皮革包袋的缝合线拆卸组合，即包袋的正、侧、背结构面的拆卸组合。如图2 所示，将长方体状态的皮革包袋拆卸掉底部与侧面的结构面，将正面与背面相组合，包袋则会由立体造型变为扁平造型，包袋的储存空间与外形造型也随之发生了变化，拓宽了包袋的应用场合。皮革包袋的分割线拆卸组合，即将包袋根据设计需要分割成几个模块，将模块进行拆卸组合。分割线既具有装饰性，又可以增加包袋的组合方式，使包袋具有多样化的造型，提升包袋的趣味性，满足消费者的个性化需求。

图2 （a）皮革包袋内外与各部件的拆卸组合；（b）皮革包袋缝合线与分割线拆卸组合Fig.2 (a) Disassembly and assembly of inner and outer parts of leather bag; (b) Disassembly and assembly of suture and parting line of leather bag

随着经济的发展，消费者对于可拆卸式皮革包袋结构创新与造型美感的需求也越来越高[16-17]，可拆卸式皮革包袋的设计愈发呈现个性化和差异化的趋势。将七巧板的原理运用在皮革包袋的缝合线与分割线拆卸组合上，通过拆卸与重组图块，实现可拆卸皮革包袋形态的任意转变，从而增加包袋的实用功能与审美功能[18]。

2.2 可拆卸式皮革包袋连接部件的特点分析

可拆卸式皮革包袋主要包含拉链、扣子、魔术贴、磁铁、绳带等几种主要的连接部件。针对这些部件在使用的过程中容易产生的问题进行了以下分析：

拉链种类丰富，可大面积连接与拆卸，与皮革包袋搭配美观性好，但锁头锁尾易损坏，拉链长短的尺寸无法调节，这使包袋的拼接与转化受限。扣子与绳带具有一定的装饰作用且可选择的种类多，但连接不牢靠、连接步骤繁琐、连接空隙较大，其安全性能较差。磁铁吸附紧密，没有大的空隙且拆卸处美观性好，但磁铁对某些电子产品有伤害，不适用于作为包袋的连接部件。魔术贴连接快捷方便且长度面积都可根据需要进行调节，刺面与绒面连接步骤简便、连接空隙较小，安全性与美观性较好。因此，此次设计实验选择魔术贴作为连接部件。

3 设计实验

3.1 前期准备与实验材料

此次实验材料为：100 cm×100 cm 黑色人造皮革，100 cm×100 cm 卡其色人造皮革，50 cm×50 cm 七巧板纸样，320 cm×1.6 cm 刺面魔术贴，320 cm×1.6 cm 绒面魔术贴，40 cm×50 cm 法兰绒内胆包，45 cm×5 cm 的包带2 条黑色、2 条卡其色。

3.2 实验过程

3.2.1 七巧板纸样绘制与拓版熨烫

准备一张硬牛皮纸，将50 cm×50 cm 七巧板图样绘制在上面，给每个几何图块纸样编号，见图3，并裁剪下各几何图块纸样。在熨烫平整的人造皮革材料反面拓样，黑色皮革材料拓纸样正面，卡其色皮革材料拓纸样反面，留2 cm 边距作为粘贴魔术贴的缝份。折叠熨烫出每条缝份的线迹，便于之后皮革材料正面粘贴魔术贴作参考。

图3 七巧板图块编号与魔术贴子母面布局Fig.3 Tangram block number and magic sticker master layout

3.2.2 修剪模块缝份

由于七巧板图块多为锐角与直角，为防止各图块在魔术贴粘合时有过多重叠部分，需对缝份进行修剪。修剪缝份时，锐角形态以锐角边为基准线绘制各边垂直线，垂直线与锐角相交后至缝份边，则该线为修剪基准线。直角形态以直角为基准绘制相交于直角的平行线，该平行线为修剪缝份基准线。钝角形态则为角两边的延长线交至缝份边，该延长线为修剪基准线。经过修剪后，模块拼接处不容易出现堆积或交叠量。具体修剪方式见图4 修剪缝份部分，虚线为修剪基准线。

图4 实验过程Fig.4 Experimental process

3.2.3 魔术贴粘合与调整

魔术贴存在子母面，一面是细小柔软的纤维毛，称为绒面，一面是较硬带倒刺状，称为刺面，两两相扣，形成粘黏状。为保证可拆卸包袋的组装多样化，将包袋正反两面的各图块连接边安排相反的魔术贴面，如图3 所示。在粘贴魔术贴时，需将魔术贴沿着熨烫好的缝份线贴至皮革面料的正面。最后根据修剪的缝份样式修剪魔术贴形状，保证魔术贴形状与缝份样式一致。

3.2.4 包带与内胆包

包带部分也可融入可拆卸设计中，在包带的一头一尾粘贴上双层魔术贴，包带根据佩戴需求粘黏至七巧板图块的拼接处，包带与包粘合到一起，使包带可根据款式要求伸缩其长短，达到包带的手提、斜挎、双肩背等功能要求。

魔术贴部分会向包袋内侧折进，这会让包袋内部储存空间受到一定影响，为了保证包袋内部储存空间，在包袋中设置一层内胆包，内胆包与包袋外层不连接，内胆口可通过抽绳收紧。

3.3 实验结果

通过增减拆卸图块、图块拆卸重组、图块拼接转换的方法，将七巧板原理运用到可拆卸式皮革包袋的结构设计实验中。此次设计实验将七巧板图块组成“猫咪”、“小恶魔”、“鲨鱼”、“数字6”、“蝴蝶”、“风车”、“郁金香”、“钻石”与“长方形”9种基础图形，利用七巧板图块互为替代的原理与包带拼接位置变换，呈现出18种可拆卸式皮革包袋的外观造型。

3.3.1 图块增减拆卸

通过增减部分七巧板的图块，利用少于7 个图块的方式拼接出皮革包袋的形态，呈现皮革包的多样化外观造型，见表1。

表1 图块增减拆卸法的3 种基础图形及其包袋外观造型Tab.1 Three basic graphics and bag appearance shapes for the method of adding, subtracting, and disassembling blocks

表1（a）为3 个图块组成的斜挎包。在设计中利用两个小直角三角形图块与一个正方形图块，拼接出“猫咪的头部形状，并在“猫耳”处拼接上三条包带组成的长包带，形成斜挎包效果。

表1（b）为4 个图块组成的双肩包。在设计中利用两个大直角三角形图块与两个小直角三角形图块，拼接出“小恶魔”的形态，并在“小恶魔耳朵”处各拼接上一条包带，形成双肩包效果。

表1（c）为6 个图块组成的单肩包。在设计中利用两个大直角三角形图块、一个小直角三角形图块、一个中型三角形图块、一个正方形与一个平行四边形图块，拼接出“鲨鱼”的形态，并在“鲨鱼”头尾处各拼接上两条包带，形成单肩包效果。

3.3.2 图块拆卸重组

将七巧板的7 个图块进行重组，呈现皮革包袋的趣味化外观造型，见表2。

表2 图块拆卸重组法的3 种基础图形及其包袋外观造型Tab.2 Three basic graphics and bag appearance shapes for block disassembly and reassembly method

表2（a）为7 个图块形成的单肩包。利用图块拼接出数字“6”的形态，并在“6”中间处各拼接上两条包带，形成单肩包效果。

表2（b）为7 个图块形成的双肩包。利用图块拼接出“蝴蝶”的形态，并在“蝴蝶”头尾处各拼接上两条包带，形成双肩包效果。

表2（c）为7 个图块形成的单肩包。利用图块拼接出“风车”的形态，并在“风车”形态小三角形与平行四边形图块之间的开口处各拼接上一条包带，形成斜挎包效果。

3.3.3 图块拼接转换

将七巧板的几何图块组合成基础图形后，转换包带与包身的连接处，呈现皮革包袋平面造型与立体造型的变换，见表3。

表3 图块拼接转换法的3 种基础图形及其包袋外观造型Tab.3 Three basic graphics and bag appearance modeling for block splicing transformation method

表3（a）为5 个图块形成的基础图形。利用一个大直角三角形图块、两个小直角三角形图块、一个中等直角三角形与一个正方形图块，将两条包带拼接而成的包带拼接在正方形图块上，呈现“郁金香花”造型；而将包带拼接在大直角三角形图块上，则呈现出“火箭”造型，实现平面造型之间的转换。

表3（b）为6 个图块形成的“钻石”图形。利用两个大直角三角形图块、两个小直角三角形图块、一个平行四边形与一个正方形图块，将两条包带拼接而成的包带拼接在正方形与平行四边形图块上，则呈现“钻石”的单肩包造型。将包带拼接在其他拼接线处，如蓝色线迹为包袋造型2 斜挎包的包带拼接处，则呈现出不规则立体造型，实现平面造型与立体造型之间的转换。

表3（c）为7 个图块形成的长方形图形。橙色线迹为包带造型1 单肩包的包带拼接处，蓝色线迹为包带造型2 双肩包的包带拼接处，实现包袋立体造型之间的转换。

实验表明，将七巧板原理运用在可拆卸皮革包袋设计上具有可行性，运用图块的增减、重组、转换三种方法，可呈现皮革包袋丰富的结构和外观造型。

4 结论与展望

通过将七巧板原理运用到可拆卸式皮革包袋的结构设计实验，最终组合出9 种基础图形与18种可拆卸式皮革包袋的外观造型，实现可拆卸式皮革包袋造型的多样化、个性化与美观化设计，为市场可拆卸式皮革包袋的造型设计提供新的设计方法与思路，满足人们对皮革包袋个性化设计的审美需求。

此次设计实验运用的材料是纯色人造皮革，在未来的设计中还可以尝试不同的配色、工艺和图案的运用，设计出更加丰富的可拆卸式皮革包袋样式。因为实验条件所限，此次设计实践未能对包袋的实用性能进行测试，在未来的研究中会进一步地探索。