基于拼装组合原理的工具尺研究

马世旋+马宇超+葛粉+任翌新+张爽

摘 要：现在对于文具的设计还不是很多，尤其现如今的市场只是针对文具的色彩、材质、花纹进行改变，对于其机构研究的很少，但是结构的改变对于尺子的使用和改革具有巨大的意义。我们的研究目的是研究一种制作成本低廉实用性高的新型组合文具。

关键词：工具尺；拼装；多功能

在机械专业学习中，有一种最为常用的绘图尺——丁字尺，又称T形尺，为一端有横档的“丁”字形直尺，由互相垂直的尺头和尺身构成，一般采用透明有机玻璃制作，常在工程设计上绘制图纸时配合绘图板使用，一般可直接用于画平行线或用作三角板的支承物来画与直尺成各种角度的直线。丁字尺多用木料或塑料制成，一般有600mm，900mm，1200mm三种规格，那么矛盾出现了。

一、工具尺的研究思路

在大学学习的阶段，学生经常用到的尺子包含直尺、云板、椭圆尺、三角尺、直角三角板、计算尺、软尺、拉尺、游标卡尺等多种尺，不同的尺子具有不同的使用方式和适用范围，不同规格及不同功能的尺子给绘图和携带带来很多不方便的地方：

1.在绘图时携带尺子的数量会很多。这是项目研究需要优化的主要因素之一，怎样综合的设计尺子，通过丰富功能的手段来减少尺子的携带量。

2.由于尺子体积的原因携带也很不方便，经常会发生一些小意外，如尺子折断、尺头损坏，从而造成绘图的不精确。尺子过长，这就要求在设计作品的时候，考虑到材质方面的因素。

3.在绘制其他图形图像的时候，需要更换尺子，基于现有情况，我们对丁字尺进行了优化设计。满足尽可能多的绘图要求，这就要求在设计作品的时候，考虑到功能。

4.尺子在使用的过程中，两端是磨损最严重的地方，在损坏以后通常就不能在使用了，这在极大程度上造成了资源的浪费，这就要求在设计的时候考虑其形态和材质。

二、工具尺研究的基本内容和方向

项目研究主要在于改变尺子的现有状态，使得尺子在具有本身画图功能的同时，具有其他的拓展功能，拓展功能在于怎样使画图更加快捷，使尺子的使用更加简便、携带更加方便。

以现有的文具为基础，运用产品设计中的组合和分割原理及模块化原理设计了一套用于画图的尺子，运用分割原理把原有丁字尺分割成几个模块，从根本上解决了丁字尺过长而带来的携带和损坏问题。运用组合原理把尺子进行组合，每一段尺子都可以相互组合进行使用，也可以全部组合使用，从而使其适用场合和功能变得更加丰富。

1.研究方向

1）整體结构的设计。整体的结构能够满足T形尺的使用要求，也能满足其他形态的功能，这就决定了尺子是拼装结构。

2）单段尺子和尺头的配合。尺子在使用时不仅可以满足长直线的绘制要求，也可以满足短直线的使用要求，即尺子不同长度的使用要求，且每段尺都可以和尺头组合。

3）单段尺子不同模块之间的交换使用。工具尺子通过不同模块之间的相互交替实现测量以及搭载不同板块的功能。

2.研究的基本内容

1）拼装尺子之间的连接配合。片状连接件相互之间的连接有榫卯，磁吸，电耦合，螺栓等；榫卯的结构过于复杂，在安装和拆卸的时候很不方便；磁吸的缺陷在于如果磁力过小会造成构件的散架；电耦合在实际运用中会造成产品体积庞大，也大大提高了产品的成本；螺栓在使用的时候很稳固，却在一定的程度上降低了尺子使用灵活性。部件之间在相连时要求紧密相连，拼装多块时依旧紧密不易散，并在平行移动的时候保证直线的延长性。

2）辅助功能模块的添加方式。功能模块在添加时采用过盈配合，结构简单，利用被联件间的过盈配合直接把被连接件连接在一起，装拆、维护方便，缺点是不能承受轴向力。

3）在保证尺子原有性能增加多种功能的同时使尺子更加方便携带，方便灵活使用。

三、多功能工具尺的功能介绍

在综合上述几个方面后，设计出一款新型组合文具，包括挂孔、尺头连接部件、定位尺头、模块固定架、模块连接部件、考试涂卡模块、角度测量模块、几何图形模块、圆形模块和点画线模块，定位尺头一端设置有挂孔，另一端设置有尺头连接部件，考试涂卡模块、角度测量模块、几何图形模块、圆形模块和点画线模块设置在模块固定架上，模块固定架的两端设置有与尺头连接部件相匹配的模块连接部件。其中每个模块固定架的长度相同。模块连接部件和尺头连接部件采用纽扣磁石。文具还包括备用模块，备用模块设置在尺的尾部。

在每一段尺子单独使用时，中间的功能使用区可以组合不同的功能使用要求，如考试的时候可以组合图卡模块，绘图时可以使用绘图模块，于此同时考试模块中增加了流程图绘图符号，绘图模块的设计也分为圆模型、三角模型、量角模型、点画线模型等诸多模型。与现有技术相比，本项研究的优势在于：

1.分割，把体型巨大的丁字尺化整为零，分成7个部分，每段20cm，便于携带。

2.组合，每个部分与尺头可以相互组合使用，也可以单独使用，方便快捷。

3.收纳，在丁字尺收纳时，可以将多个模块吸附叠加，不会占用很大的空间，且不容易丢失单个模块。

4.搭配，在绘图时，可以使用单独的构件，也可以在搭配不同的绘图单元。

5.在尺子有部分毁坏或者破损的时候，不必要把整个尺子都丢掉，将完好的功能单元设置在备用模块上，继续使用。

四、结束语

尺子的设计是针对大学生的，提供了一种便于携带、不易损坏、使用方便、功能多样化的新型组合文具；相信在投入生产以后会获得很不错的效果。

在专利申请以后，我们又对尺子做了一些改变，其功能也越来越完整，我们希望在尺子上加上不接触测量的模块，让我们的测量更加方便本项研究为了克服现有存在的缺陷。

参考文献：

[1]杨梦瑶. 浅谈学生文具品牌营销[J]. 文体用品与科技. 2014（03）

[2]闫颉. 现代办公文具的和谐化设计研究[D]. 重庆大学 2007

[3]江南. 基于情感化设计的当代文具造型研究[D]. 中国美术学院 2010

[4]李乐山著.工业设计心理学[M]. 高等教育出版社， 2004

作者简介：

马世旋（1992-）男，汉族，安徽省宿州市，学生，研究方向金属材料工程。