基于拼裝組合原理的工具尺研究

馬世旋+馬宇超+葛粉+任翌新+張爽

摘 要：現(xiàn)在對(duì)于文具的設(shè)計(jì)還不是很多，尤其現(xiàn)如今的市場(chǎng)只是針對(duì)文具的色彩、材質(zhì)、花紋進(jìn)行改變，對(duì)于其機(jī)構(gòu)研究的很少，但是結(jié)構(gòu)的改變對(duì)于尺子的使用和改革具有巨大的意義。我們的研究目的是研究一種制作成本低廉實(shí)用性高的新型組合文具。

關(guān)鍵詞：工具尺；拼裝；多功能

在機(jī)械專業(yè)學(xué)習(xí)中，有一種最為常用的繪圖尺——丁字尺，又稱T形尺，為一端有橫檔的“丁”字形直尺，由互相垂直的尺頭和尺身構(gòu)成，一般采用透明有機(jī)玻璃制作，常在工程設(shè)計(jì)上繪制圖紙時(shí)配合繪圖板使用，一般可直接用于畫平行線或用作三角板的支承物來(lái)畫與直尺成各種角度的直線。丁字尺多用木料或塑料制成，一般有600mm，900mm，1200mm三種規(guī)格，那么矛盾出現(xiàn)了。

一、工具尺的研究思路

在大學(xué)學(xué)習(xí)的階段，學(xué)生經(jīng)常用到的尺子包含直尺、云板、橢圓尺、三角尺、直角三角板、計(jì)算尺、軟尺、拉尺、游標(biāo)卡尺等多種尺，不同的尺子具有不同的使用方式和適用范圍，不同規(guī)格及不同功能的尺子給繪圖和攜帶帶來(lái)很多不方便的地方：

1.在繪圖時(shí)攜帶尺子的數(shù)量會(huì)很多。這是項(xiàng)目研究需要優(yōu)化的主要因素之一，怎樣綜合的設(shè)計(jì)尺子，通過(guò)豐富功能的手段來(lái)減少尺子的攜帶量。

2.由于尺子體積的原因攜帶也很不方便，經(jīng)常會(huì)發(fā)生一些小意外，如尺子折斷、尺頭損壞，從而造成繪圖的不精確。尺子過(guò)長(zhǎng)，這就要求在設(shè)計(jì)作品的時(shí)候，考慮到材質(zhì)方面的因素。

3.在繪制其他圖形圖像的時(shí)候，需要更換尺子，基于現(xiàn)有情況，我們對(duì)丁字尺進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。滿足盡可能多的繪圖要求，這就要求在設(shè)計(jì)作品的時(shí)候，考慮到功能。

4.尺子在使用的過(guò)程中，兩端是磨損最嚴(yán)重的地方，在損壞以后通常就不能在使用了，這在極大程度上造成了資源的浪費(fèi)，這就要求在設(shè)計(jì)的時(shí)候考慮其形態(tài)和材質(zhì)。

二、工具尺研究的基本內(nèi)容和方向

項(xiàng)目研究主要在于改變尺子的現(xiàn)有狀態(tài)，使得尺子在具有本身畫圖功能的同時(shí)，具有其他的拓展功能，拓展功能在于怎樣使畫圖更加快捷，使尺子的使用更加簡(jiǎn)便、攜帶更加方便。

以現(xiàn)有的文具為基礎(chǔ)，運(yùn)用產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的組合和分割原理及模塊化原理設(shè)計(jì)了一套用于畫圖的尺子，運(yùn)用分割原理把原有丁字尺分割成幾個(gè)模塊，從根本上解決了丁字尺過(guò)長(zhǎng)而帶來(lái)的攜帶和損壞問(wèn)題。運(yùn)用組合原理把尺子進(jìn)行組合，每一段尺子都可以相互組合進(jìn)行使用，也可以全部組合使用，從而使其適用場(chǎng)合和功能變得更加豐富。

1.研究方向

1）整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。整體的結(jié)構(gòu)能夠滿足T形尺的使用要求，也能滿足其他形態(tài)的功能，這就決定了尺子是拼裝結(jié)構(gòu)。

2）單段尺子和尺頭的配合。尺子在使用時(shí)不僅可以滿足長(zhǎng)直線的繪制要求，也可以滿足短直線的使用要求，即尺子不同長(zhǎng)度的使用要求，且每段尺都可以和尺頭組合。

3）單段尺子不同模塊之間的交換使用。工具尺子通過(guò)不同模塊之間的相互交替實(shí)現(xiàn)測(cè)量以及搭載不同板塊的功能。

2.研究的基本內(nèi)容

1）拼裝尺子之間的連接配合。片狀連接件相互之間的連接有榫卯，磁吸，電耦合，螺栓等；榫卯的結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜，在安裝和拆卸的時(shí)候很不方便；磁吸的缺陷在于如果磁力過(guò)小會(huì)造成構(gòu)件的散架；電耦合在實(shí)際運(yùn)用中會(huì)造成產(chǎn)品體積龐大，也大大提高了產(chǎn)品的成本；螺栓在使用的時(shí)候很穩(wěn)固，卻在一定的程度上降低了尺子使用靈活性。部件之間在相連時(shí)要求緊密相連，拼裝多塊時(shí)依舊緊密不易散，并在平行移動(dòng)的時(shí)候保證直線的延長(zhǎng)性。

2）輔助功能模塊的添加方式。功能模塊在添加時(shí)采用過(guò)盈配合，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，利用被聯(lián)件間的過(guò)盈配合直接把被連接件連接在一起，裝拆、維護(hù)方便，缺點(diǎn)是不能承受軸向力。

3）在保證尺子原有性能增加多種功能的同時(shí)使尺子更加方便攜帶，方便靈活使用。

三、多功能工具尺的功能介紹

在綜合上述幾個(gè)方面后，設(shè)計(jì)出一款新型組合文具，包括掛孔、尺頭連接部件、定位尺頭、模塊固定架、模塊連接部件、考試涂卡模塊、角度測(cè)量模塊、幾何圖形模塊、圓形模塊和點(diǎn)畫線模塊，定位尺頭一端設(shè)置有掛孔，另一端設(shè)置有尺頭連接部件，考試涂卡模塊、角度測(cè)量模塊、幾何圖形模塊、圓形模塊和點(diǎn)畫線模塊設(shè)置在模塊固定架上，模塊固定架的兩端設(shè)置有與尺頭連接部件相匹配的模塊連接部件。其中每個(gè)模塊固定架的長(zhǎng)度相同。模塊連接部件和尺頭連接部件采用紐扣磁石。文具還包括備用模塊，備用模塊設(shè)置在尺的尾部。

在每一段尺子單獨(dú)使用時(shí)，中間的功能使用區(qū)可以組合不同的功能使用要求，如考試的時(shí)候可以組合圖卡模塊，繪圖時(shí)可以使用繪圖模塊，于此同時(shí)考試模塊中增加了流程圖繪圖符號(hào)，繪圖模塊的設(shè)計(jì)也分為圓模型、三角模型、量角模型、點(diǎn)畫線模型等諸多模型。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本項(xiàng)研究的優(yōu)勢(shì)在于：

1.分割，把體型巨大的丁字尺化整為零，分成7個(gè)部分，每段20cm，便于攜帶。

2.組合，每個(gè)部分與尺頭可以相互組合使用，也可以單獨(dú)使用，方便快捷。

3.收納，在丁字尺收納時(shí)，可以將多個(gè)模塊吸附疊加，不會(huì)占用很大的空間，且不容易丟失單個(gè)模塊。

4.搭配，在繪圖時(shí)，可以使用單獨(dú)的構(gòu)件，也可以在搭配不同的繪圖單元。

5.在尺子有部分毀壞或者破損的時(shí)候，不必要把整個(gè)尺子都丟掉，將完好的功能單元設(shè)置在備用模塊上，繼續(xù)使用。

四、結(jié)束語(yǔ)

尺子的設(shè)計(jì)是針對(duì)大學(xué)生的，提供了一種便于攜帶、不易損壞、使用方便、功能多樣化的新型組合文具；相信在投入生產(chǎn)以后會(huì)獲得很不錯(cuò)的效果。

在專利申請(qǐng)以后，我們又對(duì)尺子做了一些改變，其功能也越來(lái)越完整，我們希望在尺子上加上不接觸測(cè)量的模塊，讓我們的測(cè)量更加方便本項(xiàng)研究為了克服現(xiàn)有存在的缺陷。

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作者簡(jiǎn)介：

馬世旋（1992-）男，漢族，安徽省宿州市，學(xué)生，研究方向金屬材料工程。