仿生設(shè)計在氣釘槍創(chuàng)新設(shè)計中的應(yīng)用研究

杜兆勇 （廣州大學華軟軟件學院 510900；湖北工業(yè)大學 430000）

仿生設(shè)計在氣釘槍創(chuàng)新設(shè)計中的應(yīng)用研究

杜兆勇 （廣州大學華軟軟件學院 510900；湖北工業(yè)大學 430000）

伴隨著現(xiàn)代工業(yè)的高速發(fā)展，氣釘槍在現(xiàn)代家裝業(yè)、手工制造業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，具有快速、省時、省力等特點，極大地提高了工作效率。通過對使用氣釘槍的切身體會和對現(xiàn)有市場產(chǎn)品的調(diào)研，對原來產(chǎn)品進行外觀造型設(shè)計。在造型上，根據(jù)該氣釘槍的內(nèi)部構(gòu)造，采用工業(yè)設(shè)計中的仿生設(shè)計法，對于自然生活中，一些常見的，優(yōu)美的形態(tài)進行概括、提煉、簡化、變形，而獲得到產(chǎn)品外觀形態(tài)。設(shè)計出形態(tài)美觀動感、色彩和諧明快的氣釘槍。在設(shè)計的使用方式上，更要體現(xiàn)人性化，從人機工程上對現(xiàn)有氣釘槍的設(shè)計弊端進行分析、概括和提煉，總結(jié)一套新的產(chǎn)品設(shè)計方案。在解決產(chǎn)品問題的同時，并運用人機設(shè)計使氣釘槍的使用更加方便，提高工作效率，造型更加現(xiàn)代化、時代化，擺脫了以往呆板的傳統(tǒng)氣釘槍設(shè)計概念，從而實現(xiàn)了耳目一新的視覺及使用效果，方便了使用。在選材上及細節(jié)上充分考慮到防滑設(shè)計，最大程度減輕產(chǎn)品重量，使其在使用時更加穩(wěn)健。經(jīng)過上述設(shè)計，最終獲得一款造型美觀、使用方便、現(xiàn)代化的全新產(chǎn)品。

仿生設(shè)計；氣釘槍；外觀造型

伴隨著現(xiàn)代工業(yè)的高速發(fā)展，仿生學在各種領(lǐng)域中都獲得了廣泛的運用，而氣釘槍在現(xiàn)代家裝業(yè)、手工制造業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，具有快速、省時、省力等特點，極大地提高了工作效率。然而，使用過氣釘槍的人可以感覺到，氣釘槍依然有很高的提升空間和需要解決的問題，比如：如何將釘槍與氣泵相結(jié)合，消除噪音；如何使其向簡便易用方向發(fā)展；如何在人機工程技術(shù)上更人性化等等。在當今這個大力發(fā)展工業(yè)設(shè)計的時代，外觀造型設(shè)計成為當下氣釘槍制造業(yè)的一大競爭點。

一、研究目的

通過一些設(shè)計，我們希望用工業(yè)設(shè)計中的仿生設(shè)計法，對于自然生活中，一些常見的，優(yōu)美的形態(tài)進行概括、提煉、簡化、變形，而獲得到產(chǎn)品外觀形態(tài)。設(shè)計出形態(tài)美觀動感、色彩和諧明快的氣釘槍。采用自然中的生物，例如啄木鳥進行相應(yīng)的設(shè)計，在結(jié)構(gòu)上，以站立的啄木鳥為原型，站立式，其肚子作為氣釘槍的手柄，啄木鳥的嘴部作為氣釘槍的出口，使得氣釘槍的沖擊更加強勁或者準確。在設(shè)計的使用方式上，更要體現(xiàn)人性化，從人機工程上對現(xiàn)有氣釘槍的設(shè)計弊端進行分析、概括和提煉，總結(jié)一套新的產(chǎn)品設(shè)計方案。由于鳥類的肚子較為大，所以說在設(shè)計的時候，將機器部分主要使用在手柄處，使得產(chǎn)品更加的生動且貼合主題。目的是運用人機設(shè)計使氣釘槍的使用更加方便，提高工作效率，使得我們設(shè)計出的氣釘槍，既有設(shè)計的美感，也符合相應(yīng)的人機工程學的要求，同時，再行能上爭取進行更大的改進，提高其工作效率。

二、市場調(diào)查與發(fā)展趨勢

國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀

1.國外：

五十多年前，SENCO（順高）發(fā)明了全球第一把氣動釘槍

1965，博茨第Bostitch公司生產(chǎn)了第1臺卷釘槍；

1986，史丹利stanley收購了博茨第。

2.國內(nèi)：

雖然國外釘槍在歷史、技術(shù)、質(zhì)量等方面遠遠領(lǐng)先于我們國內(nèi)水平，但在常規(guī)型號產(chǎn)品上，國內(nèi)產(chǎn)品目前也取得了比較大的進步，常規(guī)產(chǎn)品90%以上的市場份額已經(jīng)國產(chǎn)化。

90年代初，臺灣人到重慶投資了第1個釘槍廠，開始了我國大陸制造釘槍的先河。

經(jīng)過近20年發(fā)展，目前大陸的企業(yè)：

A、重慶弘愿（國內(nèi)，國外市場）、臺州大江（國外市場為主）、臺州榮鵬（國外市場）、佛山百力特（廣東-美特，內(nèi)銷為主）

B、浙江中杰、浙江大工匠、重慶大環(huán)、

C、浙江東亞、浙江方大、成都弗奧、廣東明輝、樂清巨成、樂清華創(chuàng)、樂清長城、臺州槍寶、臺州神匠（德國大力神、上海哲禹）、重慶虎躍、重慶亞工（渝工）、重慶先德、永康大德（旭光、美心）

主要產(chǎn)地：重慶、浙江、廣東

總的來講， 釘槍在國內(nèi)還處于發(fā)展的初期階段，從歷史、基礎(chǔ)制造水平、研發(fā)技術(shù)等都離美國、德國、日本、韓國的技術(shù)水平還有相當大的差距。而目前，發(fā)達國家象美國、日本、德國因人力成本等原因基本都不愿意再生產(chǎn)這類產(chǎn)品，他們急待產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，這給我們提供了歷史性的機遇。

通過我們對于現(xiàn)有市場已有氣釘槍的調(diào)查了解，發(fā)現(xiàn)：

1.槍體外殼將更多使用新材料，如航空鋁材料，使槍體更輕巧

2.為提高生產(chǎn)效率，氣動打釘槍原件拉釘速度、輸出力將提高。

3.氣動裝置向降低噪音和后座力方向發(fā)展，氣動原件向無油潤滑原件方向發(fā)展

4.為提高工業(yè)自動化設(shè)備的可靠性、氣動拉釘槍原件向高質(zhì)量、高壽命和高精度方向發(fā)展。

氣釘槍的發(fā)展，到今天已基本解決傳統(tǒng)的費時耗力等缺點，不管國內(nèi)還是國外，這種技術(shù)已達到一定的階段，各個產(chǎn)品性能大同小異。然而，使用過氣釘槍的人可以感覺到，氣釘槍依然有很高的提升空間和需要解決的問題，比如：如何將釘槍與氣泵相結(jié)合，消除噪音；如何使其向簡便易用方向發(fā)展；如何在人機工程技術(shù)上更人性化等等。國內(nèi)儀器在性能上已達到和超過國外廠商，但在工業(yè)設(shè)計方面還有一定差距。

由此可見，氣釘槍未來的發(fā)展趨勢顯而易見，在大力發(fā)展工業(yè)設(shè)計，提倡自主創(chuàng)新的今天，它的提升空間非常大，設(shè)計點很多，無論從外觀造型設(shè)計還是通過改變其內(nèi)部結(jié)構(gòu)來使氣釘槍簡易化，都可以通過加入新的設(shè)計元素和工業(yè)設(shè)計的理念使氣釘槍更加現(xiàn)代化，簡易化。

三、存在的問題

通過人機分析，我們得知，人手是由骨、動脈、神經(jīng)、韌帶和肌腱等組成的復雜結(jié)構(gòu)，手指由小臂的腕骨伸肌和屈肌控制，這些肌肉由跨過腕道的腱連到手指，而腕道由手背骨和相對的橫向腕韌帶形成，通過腕道的還有各種人手具有極大的靈活性。從抓握動作來看，可分為著力抓握和精確抓握。著力抓握時，可分為力與小臂平行（如鋸），與小臂成夾角（如錘擊）及扭力（如使用螺絲起子）。精確抓握時，工具由手指和拇指的屈肌夾住。精確抓握一般用于控制性作業(yè)（如小刀、鉛筆）。操作工具時，動作不應(yīng)同時具有著力與控制兩種性質(zhì)，因為在著力狀態(tài)讓肌肉也起控制作用會加速疲勞，降低效率。動脈和神經(jīng)。腕骨與小臂上的橈骨及尺骨相連，橈骨連向拇指一側(cè)，而尺骨連向小指一側(cè)。

縱觀現(xiàn)有市場上產(chǎn)品，大部分氣釘槍的造型比較單一，大致一樣，呈現(xiàn)出由內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定產(chǎn)品外觀的制造，從而出現(xiàn)造型單一類似的特點，毫無設(shè)計感，沒有創(chuàng)新。給人呈現(xiàn)一種器械感，讓人覺得冰冷，有一定的距離感。很多制造商和設(shè)計師在當下的社會背景中，面對工業(yè)產(chǎn)品寧肯堅守舊的設(shè)計理念，也不愿意冒風險去開發(fā)創(chuàng)新型產(chǎn)品，或許如何制造出最大利潤的產(chǎn)品，才是他們的設(shè)計理念。

在色彩上，一味追求工業(yè)產(chǎn)品的嚴謹性、穩(wěn)定性，我們不能否認這種做法，但是這也足夠成為制約氣釘槍發(fā)展的一個重要因素。許多制造商不會花費很大的時間去研究工業(yè)產(chǎn)品的色彩搭配情況。

此外，在所有的操作者中，很大一部分人不會去愛惜這種工具，就是因為它給人一種冰冷感，疏遠感，加之大部分的從業(yè)人員，基本上屬于技工一類的人群，文化水平不高，對外觀、審美和人機等方面要求不高，只要能正常使用就行，同樣是阻礙產(chǎn)品更好的去發(fā)展的一個制約因素。

四、解決問題

因此在設(shè)計的過程中，需注意以下幾點：

1.手工具的大小、形狀、表面狀況應(yīng)與人手的尺寸和解剖條件適應(yīng)。

2.使用時能保持手腕順直；避免掌心受壓過大；盡量由手部大小魚際肌、虎口等部位分擔壓力。

3.避免手指反復彎曲扳動操作；避免或減少肌肉的“靜態(tài)施力”。使用手工具時的姿勢、體位應(yīng)自然、舒適，符合手和手臂的施力特性。

4.不能讓同一束肌肉即進行精確控制，又出很大力量。

5.注意照顧女性，左手優(yōu)勢者等群體的特性和需要。

五、結(jié)語

通過此次對于氣釘槍外觀的設(shè)計，我們希望改變現(xiàn)有氣釘槍呆板，古板的現(xiàn)狀，使其形態(tài)美觀動感、色彩和諧明快，并且，通過人機工程學的分析，使得氣釘槍充滿曲線，體現(xiàn)其設(shè)計美感，通過材料的選擇，是使用者更加舒適的使用，從外觀設(shè)計方面，提高使用的舒適性以提高工作的效率。

[1]吳翔.產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計[M].中國輕工業(yè)出版社，2003.8.

[2]鄭軍等.氣釘槍數(shù)字化工業(yè)設(shè)計研究及應(yīng)用[J].中國科教期刊學會，2010.

[3]江波.曲延瑞，析工業(yè)設(shè)計方法和產(chǎn)品造型關(guān)系[J].藝術(shù)探索，2003（02）.

[4]朱鐘炎.產(chǎn)品造型設(shè)計教程[M].武漢：湖北美術(shù)出版社，2006.

[5]陳利潔.產(chǎn)業(yè)機械的色彩特征與應(yīng)用研究[D].東華大學，2007.

[6]何爽.工業(yè)設(shè)計中的造形與造型[J].出版與印刷，2005.（04）.

[7]魯曉波等.工業(yè)設(shè)計程序與方法[M].北京：清華大學出版社，2005

[8]江湘蕓等.設(shè)計材料及加工工藝[M].北京：北京理工大學，2008.

[9]陳利潔.產(chǎn)業(yè)機械的色彩特征與應(yīng)用研究[D].東華大學，2007.

[10]戶原春彥.防振橡膠及其應(yīng)用[M].北京：中國鐵道出版社，1982.