（设计艺术学专业论文）建筑五金类锁具产品工业设计研究.pdf

湖北工业大学硕士学位论文 弱璺 锁具是典型的工业产品，具有悠久的历史和，“阔的市场。从远古时代手 工制作的本质锁具、铜质锁其发展到如今机械生产的弹子锁、电子智能锁， 锁具的发展已有几千年的历史。锁具作为人类安全防范的产物，具有深厚的 文化底蕴，它的发展反映了不倒时代的科技与文化，在人类历史的发展长河 中显示出了独特的使用价值与艺术价值，具有其它工监产品不可替代的作用 与地位。 随着时代的发袋，科技的进步，人们对锁具产品的各种需求也在不断的 提高与变化，锁县产品要想满足人类不断增长的物质文明与精神文明的需求， 就必颁进行革命性的改革。为了提高我国锁具产品的国内外市场竞争力，加 强锁具产品的研究与开发势在必行。我国作为世界上壤大的发展中国家，同时 又是世界上最大的中、低档锁具生产基地。锁具发展之路任重而道远。 锁具产品作为人们网常生活的岿各品，具有很强的工业设计属性。本文 主要从功能、材料、人机、形态、色彩、科技六个方面分析了锁具产品工业 设计要素，通过对其设计要素豹分析、研究、归纳和总结。抓住产晶设计依 据，把握产品发展动态，探求产品设计的有效方法。 产品设计的最终耳的是服务于人，是为人类提供方便、舒适、安全、高 效的生活用鼎，凼此产晶设计活动应处处体现以人为本的设计理念。本文最 后从人性化的角度提出锁具产1 5 i 5 的几种改良方案，并对其发展方向提出自己 的看法与观点，希望对锁具产品的研发起到一定参考作用。 关键谲：锁具产品工业设计功能人性忧 湖北工业大学硕士学位论文 前言 镂是人们生活中的必需品。遣根溯源的话，锁足与人类私有制同时产生的： 母系社会晚期，人们为了保护自己一点点的个人财产，首先想到的是用兽皮将 储减的物品紧紧包起来，然后再用绳子打很多结，需要时就用兽牙将结个一 个挑开，这就是人类早期“锁”的概念。以后，人类经过漫长的摸索，又发明 了木锁、铜锁、铁锁、弹子锁；现在随着科技的发展，又发踞了电子智能锁。 目前，锁具产品无沧是在功能、结构、形态、材料方面，还是在加工制造方面 都发生了质的变化。 锁的应用范围极其广泛，各类建筑、家其、交通运输工具上，甚至有的提 包和珍贵的书籍都配上了专用的锁具。锁作为人类安全防范的产物是人类文明 生活的象征。我们不难想象，没有锁的世界会是一个什么样的世界! 辞海中有关锁的注解是“必须用钥匙方能开脱的封缄器”。如今，我们 从大量的锬具资料中可蹦观摩到不同时期的锁，这些造型备异的锁具反映了不 同时期的科技、文化和工业设计水准。我圜是个历史悠久的文明古围，也是 锁具产品的发源地。从某种程度上珂以说：锁具的历史就是人类的历史，就是 中国产品设计史。英国伦敦皇家学会会员、博士、世界著名科学家李约瑟先生 1 9 4 2 年写过一本书，书名叫中国科学技术史。崔这本书中，他写过这样一 段话：“如果我们忽视有关锁与钥匙制作的任何参考资料，则必为不可原谅之 事。”他还很惋惜的说：“有关亚洲锁( 指中国锁) 工艺之历史，迄今甚至尚无 端。”他花了几r 年的功夫，专门研究中国科学技术史，惟独对我国近代忽视 锁具研究提出了严肃的批评。时至今日，中国大学里无一个镄具专业。我们无 论是从工业设计学著名理论家王受之先生所著的世界现代设计史中，还是 从广卅l 荧院的尹定邦教授所著的设计学概论中，或者从湖素大学籍人可教 授有关工业设计的著作中，都找不到对工业设计史具有划时代意义的锁具产品 的形迹。这种现状不能不让我们为之担忧。 锁是f 1 的“心脏”，是人类安全防范的产物，极具研究与发明价值。一方 面它是人们日常的生活用品。另方面它也可制成精美的工艺装饰品。当前， 科技的进步雄动了工业设计的发展，这就必将引起锬其产业发生革命性的变 化。就我国来讲，目前锁具行业依然处于十分落后的状态，一些高档电子锁的 生产还基本上都是根据欧美的锁具产品进行仿制或改制，没有走出我国自己常 规的制锁之路。一千多家中小制锁企业，也是低水平生产和垂复建设，属劳动 4 湖北工业大学硕士学位论文 密集型产业，并且锁的售价很低，仅为英、美等国产品的十五分之一，这一现 状充分说明我国制锁行业水平低下，并亟需改善与提高。 作为一名工业产品造型设计研究的学者，我在认真分析与研究我国锁具行 业现状之后，观摩并综合分析了近期亲友从欧洲l l 国拍摄的各类锁具产品的 图片，在理性思考的基础上，从产品人性化的角度提出了几种锁具产品的改良 方法，以期供人借鉴。本文仅为- - t l 之见，有不对之处敬请批评指正。 湖北工业大学硕士学位论文 第1 章绪论 1 1 锁具的历史及工业设计底蕴 一、锁具的历史 在我国古代，制锁业延绵了数千年，它和人类的私有制几乎是同时诞生的。 母系社会晚期，人们为了保存一点点的个人财产，才开始简单的把个人贵重财 物用兽皮包起来，外面用绳索牢牢捆缚，然后，在开启处打上特殊的绳结。这 种紧紧捆死的绳结，当时只能用个叫“错”的工具才能挑开。错，又叫“肖”、 “刀”、“起子”，它用兽皮或兽骨制成，形状象把镰刀状的钩子，这些实际上 就是人类最早的锁具，“错”就是最早的钥匙。这种锁 具从商代沿用到汉代，后改用玉制，又演变成为贵族服 饰一k 的配饰。到了距今5 0 0 0 年的仰韶文化时期，我国 先民创造了装在木结构框架建筑上的木锁。这种木锁是 世界上最古老的锁具，可称得上是“世界第一锁”。而 且还一直在民间传承，如明代的白木锁，就曾在浙江地 域的建筑上使用。如今昆明黎族山寨里也有类似的木 图1 1 - - 1 宝瓶双式木锁 锁。殷商虽然已经进入青铜器时代，但铜主 要用来制作大型饮器、食器和祭器，尚未用 来制锁，其发展期为春秋战国经秦汉魏晋南 北朝直至隋唐宋元时期。继殷商青铜器时代 之后，春秋时期进入铁器时代，大量的考古 证明，在这一时期人们大量使用的是铁锁、 目1 1 _ 2f w 代术锁铜锁，还有银锁、鎏金锁等，其中有代表性 的如西周的青铜锁，东汉的金属锁，唐代的虾尾锁和末代的方身锁等，都具有 很好的外观造型和相当高的技术水平。 圈】卜_ 3 女f 尾锁 6 湖北工业大学硕士学位论文 特别是汉代的铁制三簧锁，在我国前后沿用了1 0 0 0 多年。其繁荣期为明 清时期，各种材质的锁具同步发展，以铜锁、铁锁居多，工艺更加精巧，在开 蚓j1 - - 4 清代动物锕锁 锁难度和外观造型上有很大的创新。如明代的三色铜锁，清代的白鹤锁、密码 锁、暗门锁、四开锁、倒拉锁以及各种人物、动物和文字造型的锁具，琳琅满 目、美不胜收，有的锁具结构复杂，设计巧妙，机关奇特，一般人很难开启。 腰1 卜_ 5 暗门锁 由此可见，那时我国的制锁业已达到很高的工艺水平，一度成为时尚和昂 贵的工艺品，其制锁技术通过丝绸之路进入波斯湾，继而传遍全世界，至今大 英博物馆中仍珍藏着我国古代的铜锁。如果考证我国的产品设计史的话，这些 成就不能不视为我国古代产品设计史的奇葩。 锁具在历史上，可分为三个时代，即木锁时代、铜锁时代、机械弹子锁时 代。目前，最先进的锁具要算美国研制的手纹识别锁和瑞士研制的眼纹识别锁。 二、锁具的工业设计底蕴 锁具是典型的工业产品，历史悠久、内涵丰富，具有很深的工业设计底蕴： l 、中国传统木锁、铁锁、铜锁均属手工制品，堪称现代锁具始祖。在5 0 0 0 年前的仰韶文化时期，我国的先民己设计制作出了具有广泛实用价值的木锁。 这些木锁便是人类历史上早期“产品设计”的见证。中国传统锁具是手工制作， 湖北工业大学硕士学位论文 艺人们在锁具的制作中充分发挥创造力并在工艺上不断创新，产生了各式各样 的锁具产品。按材质分，有木锁、金锁、银锁、铜锁、铁锁、景泰蓝锁等；按 类别分，有广锁、花旗锁、刑事锁、首饰锁等；按形式分，其外形设计有圆形 图1 1 6 清代时期玉锁 锁、方形锁、枕头锁、文字锁、人物锁、动物锁、密码锁、暗门锁、倒拉锁、 炮筒锁、直开锁、横开锁等；按用途分，有挂锁、门锁、箱子锁、橱柜锁、盒 子锁、抽屉锁、仓库锁等；从工艺设计上看，有平雕、透雕、镂空雕、錾花、 鎏金、错金、包金、镀金、镶嵌以及制模铸造等。这些锁具不仅是供人们使用 的生活物品，有些还有较高的艺术价值，可供人们鉴赏和收藏。 图1 卜一7 古代锁具 2 、历代生产的锁具产品均成功的吸收和使用了不同时期的最新科学技术， 锁具产品的发展是随着科学技术的发展而发展。如：古代锁具中的文字、图案、 材料、防盗防撬技术，现代锁具中大量使用的不锈钢制品，运用声、光、色、 电子等原理制造的锁具都充分说明了这一点。 3 、先设计后生产的工业产品孵化过程。无论是古代手工制作的锁具产品， 湖北工业大学硕士学位论文 还是当今机器生产的锁具产品，其从无到有的过程都凝聚了古代工匠和现代锁 具设汁师的辛勤劳动。他们总是根据使用者的实际需求，有目的、有意图的从 事锁具的改良与创新，孵化出一批又一批的锁具产品。 4 、不断改进和不断创新的过程。这一过程也是现代产品推行人性化产品 图1 1 _ 8 电于智s e 锁 设计的过程。不断改进和创新产品设计，就是运用人类最新的科技成果不断的 适应消费者日益增长的物质需求和文化需求，也是锁具产品设计者进行市场调 查、新产品论证、体现消费者“消费”观念和审美观念的有机结合过程。从锁 具的发展历程中，我们可以清楚的看到不同时期的锁具产品在使用功能和外观 造型以及材料配置方面不断改进、不断创新的痕迹。从最初的木制锁发展到如 今的机械弹子锁、电子智能锁，这无不体现了锁具产品以人为本，根据时代的 发展和科技的进步，针对使用者的物质与精神需求不断改进、不断创新的设计 理念。 1 2 锁具的发展现状与基本理论知识 一、发展现状 锁是人们重要的日常生活用品，是维护人们正常学习、生活、工作、生产 的必备件。可以毫不夸张的说，我们每个家庭中至少都有1 0 把以上的锁，如 房门锁、抽屉锁、柜门锁、自行车锁等。目前，我国造锁企业有1 4 0 0 多家， 主要以中小企业为主，多为个体、私营企业，大都是劳动密集型产业。主要集 中在浙江、山东、广东、上海一带，形成了南方以生产执手锁，球形门锁为主， 北方以生产挂锁、各种车辆用锁为主的生产格局。其中，多数锁具生产厂家是 在低水平上重复建设，真正形成规模，拥有知名品牌的企业廖若晨星。产品结 9 湖北工业大学硕士学位论文 构目前是以钢铁挂锁、门锁、车锁为主，智能门锁及其它锁具为辅。锁具产品 的造型设计与我国其它工业产品设计一样，尚处于模仿探索阶段。我国加入 v t o 后，全球经济体化的大潮扑面而来，我国的锁具行业可以说是喜忧参半： 对于劳动强度大、劳动密集型生产的挂锁等低附加值的锁具产品，全球市场放 开后，我们在价格上可能具有一定的优势，但对于高档锁具将受到国际上一些 知名品牌的冲击，如美国的耶鲁、德国的霍富等，他们在使用性能、表面处理、 材料应用上均比我们高一个档次。 锁具是我国建筑五金行业中的一个传统产品，与人们的生产生活息患相 关。改革开放2 0 多年来，我国锁具行业发展较快，2 0 世纪8 0 年代初期，这 一竞争性行业已开始有民营企业进入，随后，整个行业的所有制结构调整进入 高潮，大批国有资本企业有序退出，民营企业取而代之成为行业主体，企业体 制与机制的创新，给我国锁具行业带来了空前的活力，为满足国内外市场的需 求，企业凭借灵活的机制和对市场的快速反应，不断学习国际同行的先进经验， 采用创新科技改造传统产业，使我国锁具产品的科技含量和档次迅速提高。 作为世界锁具生产大国，目前我国已形成了广东、浙江、山东3 大生产基 地。据不完全统计，2 0 0 2 年，我国出口锁具的企业和相关企业共有2 1 2 0 家。 随着我国科学技术水平的迅速提高，以及住宅、汽车等支柱产业的发展， 锁具的品种不断增加，档次和科技含量日益提高。如今我国锁具产品已从过去 挂锁为主，发展到拥有2 0 个大类、1 0 0 多个系列、8 0 0 0 多个花色品种和规格， 产品已从传统的单舌门锁、双舌门锁，发展到今天的球形门锁、执手门锁、插 芯门锁、电子锁、磁卡锁、i c 卡锁、汽车锁、摩托车锁、指纹锁、数码锁等 具有高附加值的锁具产品，并先向机电一体化、智能化以及功能性相结合的方 向发展，基本形成了高、中、低档配套的产品体系，令人耳目一新。 在激烈的市场竞争中，我国的制锁企业也在迅速发展壮大。以中国“十 图12 一l 同力锁具 10 湖北工业大学硕士学位论文 大锁王”之一的广东固力保安制品有限公司为例，目前该公司拥有达到世界先 进水平的电镀生产线，以及先进的产品研发设备和检测设备，为高品质的锁具 生产奠定了坚实的硬件基础。为使公司全部系统走向国际化打造核心竞争力， 固力公司在几年前就开始从点到面的逐步推行了国际品牌管理认证，经努力于 2 0 0 2 年6 月正式获得德国r w t u v 公司i s 0 9 0 0 1 ：2 0 0 0 的国际品牌管理认证。 目前，该公司年产锁具3 0 0 0 万把，产品不仅行销全国各地，而且还远销世界 6 0 多个国家和地区。由于具有明显的性能价格比优势，我国锁具的发展引起 了国际同行、锁具经销商及使用者的极大关注，产品在国际市场上的竞争力目 益增强，锁具已成为我国极具出口潜力的优势产品。 我国锁具产品的出口优势主要体现在：生产能力增强、产品门类齐全，货 源充足，产品质量迅速提高，特别是近年来在中档锁具的开发创新方面，有了 长足的进步，国际竞争优势不断增强，受到国内外用户的青睐，产品价格低廉， 新产品、新设计、新款式和新功能的开发速度加快。这些竞争优势极大的推动 了我国锁具产品出口的逐年增长。 在我国锁具生产和出口迅速发展的同时，也存在着困扰和制约行业健康发 展的诸多因素。目前，我国大部分锁具产品已能满足国内市场需求，并已打入 了国际市场，其中有些产品的技术和性能已达到国际先进水平。但由于企业管 理、制造工艺以及材料等方面仍存在诸多问题，因此部分产品的技术水平、质 量尚不能完全满足用户的需求，这些浼明我国锁具产品的总体水平与国际先进 水平相比仍然有着一定的差距。 目前我国锁具企业生产经营中存在的突出问题是：部分产品档次不高、质 量不高、出口价格不高、生产水平分散、产品质量参差不齐，经营锁具出口的 企业太多，经营秩序比较混乱，经营利润降低，企业品牌意识不强，产品的知 名度及社会认知度不高，同时部分产品的设计、创新和工艺水平层次还比较低， 其设计水平与国内其它工业产品一样，尚处于仿制阶段，市场开拓能力较弱， 因此难以满足国际市场的不同需求。 在机遇方面，应该说尽管目前我国锁具产品与国外先进水平相比，在质量 和档次上还有着一定的差距，但我国锁具业在整体上并非没有竞争力。尤其是 面对国内外市场竞争的日趋激烈，为了生存和发展、，我国锁兵产业迅速走向 成熟，抗风险能力不断增强。我国加入世贸组织后，一方面，面对市场竞争的 压力，一些生产能力差、技术和设备落后的小型锁厂被淘汰；另一方面，竞争 湖北工业大学硕士学位论文 也会加速企业间打破行业的“集群经济”模式，实施强强联合，组建制锁业的 “航空母舰”，推动整个行业上规模、上水平，从而壮大企业实力，增强国际 竞争力。 从目前我国锁具出口状况看，要更好的发挥我国锁具产品的竞争力，促进 出口、提高锁具企业的经济效益，有关行业协会和进口商会，应着力开展以下 几个方面的工作：一是大力扶持锁具名优企业和名优产品，适时开展全国范围 内的出口产品评议活动，从而加速推动名优产品的出口，加速推出锁具国际知 名品牌；二是进一步发挥行业协会和进出口商会在规范市场和促进信息交流中 的作用，加强企业和行业自律，促进行业健康有序的发展；三是建立行业分会 信息网络，加强沟通和信息共享，推动企业合理组合，提高规模效益：四是加 强行业协会和进出口商会与各级地方政府的协调，减少地方保护主义和行政干 预，逐步形成全国范围的行业统一协调服务机制。 二、锁具的基本理论知识 ( 一) 、锁具常用名词术语( t e c h n i c a it e r m so fl o c k s ) l 、保密度：保密度是指锁体关闭后的安全可靠性及防异物开启能力。锁 的每组钥匙不同牙花数和互开率是它较重要的指标，不同类型的锁还规定了不 同的保险装置及防御措施。 2 、牢固度：牢固度是衡量锁结构中各铆接件及组合体的抗压、抗扭的承 受能力及锁与钥匙使用寿命的综合指标。 3 、灵活度：灵活度是测定锁具是否便于使用的技术指标。它包括开启、 关闭、钥匙的插拔，锁芯、执手、锁舌等传动件活动的灵敏性能。 4 、耐用度：耐用度是测量锁和钥匙使用寿命的具体指标，它是评价锁具 质量的重要指标之一。 5 、钥匙不同牙花数：钥匙不同牙花数指钥匙实际开齿的排列数目。它的 数值越大，锁的保密度就越高。 6 、互开：在同类锁中，用钥匙打开非本编码锁时称为互开。它的数值越 小，锁的保密度就越高。 7 、防拨：在规定时间内用异物( 相对钥匙而言) 作非破坏性试拨，不得 将锁开启。 8 、防撬：锁舌伸出后，用规定的重量加压，不得超过标准允许的松动和 缩进量。 湖北工业大学硕士学位论文 9 、防锯：用普通钢锯锯锁舌或锁梁，不能锯断。 1 0 、防钻：用钻头( 对双舌门锁用m 6 m m 的钻头) 钻上下弹子分界面，应 不能钻入。 儿、防卸：锁具安装到门上锁闭后，不能把锁卸下来。 1 2 、防插：锁芯头部加工有阶台，以防止用薄片或其它异物插入锁芯和锁 头间隙中，将上下弹子隔开。 1 3 、安全链：安全链挂到锁上后将门打开，外人无法进入，也不能伸手卸 下安全链，并能承受规定的冲击力。 1 4 、内保内：在室内按下锁的保险，在室外用钥匙无法开启。 1 5 、外保内：在室外用钥匙锁上保险，室内用旋钮不能开启。 1 6 、锁舌自保：锁舌本身带有保险，压下保险时，锁舌不能退入锁盒。 1 7 、弹子结构：一组基本形状为圆柱形的零件，起锁住或释放锁芯运动作 用的结构称弹子结构。 1 8 、叶片结构：一组形状为片状形的零件、起卡住或释放锁芯运动作用的 结构称叶片结构 1 。 1 9 、磁性结构：应用磁性材料制成的零件，起锁住作用，其结构称磁性结 构。 2 0 、密码结构：以数字编码组成的结构称密码结构。 2 1 、电子编码结构：应用电子原理编码组成的结构称电子编码结构。 ( 二) 、锁具通用零件 l 、钥匙：钥匙是开启锁具的配件，它的槽型和锁芯对应配合，在锁芯中 可自由进退。它的牙芯形状是由本编码锁的弹子系数和弹予级差所决定。 酎i2 2 不同牙芯钥匙 从锁具诞生以来，就有了与之相匹配的钥匙。经过数千年的演变发展，钥 匙随着锁的发展发生了多次变化，尤其是叶片锁的钥匙造型简洁、明了、美观、 大方，被公认为锁的标志，许多国家用金钥匙来象征尊敬与和平，把它赠送给 友邦和贵宾。 湖北工业大学硕士学位论文 弹子锁的钥匙也有很多样式，现广泛使用的多是单向单排钥匙，国外在上 世纪6 0 年代初期生产了许多双向单排钥匙、多向多排钥匙、平面钥匙、圆柱 形钥匙。 现代最新式的钥匙是电子锁钥匙，它不同于一般的钥匙，多是一张美观的 卡片，既可以开锁又可以作为纪念品或宣传品赠送给旅客。有的电子锁的钥匙 是无形的，如录相锁、指纹锁等。 2 、弹子：弹子是弹子锁的控制零件，是锁的主要零件之一。现在的弹子 锁有三种结构形式：圆头弹子、平头弹子、异型弹子 2 。 、圆头弹子 圆头弹子是和钥匙牙花配合的主要弹子，它 的头部是圆锥面或球面，其长度分为几个等级， 而且级差相等。在一定的长度范围内，级差越小， 所分的级数越多。 高精度的弹子车床可以加工出1 0 个级数的 图1 2 - - 3 圆头弹子 弹子，我国大部分利用5 6 个级数的弹子。锁具装配时，将钥匙装入锁芯， 在钥匙牙花孔上装入对应级数的弹子，弹子的尾部恰好和锁芯圆周正齐。 、平头弹子 平头弹子主要用以销禁锁芯。它的两端是平 面，一端和弹簧相接，另一端和圆头弹子配合， 以阻止非本编码钥匙的开启。 、异型弹子包括梯型弹子和工型弹子，它 图1 2 叫平头弹子 不但能起到平头弹子的作用，还可以提高锁的防拨能力，降低锁的互开率。 梯形弹子通常放在锁的1 2 门弹子孔中，代替平头弹子，以防发生弹子被 阻现象。 豳1 2 - - 5 梯型弹子与工型弹子 工字形弹子主要起防拨作用，用它代替平头弹子时，该锁在拨动中能够产 生拨动手感开动的假象。 湖北工业大学硕士学位论文 3 、锁芯 锁芯是控制锁开启的主要零件，它的加工精度要求较高，尤其是和锁体配 合的弹子孔，通常需要配钻加工，才能达到精度要求。锁芯的主要功能是由头 部传递扭力。挂锁、抽屉锁、门锁及自行车锁的锁芯头部结构都不相同，传递 力的方式也不一样，但作用都是一样的。 4 、锁头体 图1 - 2 叫各种锁芯 锁头体是抽屉锁、门锁、自行车锁等锁具的主要部件，是锁芯、弹子安装 的主体。各种锁的锁头体结构均不相同。 豳i2 7 小同锁头体 5 、锁扣盒和锁扣板都是门锁的锁闭机构原件之一，锁扣盒用于内开门， 锁扣板用于外开门，它们均和锁舌配合，达到锁合的目的。 ( 三) 、建筑五金类锁具产品功能分析 随着科技的进步，锁具的发展很快。无论是在形体上、表面处理上、结构 上、功能上、材料应用上都有质的飞跃，各种款式、品种的锁具产品层出不穷。 1 、挂锁产品功能分析 挂锁是人们日常生活中最常见的锁具，目前我国挂锁的产量在世界上占第 湖北工业大学硕士学位论文 _ _ _ - l - l _ l _ _ _ _ _ _ i - _ - - _ _ _ _ _ 一i - - _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ - - - - - - _ l - _ - l _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ l _ - _ _ _ _ _ 一位。因为挂锁的结构比较简单，主要由锁芯、锁体、锁梁三大部分组成，由 锁梁和锁体构成了锁闭机关。挂锁的样式很多，最常见的有直开式、横开式、 暗梁式、顶丌式和号码式，规格可大可小。目前，市场上常见的挂锁有以下几 种： 、直开式挂锁 | 璺| 1 2 - - 8 直开式挂锁 钥匙从锁的下部中心插入，钥匙插入方向与锁的开启方向平行，锁闭由单 个锁舌或两个锁舌控制，牢固度较高。 、横开式挂锁 钥匙从锁的侧面插入，钥匙插入方向与锁梁的 开启方向垂直，锁闭由锁芯的偏心轴完成。该锁结 构比较简单，开启后，钥匙不能拿下，常称为将军 不下马。它的牢固度较直开式差，多制成小规格锁。 图l2 9 横开式挂锁 、暗梁式挂锁 暗梁式挂锁的锁梁不是弯勾型的锁梁，而是短粗的直 梁，且藏于锁体之中，防撬性能较佳。 、顶开式挂锁 该锁的钥匙从锁底的一侧插入，锁梁和锁芯连成一 体，锁闭与开启由锁芯的直线移动和旋转运动来完成。 、号码式挂锁图1 2 一l o 顶开式挂锁 图i 2 1 i 号码式挂锁 锁的侧面或下面是一组可转动的数字盘，利用数字组 合的密码来控制锁梁的开启，数字组合编号有固定式和 自选式两种，锁的保密性较强。 、磁极式挂锁 侈j n 搏n 霹潜 湖北工业大学硕士学位论文 该锁利用磁极同极相斥，异极相吸的原理制成，用不同的磁极排出牙花， 并用对应的磁极制成钥匙牙花。该锁的保密度较低。 、双开式挂锁 该锁用两个锁芯控制开启，开启时需要两 次开启动作。这种方式既提高了锁的保密度， 又提高了锁体的牢固度，用于较重要且需要 两人见证的场合，多用于银行、仓房等重点 防护部位。 2 、家具锁产品功能分析 图1 2 - - 1 2 取开式挂锁 家具锁体积小，结构简单，可镶嵌到家具中，利用锁舌的阻碍作用实现闭 锁，一般根据用途进行分类。 、抽屉锁 抽屉锁锁芯钥匙槽的开口方向和锁舌的伸缩方向相同，可用钥匙代替拉 凹1 2 - - 1 3 荇种抽艇锁 手，其结构有普通式、自闩式、蛰钮八= t 甲。 普通式抽屉锁开启机关的关闭均通过钥匙的转动来实现。 自闩式抽屉锁的锁舌具有一个斜面，且在弹力的作用下向外伸出。该锁锁 闭时不需用钥匙回转，只要用力推进抽屉即可自行锁闭。 蟹钳式抽屉锁的锁舌上带有钳爪，当锁舌锁闭时，钳爪张开，勾住抽屉的 上梁。该锁的牢固度优于普通式和自闩式的抽屉锁。 湖北工业大学硕士学位论文 、橱门锁 橱门锁锁闭和开启的方式和抽屉锁相同，只是锁芯钥匙槽的开口方向和锁 舌的伸缩方向是垂直的，而且锁舌的伸缩有左右之分，可对应安装到左门和右 门上，开门时钥匙可以起拉手的作用。 、玻璃门锁 玻璃门锁有两种装法：一种是齿条结构，锁体 和齿条可分解为两部分，使用时用齿条勾住玻璃内 拉门，将锁体穿到齿条上，靠篷外拉门，然后将锁 体锁住齿条，使内、外拉门均不能动。这种装法一 般用于橱房、橱窗类型的玻璃门。另一种玻璃门锁 是安装在规格比较大的玻璃门上，象两个半圆对接。 、箱包锁 图1 2 一1 4 玻璃门锁 箱包锁是一种新开发的锁具，一般安装在提包或衣箱上，其结构多为叶片 式，结构简单。保密度和牢固度均较差。 幽f 2 - - 1 5 霸，颈 3 、建筑门锁产品功能分析 建筑门锁是近几年发展最快的锁具，世界各国都在外讽装璜、防御功能及 其控制系统方面做了大量的研究，出现了很多中、高档名牌产品。该锁结构复 杂、装璜精美，尽管售价是挂锁的几倍，但是很受消费者的欢迎。我国是一个 建筑大国，特别是党的十一届三中全会以来，小平同志倡导的改革开放政策激 活了我国的城乡经济，城市都市化、乡村城市化臼渐凸现，建筑用锁是建筑五 金产品的重要组成部分，其种类繁多，用途广泛，技术相当复杂。下面，我们 着重介绍几种常见的建筑用锁。 、弹子门锁 湖北工业大学硕士学位论文 弹子门锁普通实用，锁头和锁体均需分别装配，由锁舌和锁扣盒配合实现 闭锁。由于锁体和锁头都安装在门内，所以防撬力强，弹子门锁又分七类： 图12 一1 6 弹子门锁 一是单舌单保险弹子t 1 锁。该锁是门锁的元老，具有一个斜舌，只有内保 外的作用，结构化较简单，现已被更新。 二是单舌双保险弹予门锁。该锁只有一个斜舌来实现闭锁作用，锁体不但 具有内保外的作用，而且还具有外保内的功能，防护性能较好。 三是单舌三保险弹子门锁。该锁是单舌门锁中最新门锁，它不但外观美观， 而且具有锁舌保险装置和内保外、外保内功能。 四是双舌双锁头弹子门锁。该锁装有各自控制的斜舌和方舌，斜舌在弹力 的作用下向外伸出，且可自由伸缩，方舌具有白锁功能，其性能优于单舌门锁。 五是双舌多保险弹子门锁。该锁不但具有双舌双锁头的保险功能，而且还 安装了安全链，采取了防钻、防撬、防锯等保险措施，提高了锁体防御功能。 六是多舌多保险弹子门锁。多舌多保险弹子门锁近年来在国外非常盛行， 通常并排设有3 4 个经热处理淬硬的锁舌，使它的防撬性能有了很明显的提 高，它的安全性能优于其它的锁，大部分安装在仓库或档案室的门上。 意大利流行的多舌多保险弹子门锁还可以代动门上的保险扣，保险杠能够 和锁同时连动，安全可靠。 七是多舌双锁头多保险弹子门锁。多舌双锁头的保险门锁的功能和多舌的 保险门锁相似。该锁在室内也有一个可带动锁舌的锁头，这样在室内和室外都 可将门锁闭，且可达到多舌多保险门锁的防撬效果。该锁主要用于机要室等场 合 3 。 、球形门锁 球形门锁以球型执手为主体，锁体安装在门框 内，锁头及保险机构装在手球内，手球还兼做门的 拉手。该锁外观美，使用方便，是以装饰为主的建 图12 一1 7 球型门锁 湖北工业大学硕士学位论文 筑门锁，造型美观大方，适用于宾馆、高级住宅及办公室室内房间使用。由于 室内房间的用途不同，所采用的球锁结构也有所不同。 、电子门锁 电子门锁主要由电源、电 子控制器、电磁锁头、报警 器四大部分组成，并由电子 控制器驱动电磁锁头完成封 闭功能。 电子锁发展很快，种类 越来越多，并出现了很多分 支，目前所知的有电子按键 图1 2 一1 8 电子门锁 锁、磁极电子锁、电磁波锁， 超声波锁、感应锁、遥控锁、电控锁、电子报警锁、电子密码锁等等。 、插芯门锁 插芯门锁的锁体、锁头均安装在门框内，有的还要在门的两侧安装复板和 拉手等零部件，具有很大的实用价值，是人们家居生活的必备品。目前，市场 上主要有以下五种插芯门锁： 一是移门插锁。移门插锁的锁体和锁头均安装在门框中。锁舌为蟹钳型， 门内外都装有旋钮，门外侧还装有锁头。通常使用旋钮即可开启，外出时用钥 匙将门锁上。 二是单方舌插锁。单方舌插锁外型结构和移门锁相似。锬舌是方型的，可 随旋钮的转动而进出，也可随钥匙的转动而伸缩，利用锁舌和锁扣板的配合来 达到闭锁的目的。 三是单斜舌插锁。单斜舌插锁的 最大优点是使用方便。斜舌在弹力的 作用下处于伸出状态。当碰撞到锁扣 板上时，被压入锁体，然后在弹力的 作用下，伸出进入锁扣板中，起到封 闭的作用。斜舌的开启通常用执手开 启，需锁闭时，可以使用锁头将执手 和斜舌一起锁闭。这时再开启必须使 酗l2 - - 1 9 插芯门销 2 0 湖北工业大学硕士学位论文 用钥匙先将锁头打开方能够用执手开锁。 四是双舌插锁。双舌插锁的防盗性能优于其它插锁，它既有斜舌插锁使用 方便的优点，又有方舌门锁自锁性强的优点，尤其安装了执手复板后，使防撬 性能有了较大的提高。通常方舌处于收缩状态，斜舌处于伸出状态，执手可以 代动斜舌开启，方舌必须用钥匙开启。 五是无执手插锁。无执手插锁一般只安装一个方舌，它主要做为外门门锁 使用，尤其是向外开的门安装这种锁可以提高防撬性能，且降低成本。 圉12 2 0 无执手插锁 1 3 锁具的研究价值 锁是人类安全防范的产物，是保障人们正常生产( 工作) 、生活、学习、 旅游等事项的必备件和必需品，使用范围非常广泛，具有很大的研究价值。 锁具在我国的发展已有数千年的历史，其发展已取得了质的飞跃。锁具的 发展给人类的生活带来了安全性保障，同时也给人类带来审美需求上的享受。 我国作为锁具生产和出口大国，在锁具的发展上虽然已取得令人可喜的成绩， 但我们在享受其喜悦的同时也必须清醒的认识到发展的过程中存在的一些不 足之处，如产品档次不高、花色品种单一、生产设备落后、制造工艺简陋等。 我国锁具行业既是一个传统的劳动密集型行业又是一个快速发展的高科技产 业，随着全球经济一体化进程的加快和产业结构的调整，我国f 在成为全球锁 具的制造中心及集散地。因此，在新的机遇面前，我国锁具行业也必将面临新 的挑战。 从国际上看，我国锁具业露临着国外高新锁具纷纷抢占中国市场的挑战。 国外锁具巨头有一定的科技优势，加之我国加入世贸组织后，国家进一步低调 关税，使得进口产品价值大幅度降低，必将引来工艺设备先进、资会雄厚的国 外锁具大量涌入，加剧了中外产品的中国市场的竞争。国内部分竞争力差的企 业和产品将会在竞争中被淘汰出局，一些基础薄弱的中小企业则会举步维艰。 湖北工业大学硕士学位论文 营同国货占据国内锁具主导市场的营销局面将不复存在。 从国内来看，除温州等少数几个地方的锁具生产厂家实现“强强联合”的 发展模式之外，从产、学、研三个方面来讲，我国绝大多数制锁企业生产粗放， 学术氛围不浓。据调查了解，我国的高等教育目前还没有制锁专业，企业工程 技术人员一般都是内部培养，与其他一些行业相比，专业技术水平较低，而且 没有一定实力的专业锁具研究机构。针对这一现状，我们需要分析与研究锁具 产品市场需求、生产技术条件，开发新产品的价值，在此基础上来提高锁具行 业的整体发展水平与国际竞争力。 湖北工业大学硕士学位论文 第2 章锁具产品工业设计基本要素分析 1 9 8 0 年，国际工业设计协会联合会( t c s i d ) 在法国巴黎举行的第1 1 次 年会上对工业设计做出了全面合理的定义：“就批量生产的工业产品而言，凭 借训练、技术条件、工艺手段、视觉、心理感受而赋予材料、结构、构造、形 态、色彩、表面加工、装饰等新内容，使之具有新的品质和规格，这样的设计 叫工业设计 4 。在实际操作中，当工业设计师对产品包装、宣传、展示、市场 研究与开发等问题的解决付出自己的专业技能和经验以及视觉评价的能力时， 也属于工业设计的范畴：”在这个定义中，我们可以看到，工业设计在宏观方 面对一系列问题所包含的解决途径和方式，也让我们看到在微观方面作为工业 设计从业者要考虑的方方面面的问题之复杂程度。对工业产品的研究，就是要 把工业设计所要面对的研究对象一一产品作为一个大系统来对待，运用最新的 技术手段、符合时代潮流的审美素养、具有感染力的造型语言等相关因素对新 产品研发所要涉及的方方面面进行具有真正价值的新的组合、排列、融合等处 理，使之形成一个既具有符合人们使用需要的合理的功能方面的体现，又具有 满足人们心理需要的高层次精神审美方面的考虑。 工业设计的精髓是以人为本，是把预期目的和观念具体化、实体化的手段， 是人们进行经济建设活动的先期过程。它的本质是人们对将要进行的经济建设 活动做出艺术化的设想和筹划。总体来看，这种设想和筹划是进步的、发展的、 甚至是超前的。从这个意义上，也说明了工业设计是一种推动社会发展的动力。 但在相当部分的企业眼中，产品的外观设计成为工业设计的全部。个好的产 品仅有富于美感的外观造型是不够的。工业设计, j a f l 、 不仅需要富于想象力，更 重要的是让消费者在使用产品时更舒适、安全、方便、省力、操作界面更富于 人性化、更友好。工业设计发展的原动力在于人们对和谐( 技术、文化、形象、 人因、成本等各方面的统一) 的不懈追求。这种追求是自发的、与生惧来的。 正是这种对和谐的向往与追求，成为推动社会经济发展的强大动力。我们说科 学技术是生产力，就在于它能推动社会经济的发展。而在人类历史上，工业设 计是高新技术与日常生活的桥梁，是企业与消费者联系的纽带。同时，工业设 计还推动市场竞争，联系技术和市场，创造好的商品和媒介，拉开商品的差别， 创造高附加值，创造新市场，促进市场的细化，降低成本，在全球经济日益激 烈的竞争中，工业设计正在成为企业经营的重要资源。工业设计能够成为企业 湖北工业大学硕士学位论文 重要的资源，促进社会经济的发展，主要表现在它不仅满足了人们不断增长的 物质要求，也满足了人们的精神需求 5 。 工业设计的核心是产品设计，产品是工业设计的载体。设计师要创新和改 良某种产品，就必须对该产品工业设计各要素进行全面的分析和研究。下面从 六个方面来具体分析锁具产品工业设计各要素。 2 1 功能要素 工业产品的功能、造型和物质技术条件，是工业产品设计的三个基本要素。 功能是指产品所具有的某种特定功效和性能，是产品的决定性因素。功能决定 着产品的造型和使用材料的范围。现代产品的功能有着比以前丰富得多的内 涵，包括使用功能一一产品的用途与作用；物理功能一一产品的性能、构造、 精度和可靠性等；生理功能一一产品使用的方便性、安全性、宜人性等；心理 功能一一产品的造型、色彩、肌理和装饰诸要素予人愉悦感等；社会功能一一 产品象征或显示个人的价值、兴趣、爱好或社会地位等。下面从使用功能与心 理功能两个方面来详细分析锁具产品的功能要素。 1 、使用功能分析 产品的使用功能通俗的讲就是产品是用来做什么的。设计师从事产品设计 的根本出发点就是产品的使用功能。消费者购买产品主要是购买产品的使用功 能，产品是功能的载体，是功能的实现方式。设计师在设计一件产品的时候， 都是利用价值工程中功能分析的方法把产品以及它的各个组成部分抽象成功 能，然后进行功能定义，在功能定义的基础上来寻找实现功能的新途径。如锁 具的使用功能就是对物体实施封闭，防止他人非正常入侵；电话的功能就是传 递语音信息；钟表的功能就是显示时间等。 目前市场上流行的锁具产品从使用功能的角度来看的话，主要存在以下几 个方面的问题：一是有些锁具产品的灵敏度不高，钥匙插进锁孔后大拇指和食 指需要用很大的劲( 手指发酸程度) 才能扭回锁舌打开锁具；二是有些球形门 锁和执手锁的把手部分手感不太好，人在抓握时会有不适感；三是有些品牌的 弹子锁钥匙可以通用，防盗性能不强。 2 、心理功能分析 心理功能是指产品在使用过程中对使用者所产生的心理感受和反映。心理 功能的表现不像使用功能的表现那样直观它往往难以言喻，甚至连许多使用 湖北工业大学硕士学位论文 者也无法说清为什么会对某些产品情有独钟，这些反映实际上就是产品的心理 功能对使用者产生了作用。 纵观锁具产品的发展历史，从古代的木锁发展到如今的机械弹子锁以及电 子智能锁，在其使用功能不变的情况下，心理功 能已发生天翻地覆的变化。古代的木锁只是满足 了产品的使用功能，很少具有心理功能的体现。 随着人类的进步，人们对锁具产品的要求也越来 越高，不仅仅满足于其使用功能的实现，而是有 了更高层次的要求，那就是希望在使用产品的过 图2 卜j 古代木锁 程中带来精神上的愉悦与满足，也就是我们所谓 的产品心理功能。如今的锁具产品也就努力的朝着这一方向发展。目前锁具市 场有各种各样的产品，最大限度的满足人们各种不同的心 图2 卜一2 各种造型的锁具 理需求。从材料上来看有木质的、金属的、塑料的、瓷器的、玻璃的等等：从 形态上来看就更是千奇百怪、应有尽有，有动物造型的、文字造型的、抽象的 几何形态的等等，消费者可根据自己的爱好选择自己满意的产品，从而获得心 理满足。 湖北工业大学硕士学位论文 2 2 材料要素 产品是通过材料来制造与体现的，材料是产品功能的物质载体。材料选择 恰当与否对产品功能的体现起着关键性的作用。产品的更新换代往往与新材料 的发展和应用密切联系，不同性质的材料与由它组成的不同结构的产品都会呈 现出不同的视觉特征，给人不同的视觉和触觉感受 6 。如木质的锁具给人以温 暖、舒适、具有 亲和力的感受； 金属的锁具给人 以安全、牢固、 冰凉的感受。材 料与产品的功 能、形态共同构 成了产品设计的 三大要素，由此 可见材料在产品 设计中的重要地 图2 2 - - 1 金属锁具 位与作用。那么 在锁具产品设计的过程中怎样才能做到合理的选择材料呢? 一、影响锁具材料选择的几个因素 1 、功能 设计师在从事任何一件产品的外观造型设计之前，都必须首先考虑产品应 该具有怎样的功能和所期望的使用寿命。锁具产品的主要功能是实现有效闭 合，保护使用者的人身财产安全，因此在锁具的制作材料上应选择牢固性好、 防撬、防锯、质地坚硬的材料，以防产品在使用中被轻易破坏。 2 、外观 产品的外观在一定的程度上受其可见表面的影响，并受材料所能允许的制 造结构形式的影响，因此，外观也是材料选择应考虑的一个重要因素。就产品 的表面效果来看，材料还影响着表面的自然光泽、反射率与纹理，影响着所能 采用的表面装饰材料和方式，影响着装饰的外观效果和在使用期限内的恶性程 度与速度。如今在高级宾馆中随处可见表面经过镀金处理的锁具产品，以此来 湖北工业大学硕士学位论文 渲染一种高贵、富有、豪华与时尚的场景氛围，而在一般普通老百姓的家中却 难觅这种高档锁具的“芳容”，这就是产品的外观对材料要求的具体体现。 崮2 2 2 不i 司材质锁县 3 、安全性 安全性是最基本的因素，材料的选择应按照有关的标准选用，并充分考虑 各种可能预见的危险，如锁具产品如果在锁芯内部选用塑料材质，就会隐匿着 破损和腐蚀的危险性，易于造成质量恶化而导致至关重要的控制件失灵，从而 影响到其使用功能，导致产品报废。 4 、基本结构要素 如何综合平衡设计中对产品的功能、人机工程学和美学方面的要求，以及 针对批量生产特点的机械结构、加工工艺难点和由此产生的成本问题等加以解 决，已成为材料选择中的主要问题。其中材料的耐久性应是材料选择中必须最 先考虑的。锁具产品一般是 由锁芯、弹子、锁头体以及 钥匙这些零部件组成，其中 锁芯是其关键部件，因此一 般高档锁具对于锁芯的制作 材料主要以铜为主。 5 、抗腐蚀性 抗腐蚀性是锁具产品材 料选择的另一个重要准则， 图2 2 3 金属锁具 湖北工业大学硕士学位论文 它直接影响着锁具产品的操作、外观、寿命和维护。锁具产品由于其牢固性要 求极高，因此一般以金属作为主要制作材料，而金属在有氧的情况下极易氧化 腐蚀，这就要求金属材料在肯4 作锁具的过程中必须做抗氧化处理。 6 、市场 锁具设计师在从事产品设计之前必须对未来可能使用自己所设计产品的 消费者进行调研，如果可能，应尽可能使自己的产品达到或超出消费者所期望 的材料。对于材料，要考虑到消费者的态度往往受到他所接触的各类产品的影 响。有时消费者所期望的材料也许正好是设计师不准备采用的。在有些情况下， 消费者对某些产品所选用的材料还受到民族、宗教、传统习惯的束缚。就锁具 产品而言，设计师在进行锁具产品设计之前，一定要对所设计的产品进行消费 群体定位，搞清消费对象，从而才能占领市场。 二、锁具产品常用材料 锁具制造的材料因直接关系到产品的牢固度，其产品制造大都以金属材料 圈22 - - 4 金属锁具 为主。但在人们选购锁具时，普遍担心锁具的耐用程度和金属表面的生锈或氧 化。从耐用的角度看，最好的锁具材料是不锈钢，尤其是用作锁具表面的材料， 越用越光亮，其强度好、耐腐蚀性强、表面颜色不会变。不锈钢也有多种，主 要可分为铁素体和奥氏体，铁素体不锈钢有磁性，俗称不锈铁，时间一长，环 境不好也会生锈；奥氏体不锈钢不管用多长的时间都不会生锈。两种不锈钢鉴 别的办法很简单，用磁铁一试即可分辨出来。磁铁能吸住的不锈钢为铁索体不 锈钢，奥氏体不锈钢磁铁吸不住。 2 8 湖北工业大学硕士学位论文 铜材也是使用最广泛的锁具材料之一，因其机械性能好、耐腐蚀和加工性 图22 5 铜质锁具 能都不错，且色泽艳丽，特别是铜锻造的把手及其它锁具产品表面平整、密度 好、无气孔、砂眼，倍受用户青睐。铜材既牢固又防锈，可以用来镀2 4 k 金或 砂金作各种表面处理。铜制锁具显得富丽堂皇、高贵大方，给人们的家居或办 公室及其它用锁场所增添不少色彩。 锌合金材料，其强度和防锈能力较差，但其优点是易于做成复杂图案，特 幽22 6 砰台金_ i | j 1 只 别是压力铸造，造型能力较强，市面所见的较复杂图案的锁具有很大程度上是 锌合金做的。 钢铁材料强度较好，成本较低，但易于生锈，一般只作锁具的内部结构材 料使用，不宜作外部装饰材料。 铝或铝合金，普通铝合金材质轻软，强度较低，但易于加工成形，一般用 作装饰件。 湖北工业大学硕士学位论文 2 3 人机要素 人机工程学主要研究的是人、机、环境三者之间的相互作用与相互关系， 是工业产品造型设计中研究的重点内容 7 。 锁具产品是通过入的行为来实现其使用功能的。人在使用锁具的过程中就 会发生人与机、环境三者之间的关系，是什么人在使用产品? 是年老的还是年 幼的? 是机械产品还是智能产品? 是在明亮中使用还是在黑暗中使用? 等等 一系列问题都是设计师在设计锁具的过程中所必须考虑的。 l 、人的因素 人是行为动作的执行者，当人在从事开锁、关锁这一活动时就会与锁具发 生关联。人是通过手部与锁具接触来执行开锁、关锁这一活动的，这一事实就 使得设计师在从事锁具产品的设计活动时，必须考虑人手部的尺寸、人体的