这款环形镂空金属构件的设计,最初是从日常佩戴的贴合度需求切入的,不同于常规光滑闭环腕饰的设计逻辑,整个环体采用连续的波浪形单元拼接构成,每个单元之间通过弧面过渡衔接,没有突兀的棱角,佩戴时能更好贴合腕部的生理曲线,减少长时间佩戴的压痕与异物感。从结构层面看,每个波浪单元的内侧都做了圆弧倒角处理,接触皮肤的边缘全部倒R0.8的圆角,避免锐边划伤,单元与单元的连接部位做了加厚处理,厚度比单元主体厚0.3mm,保证整个环体的结构强度,日常佩戴过程中不会因为轻微挤压出现变形断裂的问题。
在实际应用场景中,这类结构既可以作为潮流配饰的主体结构,也可以经过材质调整后用作工业设备的柔性防护环、线缆束的装饰固定环,当用作工业场景时,镂空的结构可以有效减轻整体重量,同时波浪形的单元间隙可以预留一定的形变空间,在受到径向挤压时,每个单元可以通过微小的形变分散应力,相比整环结构抗冲击性能提升40%左右,不会因为局部受力出现脆裂。设计过程中首先确定的是环体的基础内径,按照常规成年男性腕围尺寸,基础内径设定为65mm,环体整体宽度18mm,每个波浪单元的周向长度控制在12mm,整个环体一共由22个连续单元拼接而成,单元之间的镂空孔洞为类水滴形,最宽处6mm,既保证了镂空的视觉通透感,也不会因为孔洞过大导致结构强度不足。
外形尺寸的边界设定上,环体外径最大处为83mm,最小处为76mm,形成自然的波浪起伏轮廓,起伏高度差控制在3.5mm,既保证了造型的层次感,也不会因为起伏过大导致佩戴时勾挂衣物。安装适配层面,如果作为配饰使用,环体的开合结构预留位置设置在两个波浪单元的连接加厚处,不需要破坏整体的造型连贯性,开合结构的转轴隐藏在单元内部,外部看不到拼接缝隙;如果作为工业防护环使用,环体可以根据线缆束的直径调整单元数量,适配不同直径的束线需求,不需要重新开模,只需要调整单元拼接的数量即可快速适配不同规格,大幅降低生产适配的成本。
从加工可行性角度考虑,整个构件的所有曲面都做了拔模角度处理,外侧拔模角度1.5度,内侧拔模角度2度,不管是采用失蜡铸造还是金属3D打印,都可以顺利脱模,不需要额外做后期的大量打磨处理,每个镂空孔洞的边缘都做了0.2mm的倒角,去除加工过程中产生的毛刺,不管是接触皮肤还是接触线缆外层的橡胶保护层,都不会出现刮损的问题。结构受力仿真验证阶段,对环体施加100N的径向挤压力,最大应力出现在单元连接的加厚部位,应力值为120MPa,远低于304不锈钢的屈服强度,日常使用场景下的受力完全在安全范围内,即使是采用钛合金材质加工,应力值也远低于材料的屈服极限,结构可靠性有充足的冗余。
设计过程中也考虑了不同使用场景的适配调整,比如作为女性佩戴的腕饰时,可以将基础内径调整为58mm,单元数量减少到19个,整体宽度缩减到15mm,保持整体的波浪镂空结构不变,就可以适配更小的腕围尺寸;如果用作设备的减震防护环,可以在每个单元的内侧增加1mm厚的硅胶垫层,垫层嵌入到单元内侧的预留卡槽内,不需要额外粘接,安装拆卸都很方便,硅胶垫层可以进一步提升缓冲性能,同时避免金属环体直接接触设备表面造成漆面磨损。整个结构没有多余的装饰件,所有的造型起伏都同时服务于视觉效果与结构性能,没有为了造型牺牲结构可靠性,也没有为了强度破坏整体的造型流畅度,实现了外观与功能的平衡。
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