金屬材料在玩具設計中的運用

開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的1篇金屬材料在玩具設計中的運用，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。

兒童玩具是指專供兒童游戲使用的物品。根據心理學家關于兒童發展規律的研究，在人一生的認知發展過程中，玩具對人——尤其是兒童認知能力的提高起到非常好的促進作用。根據AyresA.J對腦功能研究成果以及其1972年提出的感覺統合理論（SensoryIntegrationTheory），兒童的注意力不集中、學習成績差、做作業拖拉、多動、緊張、膽小、退縮、愛哭、不合群、吃飯挑食或暴飲暴食等性格障礙都是由于兒童大腦對身體感覺統合的障礙所造成的。感覺統合理論認為，人類生存需要的最基本、最重要的感覺是觸覺、前庭覺、運動覺。其中，觸覺是指分布于人的身體皮膚上的神經細胞接受外界溫度、濕度、疼痛、壓力及震動的感覺；前庭平衡覺是利用內耳的三對半規管及耳石來探測地心引力，控制頭部認知方向、保持身體平衡。運動覺是來自于人的身體內部肌肉、關節的感覺，是了解肢體位置與運動的感覺。當人的大腦和身體相互協調的學習過程沒有感覺統合時，大腦和身體都將停止發展。因此，玩具設計對于兒童早期，尤其是7歲之前兒童的生理、認知和情緒的發展都有著不可替代的重要作用。玩具設計不僅能夠幫助兒童調動大腦的思考和身體的運動，還能夠讓兒童在玩的過程中培養積極、主動的探索能力，在多人共玩的情境中培養社會認知和情感的全面發展。材料作為玩具設計的載體，對玩具結構的實現和功能的最優發揮起到直接的影響。玩具設計的選材不僅要考慮兒童的需求，玩具的工藝結構特點，還需要考慮經濟成本、安全等問題。本文在探討兒童玩具設計選材影響因素的同時，針對金屬玩具分析兒童玩具設計中的各種金屬材料特征、金屬材料應用的結構特點、金屬玩具的連接形式、以及玩具產品中金屬材料的加工工藝，以期為未來交互性玩具設計提供指導。

一、兒童玩具設計選材影響因素

產品的設計選材受到使用安全、環境保護、功能結構、用戶體驗等多個方面的影響。以下主要從產品性能（抗腐蝕、抗沖擊、輕量化、化學安全性）、加工工藝（著色、成型）、以及用戶體驗（清潔、科學趣味性、安全性、可操作性）三個方面展開對兒童玩具設計選材影響因素的探討。

（一）產品性能

（1）腐蝕兒童尤其是嬰幼兒在進行玩具娛樂時，經常伴隨舔咬方式，與此同時，酸性飲料等兒童身邊的其他物品也會有腐蝕玩具的可能性，因此兒童玩具需要考慮具有較好的抗腐蝕性。（2）沖擊兒童由于各種原因，會經常扔、摔玩具，所以玩具需要基本的抗沖擊能力，以使其即使在兒童不斷反復扔打的情況下也不會發生開裂，斷裂，或者有小毛刺的情況。（3）重量兒童身體力量比成年人要小得多，并且有50%的木玩具是設計給嬰幼兒使用的，所以對于那些要經常拿起來玩的玩具（除一般不移動，或者不能拿起搬起的玩具）要使用比較輕的材料，避免傷害兒童的肌肉。如松木、橡膠木等都是較輕的木材。（4）化學安全性由于木材材料自身可能會有致敏因子，板材、塑料玩具里面的膠粘劑也可能會含有甲醛、苯等影響兒童健康成長的化學物質，所以兒童玩具選材時應該盡量選擇那些不含有化學物質，或者含有不傷害人體的物質、無毒無味的材料。

（二）加工工藝

（1）著色兒童玩具的一大特點就是色彩繽紛，鮮艷的顏色能夠吸引兒童玩并且叫家長購買，所以玩具經常需要色彩涂飾。易著色的材料在生產過程中將能夠很大地提高生產效率。同時，著色效果好容易使得產品更加美觀，更能吸引兒童以及成人消費者。（2）成型材料在加工過程中如果結構造型易得出，可以很好地提高生產效率。玩具通常都有各種不同的形狀，一個玩具生產商不會只生產一種形狀的玩具。所以，選擇容易加工成各種形狀的材料，通過最簡單的步驟就能得出結構，是商家減少時間成本的一個好方法。

（三）用戶體驗

（1）清潔兒童玩具會被兒童舔咬，又會被他們帶到各種場所，自然會滋生很多細菌。所以方便家長清潔的材料能使家長更加輕松。選擇一些表面光滑，能夠耐受清潔劑的材料就顯得至關重要了。（2）科學趣味性兒童玩具的設計應當立足于開發有利于兒童身心健康和提升兒童智力。玩具外觀的設計除了應當具有較強的功能語意，還應該具有較好的意義所在。在培養兒童創造力和興趣的同時，能夠充分調動兒童之間相互互動的積極性，以及調動兒童探索大自然、探索科學的積極性，是進行玩具趣味性語意表達、構成玩具意義的重要方面。因此，兒童玩具的設計選材還應該在滿足產品性能和使用安全等基本需求的同時，從材料的趣味性語意表達出發進行設計。（3）安全性玩具的消費者一般是適齡兒童，而這些人群是比較弱小的，在身體和心智上的不成熟使得他們最易受到傷害，所以要重視玩具的安全性。為保障兒童的安全，給幼兒的玩具盡量不要含有可拆卸的碎小部件，以防止兒童吞食。玩具的選材、材料加工方式、玩具的結構等因素是保障玩具安全性的重要條件。在玩具設計的用材中，塑料玩具和木材玩具更容易因為材料的安全性問題造成使用隱患，帶給兒童家長不安全的心理疑慮。（4）可操作性兒童玩具的可操作性主要是指兒童在使用玩具玩耍過程中，不會認為玩樂太過困難而放棄、不會因為不懂如何玩樂而沮喪、不會因為不明白玩具如何操作而喪氣。因此，玩具設計需要針對每個年齡層兒童的認知、生理和社會情感的特點，進行玩具的可操作性設計，以便兒童在使用玩具時不會有太大困難，或者可以根據指導完成操作或使用行為。根據瑞士兒童心理學家皮亞杰的兒童認知發展理論，兒童的認知發展包括感知運動階段、前運算階段、具體運算階段和形式運算階段。由于每一階段兒童的活動和認知方式都不同，因此兒童玩具的可操作性需要根據認知發展理論考慮如何設計玩具幫助兒童理解世界。

二、玩具設計中的各種金屬材料特征分析

根據市場調查，玩具的適用年齡已經從低齡兒童擴大到了更廣泛的年齡群體。大多數的金屬玩具設計中的金屬材料都避免了使用重金屬材料。由于玩具的大部分受眾仍然是0-14歲的低齡兒童，根據玩具的不同需要，大多金屬質地較軟且不含重金屬。且由于使用者年齡問題，這類金屬玩具通常不會設計易造成傷害的棱角或破壞性功能。根據玩具的娛樂特性，兒童玩具可以分為競技性玩具和娛樂類玩具。在競技型玩具中，金屬材料的耐磨性更強，壽命更長，為玩具提供了強大的抗沖擊能力，使其更適合比賽。而娛樂類玩具由于小孩子經常會使玩具掉落或者敲打玩具，金屬材料也賦予了其更強的抗擊打能力，使用壽命相比傳統的木材材料、塑料材料更長。以下分析兒童玩具中的常見金屬材料。

（一）鐵材料

傳統的鐵材料已經被玩具產業淘汰，因為一般的鐵材料容易生銹，使用壽命和使用環境都對玩具體驗造成了影響。市場上的大多數金屬玩具都采用了不銹鋼材料，而不銹鋼的適用范圍非常廣，由于不銹鋼材料具有優異的耐蝕性、成型性、相容性以及在很寬溫度范圍內的強韌性，制造出來的玩具不易損壞變形破裂。在使用過程中對使用者和使用環境的要求較低。但不銹鋼過于笨重，只適用于大型玩具或者小型娛樂型玩具。同時，由于鐵具有磁性，鐵材料可以制造小型的益智玩具，如磁鐵積木等。

（二）鋁材料

玩具中采用的鋁材料大多是鋁合金。鋁合金材料具有許多優點，包括密度低、比強度高，塑性好，可加工成各種形狀的型材，并且具有優良的導電性、導熱性和抗腐蝕性。一些鋁合金可以采用熱處理獲得良好的機械性能、物理性能和抗腐蝕性能。且鋁合金相較不銹鋼更為輕盈，適用于各種類型的玩具。目前鋁合金材料在玩具設計中已經廣泛使用，材料使用量僅次于不銹鋼。

（三）銅材料

銅材料質地較軟，有良好的導電性，且成本低廉，益智玩具中常常使用銅材料，但銅材料耐磨性太差，且易變形，使用壽命不長，因此使用銅材料的玩具并不多。

三、玩具產品中的金屬材料應用的結構特點

（一）折疊式

在金屬玩具中，折疊式結構經常使用于益智玩具中，折疊結構是生活中很常見的一種結構，充當著“多功能”和“空間整理”的角色。在兒童玩具設計中，折疊結構通常將大體積玩具進行收納壓縮，或者將兒童玩具中的多功能性融為一體。金屬賦予了這種結構十分堅固的特性，在使用過程中玩具不易損壞，且折疊中不易產生磨損，極大地培養了使用者的動手能力，且折疊式結構提供了玩具玩法的多種可能性，使金屬材料在這其中極大地發揮了其應該有的作用和特點。

（二）固定式

固定式相較于折疊式顯得呆板乏味，但金屬材料的穩固性在這時得到了體現，固定式的金屬部件使玩具本身更富有質感且抗沖擊，在使用過程中，固定式設計相較折疊式更堅固，不易損壞，且由于其本身的固定設計，這種玩具使用壽命更長，突出了金屬材料的堅固性。

（三）拆裝式

拆裝式的金屬玩具較少，但仍有部分高端玩具在制造時使用了金屬材料，因為拆裝式玩具對材料耐磨性要求較高，使用過程中金屬材料能夠很好地貼合且不易變形，缺點是拆裝式玩具較為危險，小部件容易被低齡兒童吞咽下去。

四、金屬玩具產品中的連接形式分析

（一）焊接式

大部分金屬玩具，例如賽車等一體式玩具都采用了焊接的工藝，采用了加熱加壓的方法，使金屬之間結合緊密不易損壞，但同時焊接后造成的接縫會破壞玩具的整體美觀度。焊接式也是大部分金屬玩具中都會使用的連接形式。

（二）磁性連接

在金屬玩具中，有很多采用了磁性連接的形式，在材料制作過程中加入磁鐵材料，使部件之間的連接更加平滑，使用更方便，常常應用于積木等產品。這種磁性連接方式使得本來不穩固的部件之間有了作用力，使用體驗更好。

（三）螺紋聯結和螺旋傳動

金屬玩具中螺紋聯結和螺旋傳動的連接方式同樣廣泛，這種連接方式所提供的穩固性不比焊接差，且由于金屬材料的耐磨性，使得這種連接方式在金屬玩具中發揮了巨大作用。但缺點在于長時間不旋緊密會造成松動，且需要定期保養連接部位鞏固潤滑性。

五、玩具產品中金屬材料加工的工藝

兒童玩具中的金屬材料常見的加工工藝有鑄造、軋制、切削加工、以及表面拋光和鑲嵌等。

（一）鑄造

鑄造是將熔融態的金屬澆入鑄型后再使其冷卻凝固，從而成為具有一定形狀的鑄件的工藝方法。但它容易造成內部缺失，主要用于制造小型金屬玩具的零部件和大型玩具中的某個具有固定形狀的小型部件。大多數玩具產品采用的是壓力鑄造，這種方式制造出來的鑄件尺寸精確且表面光潔，組織致密且生產效率比較高，適用于大多數小型玩具及其部件。

（二）軋制

軋制是利用兩個旋轉軋輪的壓力，使金屬材料在一定空間內產生變形，這種工藝過程通常用在最初的加工部件或簡單的部件上，按軋制溫度分為熱軋和冷軋。熱軋是將材料加熱到再結晶溫度以上進行軋制，冷軋則是在室溫下對金屬材料進行軋制。熱軋與冷軋相比，前者的變形抗力小、變形量大、生產效率高，因此熱軋更適合于軋制較大斷面的部件，以及塑性較差或變形量較大的金屬材料；后者的變形抗力大、變形量小，軋制的產品尺寸精確、表面光潔、機械強度較高，因此冷軋更適合于軋制塑性好、尺寸小的金屬玩具部件。

（三）切削加工

切削加工是利用切削刀具在切削機床上或手工將金屬工件的多余加工量切去，從而達到規定的形狀、尺寸和表面質量的工藝。切削加工通常適用于大型的金屬玩具部件比如金屬飛機模型的機翼等。

（四）表面拋光和鑲嵌

表面拋光是利用機械或手工以研磨材料將金屬表面磨光的方法。金屬材料的表面拋光包括磨光、鏡面、絲光和噴砂等效果，這些加工工藝可以讓兒童玩具的表面視覺效果更好，看上去更加美觀。金屬表面鑲嵌是指先在金屬表面刻畫出陰紋，然后嵌入金銀絲或金銀片等質地較軟的金屬材料，最后打磨平整、呈現纖巧華美裝飾效果的一種金屬表面處理手法。經過金屬鑲嵌的兒童玩具不適宜較小兒童使用。

六、總結

根據以上對玩具產品中的金屬材料應用的結構特點、玩具產品中的金屬連接形式以及玩具產品中金屬材料加工的工藝的分析，可以發現金屬玩具由于金屬材料的易加工成型特征可以設計成形態各異的玩具形態，在玩具創新設計中有巨大的潛力。尤其在對兒童的認知發展方面，可以有更大的貢獻。首先，金屬材料有化學著色、陽極氧化著色、電解著色、鍍覆著色、涂覆著色、熱處理著色等豐富且成熟的著色工藝，加上金屬材料本身對光線的反射特點，可以在視覺上給兒童強烈的圖案和顏色刺激。其次，金屬材料有表面鍛打、鑲嵌、蝕刻、切削和研磨拋光加工、拉絲等表面加工工藝，在觸覺上可以具有豐富變化，給予兒童通過身體觸覺的各種膚覺刺激。最后，金屬抨擊時的叮當聲音及其變化，可以從聽覺上給予兒童聲音刺激。以上金屬玩具帶來的視覺、聽覺和觸覺感覺通道刺激，都對兒童的認知發展有推進作用。在兒童玩具設計中，甚至可以考慮在金屬材料中加入嗅覺和味覺感覺變化，從而豐富金屬材料設計方式，在提高趣味性的同時，增強兒童通過五感通道接觸世界、提高認知能力。

作者:李晶 季尊良 單位:南京林業大學