如何設計『內襯鎖定式』折刀

chungming

對於『強壯折刀』的興趣漸漸降低，折刀大多是辦公室的用途，還是美觀、輕薄比較實用。
手上剩餘的COWRY-X鋼材，大約還夠作4、5把折刀，今天下午閒閒沒事，就設計了這一把。

目前看起來還不賴，將來的實物會是COWRY-X積層鋼刀刃，不銹鋼大馬的刀枕，木頭的握柄貼片（上面再作一些雕刻圖案）。應該是不差的。

先賞圖啦！



詳細的尺寸，全長只有14.5cm，折合起來僅8.5cm，好像有點小。

這刀子預設為紳士刀，處理辦公室的拆信、割紙等簡單用途，所以還是可以勝任的。

將來會先用純手工DIY個一把，實際使用一陣子，改善缺失後，再考慮用CNC生產。




來看看下圖中有一個斜線的三角形，那就是內襯鎖定機構著名的『鎖定三角形』。
三個頂點分別是轉軸的中心點，以及刀片根部與止刀銷、鎖片的2個接觸點。


『鎖定三角形』是整把折刀的靈魂，但是這個三角形的形狀呢？扁一點還是高一點？

先來講一下『鎖定三角形』的受力，刀刃是以轉軸為中心轉動的，所以刀刃對止刀銷與鎖片的施力一定會與力臂垂直。最理想的是，這個施力夠順著柄身傳遞，好似水在水管內流動。
如圖B，這個三角形如果越扁，刀刃根部對止刀銷與鎖片的施力，就會越不傾斜，是比較理想的；而圖A，施力比較傾斜，就不理想了。
但是，圖B付出的代價是，墊片的直徑變小了。墊片如果太小，折刀在工作時就容易左右搖頭。
況且，這把刀的刀刃也僅6cm長，已經定位為輕度使用了，不可能粗用，所以力學上的設計不必太過嚴苛，因此在設計上我選擇較大的墊片來保持刀刃的穩定，也就是圖A。如果是粗壯的折刀，這個三角形的設計會完全不同。

chungming

再來談一談『鎖定點』，他是刀根與鎖片接觸的最底端，為何定義為最底端，因為力臂最長，鎖定的效果最好。

那麼，鎖定點是不是越低越好呢？比較圖C與圖D，圖D優於圖C，因為力臂比較長，如果是粗用、受力大的折刀，一定要這樣設計。



然而，折刀最重要的條件是『刀刃可以收合』。比較圖E跟圖F，儘管圖F在鎖定時佔優勢，但是收刀時刀根會被止刀銷所卡住，只好宣判出局。



如果你有SEBENZA，看著她粗大的止刀銷，心裡是否很安全於她的強壯；正因為止刀銷太大（卡住位置），所以莎斑莎的鎖定點也是如圖C，不得不的選擇。下圖左邊的SEBENZA，它的鎖定點是不是比較高呢？右邊供對比的是我的自製折刀，鎖定點盡量位於最低點。

chungming

接下來要講一下鎖片的受力，我們都知道鎖片要越厚越好，但是鎖片的寬度呢？
看看下面的示意圖Ｇ，理論上鎖片的受力與距離成正比，距離轉軸越遠所受之力越大。


再看看圖Ｈ，鎖片在高於轉軸中心線，以及未與刀根接觸的部位，都是不會受到力量的。那麼這２個部位的鎖片寬度可以取消，鎖片可以做窄一點？別忘了，除非鎖片的厚度足夠，鎖片越窄的話是比較容易彎曲變形，但是如果鎖片太寬，相對的也會減輕握柄的強度。


我的設計習慣，鎖片的上端以不超過轉軸中心為原則，鎖片的底端則是順著握柄外緣。但是這一把刀子因為有握柄貼片（SCALE）的設計，所以鎖片上端約下移個2mm，留下空間給貼片的固定螺絲。
附帶一題的是，鎖片較窄則握柄的強度較佳，但是鎖定強度減弱；鎖片較寬則鎖定力量較大，但是也會加速鎖片的磨損。設計的時候必須依照刀子的用途，作不同的設計。存乎一心，唯有多設計刀子，多做刀子。


再來看看下面這張圖I，設計的理念有兩個：.刀刃打開時，刀刃與握柄的外緣能夠貼齊，不突兀；2.刀刃折合時，可以完全收進握柄，不突出。

以上2點是我對『紳士折刀』的認知：低調圓滑，含蓄內斂。

但是為了將刀刃完全收入刀柄，則轉軸必須要位於刀柄的正中央，這多少會有一些麻煩。


如圖J，刀刃完全收進握柄內時，還要考慮手指滑進握柄內的而被刀尖、刀刃割傷，所以理論上刀刃收越進去越好，但是這又會引發另一個空間分配的問題。
如果刀刃可以作小一點，那麼所有的問題可以迎刃而解。所以我們也看過一些刀子設計，明明握把很大但是刀刃卻不大。
如果刀刃越厚，則握柄內的縫隙越大，手指越容易滑入，就越需要考慮到手指被割傷的問題。

我這只是紳士刀，刀刃不厚，而且將來製作時會用手工調整，所目前的設計就稍微寬鬆一點。等製作時再來檢驗設計並改進。

chungming

如果要解決上述問題，最簡單的就是採用彎曲握柄的設計，特別是頭小屁股大的。看看圖K，我只是改變握柄，刀刃收合後的的安全空間就變大了。所以我們經常看見折刀採彎曲握柄的設計，除了好握之外，也考慮到刀刃的收合問題。不過採彎曲握柄時刀刃無法完全收入，會有部分露出來。

如果我將來又設計大折刀，加上厚厚大大的刀刃，一定會採用彎曲握柄的設計。


從上面的設計過程看來，我一直在跟握柄內狹小的空間奮鬥，那麼有沒有其他的解決方法？當然有啦！

我目前的設計是將轉軸置於握柄的中央，如果下移個1mm呢？

如圖L所示，是不是柳暗花明又一村，可供刀根旋轉的空間變大了。

如圖M所示，重新設計刀根的形狀（紅色線）；但從此圖可以看出，部分的刀刃跑出握柄無法完全被隱藏，因此我沒有採取這種設計。



如果你有觀察Microtech，它的轉軸都是如此，置於中央偏下的地方。有何好處呢？

來看看圖N，好處是鎖定三角形的底部變寬了，止刀銷與鎖定點的抗力臂都增長。根據力矩原理，抗力臂增加時受力會降低，握柄的負荷會減輕。再拿Microtech來作例子，它的握柄是鋁合金，鋁合金不耐壓力，所以藉由增加抗力臂來減輕負荷，如果要設計強壯的折刀，最好採用這種方法。




只要將轉軸往下移即可，但是付出的代價是部分的刀背會跑出握柄，刀子折合後整體的寬度會會變大。我希望刀子折合後的寬度最小，所以不採取這種設計。

chungming

剩下的來講一下握柄最前端的位置，必須要考慮2個圓形：1.定位珠的轉動範圍；2.墊片的直徑。

一般的內襯鎖定式折刀，會在刀刃上打定位孔來配合鎖片上的定位珠；習慣上會將這個定位孔隱藏於握柄內，所以握柄的前端要超過定位珠的迴轉半徑。



如果覺得定位孔跑出來很帥，那麼握柄前端可以往後面移一些，但是以不碰到墊片邊緣為原則。



將握柄前端往後移，盡量靠近轉軸，還有一個好處，可以縮短握柄、增加刀刃長度的比例。在越短的握柄內放入越長的刀刃，這是以mm為單位的計較課題，必須在一堆的參數間取捨（鎖定三角形、定位珠、墊片），我是樂此不疲的。下面對比的2把刀子，下面那一把是大名鼎鼎、全球限量400把的SEBENZA NICA TANTO；另一把則是全宇宙唯一一把，不敗教主親手打造的第一把折刀。

chungming

最後來講一下折刀握柄的背部墊片與固定螺絲，墊片（墊圈）與螺絲是用來結合柄片與強化結構。

先看看SEBENZA，柄片已經是強壯厚實的鈦合金，所以僅需一個墊圈加一根螺絲來固定即可，拙勝巧、以簡馭繁，好比喬峰剛猛無倫的降龍掌，只要有深厚的功力，何需繁複、花巧。清水勝佳釀。
再來看看不敗寶刀，共有4根固定螺絲，加上2個墊圈與一個墊片，走的是輕巧、華麗風格；如果凡事以拙勝巧，人生又有何樂趣？不是人人都能練上降龍掌，能夠以招式、應變來爭取優勢，方顯出姑蘇慕容『斗轉星移』之奧妙。叫化雞固然好吃，但還是鴛鴦五珍燴吸引人。
武學之道，博大精深，何取何捨？存乎一心；孰優孰劣，永無定論。



我這一把預計採用墊片設計，可以用漂亮的木頭或是碳纖板，當然也可以用大馬士革板，以美觀為主；由於是小折刀，只打上2根固定螺絲即可。

chungming

呼！陸陸續續寫了四天，終於告一個段落！
其實還有許多的東西沒寫，例如將止刀銷與拇指柱合一，隱藏式止刀銷....

先寫到這裡了，以上僅止於『紙上談兵』的階段，下個月有空我會開始製作，再來檢討設計的缺失。
設計折刀，我喜歡用Auto cad這套軟體，方便好用，將來轉CNC製作的程式碼也很方便；如果有心要設計折刀，先學一下這套軟體，不難學。
剩下的就是製作啦，等開工後再來跟大家討論。
以上說的，僅式折刀設計的一些基本原則。其實如果依照不同的需求，也會有不同的設計結果。
這一把完工後，我打算再做一把『強壯』的折刀，到時候又會有不同的設計。
其實也可以用很簡單的方法來設計折刀，首先挑選一把你喜歡的折刀，接著照抄它的鎖定三角形，然後再畫上你喜歡的握柄、刀刃形狀即可，簡單又輕鬆。

zouhuanyu2008

这么好的教学贴，一定要顶起来{:3_44:}

kaily

好详细的教学帖,坐下慢慢学习

lukehhj

好详细的教学贴，拜读了，赞

水晶自在山

光是看那个CAD图，我已经晕了。。。。。。。

xiaopeng1314

真好

望望刀

捣鼓线锁(衬锁)这么久，在我看来它不是个合理的结构，由其是刀背撞击时，由于缩片很长，发生点弯曲造成力放大解缩是很正常的事，坛子里有人做过试验，只有大沙没解锁，看看大莎的锁片厚度，估计就是为了解决这个问题才这样设计的，纵观所有的锁定，最看好轴锁，可怜这锁定做起来没线锁容易-_-！汗颜阿，真希望能开发种简单好做的缩定方式，蜘蛛的背线缩让我再次看到希望，可惜背线的结构破坏了刀柄的线条，再次汗颜-_-！俺现在就想设计个简单好做的，可惜本人不才，画的都是些结构奇怪的东东，到现在没结果，继续汗颜-_-！

sy19771223

太详细了，楼主辛苦了！！！

向前一镖

{:3_49:}

chungming

捣鼓线锁(衬锁)这么久，在我看来它不是个合理的结构，由其是刀背撞击时..
望望刀 发表于 2009-8-10 10:32

小小一把折刀，平時就是削削紙張、切割繩子、削水果皮；就算是粗用拿來砍木頭...
受力的都是STOP PIN的部位！
這些工作都跟鎖定的強度無關。
除非去敲刀背，鎖片才會受力！
不過好端端的一把折刀，你敲刀背幹嘛？？？
這才是最不合理的地方！{:3_58:}

POQIAO

好详细，斑竹辛苦了。

望望刀

敲刀背当然是证实这把刀可不可靠，版主的使用方法看出来非常的日常，这样还不如无锁定的折刀来的方便，既然用了锁定，就要绝对可靠，一个半吊子锁定我无法接受，版主就接受我的想法吧，更高的追求才能出更好的结果！在版内能做好折刀又不模仿的又有几个，以版主的条件就应该比别人更出色

chungming

我也曾想作無鎖定的折刀，但是我們在用刀子時，難免會不小心碰到刀背，如果完全沒鎖定也不太方便啊！ LINER LOCK跟FRAME LOCK，原理原則一樣，如果想要強壯一點，增加鎖片的厚度即可。
v下面這把電繪設計出來的折刀，定位在輕微使用，因為將來會用大馬刀刃，不會粗用的。所以只要用1mm厚的鈦64板來作鎖片即可。
如果增加鎖片的厚度，也會增加握柄的厚度，這個必須要全盤考量。由於這刀子不長，我當然是希望薄一點。


至於下面圖中那把木柄的自製刀，刀刃是D2，就是要粗用的。刀刃的厚度是4mm，比較重。為了減輕重量，採用2mm的鈦64內襯，鎖定的強度不錯而且可以減輕重量。如果是4mm的全鈦柄，太重了！


其實一度我也很瘋迷『超極強壯』的折刀，上圖中的SEBENZA就是強壯折刀的代表之一。我庫存的4mm鈦板，可以作上幾十把了。
可是全鈦柄雖然強壯，但是太單調了！我一年頂多作個一兩把折刀，所還是比較喜歡作LINER LOCK的，可以在握柄上面搞花樣，花功夫作漂亮一點。
如果哪天我需要一把粗用、強壯的折刀，我就會請出4mm的鈦板了。

過與不及都是不好的。適才適所比較重要。
龍蝦鮑魚固然好，也是需要青菜跟水果的。

一把弹弓

等看成品……鼓掌先……