木质家具结构及结构设计概述
第三章木质家具结构及结构设计 家具结构设计 3 1木家具结构设计概述 木质家具主要有框式结构和板式结构两种结构形式 目前市场上的木质家具 即有采用纯板式结构或纯框式结构 更多的则是将两种结构形式结合起来 框式结构 这种结构以榫接合为主要特征 方材通过榫接合构成框架支撑全部荷重 围合板件附设于框架之上用于分隔和封闭空间 板式结构 以各种人造板为基材 经过机械加工而构成板式部件 再以专门的联接件将板式部件接合装配的结构形式 板件即是承重构件又起分隔及封闭空间的作用 3 1 1木家具基本结构形式 3 1 2家具结构设计的内容和要求 在规范的家具设计中 当家具的造型确定后 就应进行结构设计 家具结构设计的内容主要有 确定家具零部件的材料 尺寸及各零部件间的接合方式 确定零件加工工艺及装配方法 并以相关图纸 包括结构装配图 零件图 大样图等 表达出来 结构设计的要求主要有合理利用材料 保证使用强度 加工工艺合理 充分表现造型需要等 家具结构设计 3 1 1木家具的常见接合方式 1 榫接合 2 胶接合 3 钉及木螺钉接合 4 连接件接合 家具结构设计 3 2框式家具结构设计 框式结构是中国传统家具的典型结构类型 它有如下特征 零部件接合大都为榫接合 辅以胶 钉等其它接合方式 框架系主要承重和受力部件 形成框架的零件及其它受力零件一般采用实木制造 结构牢固可靠 形式固定 大都不可拆装 生产工艺复杂 难于实现零件先装饰再装配的生产工艺 也不便于实现自动化生产 3 2 1榫接合结构设计 榫接合各部位的名称1 榫孔2 榫槽3 榫端4 榫颊5 榫肩 家具结构设计 3 2 1 1榫接合分类及应用 榫头的形状1 直角榫2 燕尾榫3 圆棒榫4 梳齿榫 1 直角榫接合 凡是榫肩面与榫颊面互相垂直或基本垂直的都属于直角榫 其接合牢固可靠 加工难度相对较低 是应用最广的榫接合形式 木质家具结构中的各种框架接合大都采用直角榫 2 燕尾榫接合 其榫头呈梯形或半园锥形 端部大而根部小 接合牢固紧密 但加工及装配难度较大 可用于实木家具中箱框类零件的角接合 如柜体角接合 抽屉角接合等 在高档仿古家具及一些民间家具中 也有相当的应用 3 圆棒榫接合 系一类插入榫 其形状为园柱形 它具有简化加工工艺 易于加工和装配 节约材料 适合大批量生产等优点 但接合强度及稳定性相对较差 在框式结构中园榫可用于框架的联接接合 而在板式结构中常用于板件间的固定接合和定位 4 梳齿榫接合 又叫指形榫 其形状类似于梳齿 或指形 主要用于短料接长 如方材及板件接长 曲线零件的拼接等 家具结构设计 3 2 1 2直角榫接合的技术要求 正常情况下 直角榫榫头位置应处在零件断面中间 使两肩同宽 如使用单肩榫或两肩不同宽 则应保证榫孔边有足够厚度 一般硬材 6 软材 8 1 榫头厚度 2 榫头宽度 3 榫头长度 4 榫头与榫眼的配合关系 5 直角榫的榫头数目 6 直角榫尺寸的设计与计算 3 2 1 3圆榫接合技术要求 圆榫接合时 可以一面涂胶也可以两面 榫头和榫眼 涂胶 其中两面涂胶接合强度高 如果一面涂胶应涂在榫头上 使榫头充分润胀以提高接合力 常用胶粘剂为冷固型脲醛树脂胶和聚醋酸乙烯酯乳液胶 圆榫两端应倒角 以便装配插接 表面沟纹最好用压缩方法制造 以便存积胶料 接合后榫头吸湿膨胀效果好 可以提高接合力 圆榫直径一般为被接合工件厚度的2 5 1 2 圆榫长度一般为直径的3 4倍 家具结构设计 3 2 1 4燕尾榫接合技术要求 燕尾榫榫头呈梯形或半园锥形 端部大而根部小 榫头长度一般为15 20 其斜度一般为8 12 斜度过大则斜出部分容易破坏 单榫榫头根部宽度一般为零件宽度的三分之一 榫头厚度则与零件同厚 多榫主要用于板件接合成箱框 其榫头与榫槽可一次铣削加工 具体尺寸见表3 8所示 燕尾榫接合时 要求榫头端部宽度大于榫槽端部宽度0 5 而榫头根部宽度则应小于榫槽根部宽度0 5 这时接合强度最大 3 2 1 5梳齿榫接合技术要求 梳齿榫接合形式主要用于短料接长 其榫头与榫槽也可一次铣削加工 接合强度一般可达到整料强度的70 80 装配时齿间涂胶 纵向加压挤紧 侧向轻压防拱 3 2 2框式家具基本零部件结构形式 3 2 2 1实木拼板结构 采用特定的接合方式将窄木板拼合成所需幅面的板材称为实木拼板 其常用于各类家具的门板 台面及椅凳座板等实木部件中 拼板的结构应便于加工 接合牢固 形状尺寸稳定 一般要求为 每块窄板宽度一般不超过200mm 且树种 材质 含水率应尽可能一致 家具结构设计 3 2 2 2弯曲件结构 根据弯曲部件制造方法不同 可分为锯制弯曲件 薄板胶压弯曲件等几种 锯制弯曲件的接合方法 直角榫接合 圆榫接合 交叉搭接 穿条接合 塞角接合 格角榫接合 3 2 2 3木框架结构 框架是框式家具的基本结构件 也是框式家具的受力构件 框式家具均由一系列的框架构成 有的框架中间有嵌板 有的框架嵌玻璃 有的是中空的 最简单的框架就是仅由两根立边与两根帽头 用榫接合而成 常见的实木桌 椅的脚架则是较复杂的框架结构 嵌入连接结构 是以同样厚度的方材各削去二分之一 互相嵌入的装配接合 此法强度较差 使用于家具内部结构和不重要结构处 通常用胶着剂 木螺钉 圆钢钉等配合使用 1 平面嵌入连接结构 开口插入榫结构是将方材的厚度作三等分 或以铣刀厚度为榫 槽厚度 竖向中间开槽 横向中间制榫 以插入形式接合 此结构由于强度和外观等均较为合理 故广泛应用于木家具框架部件上 2 开口插入榫结构 3 夹角接合结构 框架部件接合时 为了减少工序 不用榫接合 但又要求外面看不到构造缝隙 常用45度木材端向处理 由于不用榫头 强度不高 因此采用了一些补强结构 但这些接合必须与胶着剂配合使用 4 纵端面之间的接合 纵端面之间的接合 是在用料很长 需将木材接长或圆弧弯曲接合时采用 并用胶着剂配合 家具结构设计 1 木框的角接合根据方材断面尺寸和零件在家具中的位置 考虑胶合强度和美观要求 木框角部接合可以采用不同的接合形式 家具结构设计 3 2 2 4箱框结构 箱框系指由板材构成的框架或箱体 常见有实木拼板构成的箱框及人造板箱框两类 用实木拼板构成箱框时 拼板木纹必须与箱角线垂直 箱体才牢固 其接合常用直角榫或燕尾榫 而燕尾榫又包括全隐 半隐及明燕尾榫三种 人造板构成箱框时 板材纹理方向与箱框强度关系不大 可根据其它要求任意确定 家具结构设计 箱框结构设计要点 1 承重较大的箱框 如衣箱 抽屉 仪器盒等宜用拼板 采用整体多榫接合 拼板用整体多榫接合有较高的接合强度 用作柜体的箱框 其板式部件宜用连接件接 2 箱框角部接合中 接合强度以整体多榫为主 在整体多榫中 又以明燕尾榫强度最高 斜形榫次之 直角榫稍低 在燕尾榫中 论外观 全隐榫的两个接合件的端头都不露 最美观 半隐燕尾榫有一个端头不外露 能保证正面美观 但它们的强度都略低于明燕尾榫 全隐燕尾榫常用于包脚前角的接合 半隐燕尾榫用于抽屉前角及包脚后角的接合 明燕尾榫 斜形榫多用于箱盒四角接合 直角多榫用于抽屉后角接合 3 各种斜角接合都有使板端不外露 外表美观的优点 用于外观要求较高处的接合 但接合强度较低 如结构允许 可再用塞角加强接合强度 4 箱框的搁板接合 若搁板为拼板件用直角多榫跟旁板接合 较牢固 若为其它板式部件宜于用圆榫 槽榫接合可以在箱框构成后才插入中板 装配较方便 但对旁板有较大削弱 慎用 5 用板式部件构成柜体箱框 其角部均宜采用连接件接合 接合方式详见柜体旁板 顶板连接 箱框角部接合方式 箱框中部接合方式 家具结构设计 3 2 2 5方材三向接合结构 1 综合接合此种结构的特点是不露木材的端部 表面美观 工艺性强 是我国古代家具和高级家具上常用的结构工艺 2 普通三向接合此种结构用于桌 椅类家具的支架三向接合 是现代家具常用的工艺结构 3 2 2 6木框嵌板结构 在框架内嵌入人造板 实木板 玻璃 镜子等 统称为木框架嵌板 1 嵌板的方法 槽榫法嵌板 裁口法嵌板 2 嵌板的技术要求 3 木框嵌板结构设计要点 家具结构设计 3 3板式家具结构设计 板式结构是随着家具制造工业化而产生的一种新型结构形式 是木质家具结构的发展方向 也是目前最为常用的家具结构形式 它有如下特点 资源利用率高 材性稳定 便于应用 生产工艺简单 便于实现机械化 易于实现木质家具拆装化 3 3 1板式构件结构 板式构件有实芯板件 空芯板件两大类 板式结构中常用的是实芯板件 3 3 1 1实芯板件结构 实芯板件有实木拼板 人造板板件等 目前常用的为后一种 人造板板件是使用各种较厚的人造板直接加工成一定规格 经饰面处理后制造而成 这类板件易于加工 便于机械化生产 很适合板式结构 但重量较重 常用于制造板件的人造板品种规格有 mm mm厚中密度纤维板 mm刨花板 mm mm厚细木工板 从及三聚氰胺浸渍纸饰面刨花板 中密度纤维板 等 其饰面处理的方法主要有涂料饰面 薄木饰面 装饰纸饰面 防火板饰面 塑料薄膜饰面等 家具结构设计 3 3 1 2空芯板件结构 空芯板内部为框架结构 框架中间可为空芯结构也可填充各种材料 两面包镶薄板材而成 这类板件重量轻 形状稳定 但加工工艺较复杂 3 3 1 3板件封边结构 板件侧面封边处理 是防止边缘剥落并美化外观的重要措施 特别是刨花板等人造板更应作封边处理 以掩盖内芯料 封边处理一般用于门板 面板 旁板 顶 底板及屉面板等 封边多用薄木 薄板 也有用塑料和金属作封边材的 封边处理是现代板式家具不可缺少的工序 过去的手工操作将逐渐被高效的封边机所替代 3 3 2固定连接件结构 固定连接是指两零部件间形成紧固接合 接合后两部件间没有相对运动 家具部件之间的接合绝大多数为这种形式 如柜类及桌类的旁板与顶板 底板接合等 固定连接的方法主要有不可拆连接及可拆装连接 定位等几大类 3 3 2 1不可拆连接结构 1 圆钉 2 木螺钉 3 气钉 4 角码 家具结构设计 3 3 2 2拆装连接结构 1 偏心件接合 2 直角件接合 3 锤仔件接合 4 其它拆装件接合 3 3 3活动连接件结构 活动连接是指两连接部件之间有相对转动或滑动的结构方式 它依赖于一些专门的活动连接件实现接合 活动连接件主要有各种铰链 柚屉导轨 滑动门轨等 3 3 3 1铰链 3 3 3 2抽屉导轨 3 3 3 3滑动门轨 3 3 4其它连接件结构 在板式家具结构中 还要使用一些其它的连接件 这些连接件主要用于家具部件的位置保持与固定 锁紧与闭合等 家具结构设计 3 3 532mm系统设计 3 3 5 132mm系统概述 所谓32mm系统 是一种以模数组合理论为依据 以32mm为模数 通过模数化 标准化的 接口 来构成板式家具结构设计的方法 是一种采用工业标准板材和标准钻孔方式来组成家具的手段 同时 也是一种加工精度要求非常高的家具制造系统 以这个制造体系的标准化部件为基本单元 既可以组装为采用圆榫胶接的固定式家具 也可以使用各类现代五金件连接成拆装式家具 简单来讲 32mm 一词是指板件上前后 上下两孔之间的距离是32mm或32mm的整数倍 3 3 5 232mm系统的来源 3 3 5 332mm系统的特点 32mm系统的主要作用是在板式家具的结构 加工设备 五金配件等因素之间协调系列数值的相互关系 32mm系统实际上包括两个方面的内容 一个是设计系统 一个是制造与装配系统 主要是针对大批量生产的柜类家具进行的模数化设计 即以旁板为骨架 钻上成排的孔 用以安装门 抽屉 搁板等 这种家具的模数化扩展到生产设备 五金及其他家具种类上 促成了32mm系统的进一步完善和发展 形成了国际上公认的设计规范 家具结构设计 3 3 5 432mm系统的设计准则 32mm系统 主要应用于柜类家具的结构设计 其中又以旁板的设计为核心 1 系统孔 系统孔一般设在垂直坐标上 分别位于旁板前沿和后沿 是装配门 抽屉 搁板等所必须的安装孔 主要用于铰链 抽屉滑道 搁板撑等的安装 系统孔的作用 准确定位 提高效率 增加接合强