第四章家具结构设计与工艺家具设计Word文档下载推荐.docx
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直角榫、燕尾榫、椭圆榫（图4-2中⒈⒉⒊）。
而插入榫与零件是分离的，不是一个整体，单独加工后再装入零件预制孔或槽中。
如：
圆（棒）榫、片榫（图4-2中⒋）。
插入榫主要是为了提高接合强度和防止零件扭动，用于零件的定位与接合。
为提高接合强度，圆榫表面常压有贮胶的沟纹，如图4-5所示。
4、开口榫、半开口榫、闭口榫
根据接合后能否看到榫头的侧边与否，有开口榫、半开口榫、闭口榫之分（见图4-6）。
直角开口榫加工简单，但强度欠佳且影响美观。
闭口榫接合强度较高，外观也好。
半开口榫介于开口榫与闭口榫之间，既可防榫头侧向滑动，又能增加胶合面积，兼有二者的特点。
图4-5圆榫的形状图4-6开口榫、半开口榫、闭口榫
5、明榫、暗榫
根据榫头贯通与否，榫接合又可分为明榫接合与暗榫接合（见图4-7）。
明榫榫端外露，影响家具的外观和装饰质量，但接合强度大；
暗榫可避免榫端外露以增强美观，但接合强度弱于明榫。
一般家具，为保证其美观性，多采用暗榫接合，但受力大且隐蔽或非透明涂饰的制品，如沙发框架、床架、工作台等可采用明榫接合。
㈡榫接合的技术要求
家具制品被破坏时，破口常出现在接合部位，因此在设计家具产品时，一定要考虑榫接合的技术要求，以保证其应有的接合强度。
直角榫
1．榫头的厚度
榫头的厚度视零件的断面尺寸的接合的要求而定，单榫的厚度接近于方材厚度或宽度的0.4～0.5，双榫的总厚度也接近此数值。
为使榫头易于插入榫眼，常将榫端倒楞，两边或四边削成30°
的斜棱。
当零件的断面超过40mm×
40mm时，应采用双榫。
榫接合采用基孔制，因此在确定榫头的厚度时应将其计算值调整到与方形套钻相符合的尺寸，常用的厚度有：
6mm、8mm、9.5mm、12mm、13mm、15mm等几种规格。
当榫头的厚度等于榫眼的宽度或小于0.1～0.2mm时，榫接合的抗拉强度最大。
当榫头的厚度大于榫眼的宽度，接合时胶液被挤出，接合处不能形成胶缝，则强度反而会下降，且在装配时容易产生劈裂。
2．榫头的宽度
榫头的宽度视工件的大小和接合部位而定。
一般来说，榫头的宽度比榫眼长度大0.5~1.0mm时接合强度最大，硬材取0.5mm，软材取1.0mm。
当榫头的宽度大于25mm以上时，宽度的增大对抗拉强度的提高并不明显，所以当榫头的宽度超过60mm时，应从中间锯切一部分，分成两个榫头，以提高接合强度。
3．榫头的长度
榫头的长度根据榫接合的形式而定。
采用明榫接合时，榫头的长度等于榫眼零件的宽度（或厚度）；
当采用暗榫接合时，榫头的长度不小于榫眼零件宽度（或厚度）的1/2，一般控制在15～30mm时可获得理想的接合强度。
暗榫接合时，榫眼的深度应大于榫头长度2mm，这样可避免由于榫头端部加工不精确或涂胶过多而顶住榫眼底部，形成榫肩与方材间的缝隙，同时又可以贮存少量胶液，增加胶合强度。
4．榫头、榫眼（孔）的加工角度
榫头与榫肩应垂直，可略小，但不可大于90°
，否则会导致接缝不严。
暗榫孔底可略小于孔上部尺寸1-2mm，不可大于上部尺寸；
明榫的榫眼中部可略小于加工尺寸1-2mm，不可大于加工尺寸。
5．榫接合对木纹方向的要求
榫头的长度方向应顺纤维方向，横向易折断。
榫眼开在纵向木纹上，即弦切面或径切面上，开在端头易裂且接合强度小。
圆榫
1．材质
制造圆榫的材料应选用密度大、无节无朽、无缺陷、纹理通直、具有中等硬度和韧性的木材，一般采用青冈栎、柞木、水曲柳、桦木等。
2．含水率
圆榫的含水率应比家具用材低2%～3%，在施胶后，圆榫可汲收胶液中的水分而使含水率提高。
圆榫应保持干燥，不用时要用塑料袋密封保存。
3．圆榫的直径、长度
圆榫的直径为板材厚度的0.4～0.5，目前常用的规格有￠6、￠8、￠10三种。
圆榫的长度（L）为直径的3～4倍。
目前常用的为32mm，而不受直径的限制。
4．圆榫接合的配合要求
圆榫配合孔深：
垂直于板面的孔，其深度h1=0.75板厚或≤15mm；
垂直于板端的孔深h2=L-h1+0.5～1.5。
即孔深之和应大于圆榫长度0.5～1.5mm。
圆榫与榫眼径向配合应采用过盈配合，过盈量为0.1～0.2mm时强度最高。
但用于板式家具中，基材为刨花板时，过大会引起刨花板内部的破坏。
涂胶方式直接影响接合强度，圆榫涂胶强度较好；
榫孔涂胶强度要差一些，但易实现机械化施胶；
圆榫与榫孔都涂胶时接合强度最佳。
二、框架结构
框架是框式家具的基本结构部件，也是框式家具的受力构件，框式家具由一系列的框架构成。
最简单的框架由纵横各两根方材通过榫接合而成，有的框架有嵌板，有的嵌玻璃，有的是中空的。
纵向的方材称“立挺”，横向的方材称“帽头”；
如框架中间再加方材，纵向的称“立档”，横向的称“横档”（见图4-8）。
1－木框2－嵌板3－帽头
4－立边5－横档6－立档
图4－8木框结构
框架的框角接合方式，可根据方材断面及所用部位的不同，采用直角接合、斜角接合、中档接合等多种形式。
1．直角接合
多采用整体榫，也有用圆榫接合的。
图4-9为直角接合的常见形式：
a－单面切肩榫b－开口明榫c－半开口明榫
d－燕尾榫e－开口燕尾榫f－半开口暗榫
g－开口明双榫h－开口暗双榫i－闭口暗双榫
j－带斜棱的开口明榫k－带切口的闭口暗榫l－圆榫
图4－9直角接合形式
2．斜角接合
斜角接合可使不易装饰的方材的端部不外露，提高装饰质量，但接合强度较小，加工较复杂。
它是将两根接合的方材端部榫肩切成45°
的斜面后再进行接合。
图4-10为斜角接合的常见形式。
a－单面切肩榫b－闭口榫c－开口榫
d－斜角开口明双榫e－插入三角榫f－圆榫
图4－10斜角接合形式
3．木框中档接合
木框的中档接合，包括各类框架的横档、立档，如椅子和桌子的牵脚档等。
常见的形式如图4-11。
a－暗榫b－闭口燕尾榫c－斜口燕尾榫
d－带企口直角明榫e－嵌槽十字接合f－直角暗榫十字接合
图4－11中档接合形式
三、嵌板结构
嵌板结构是框式家具中常用的结构形式，不仅可以节约珍贵的木材，同时也比整体采用方材拼接稳定，不易变形。
a－裁口法嵌板
b－槽榫法嵌板
图4－12嵌板结构
四、拼板结构
㈠拼板
用窄的实木板胶拼成所需要宽度的板材称为拼板，传统的框式家具的桌面板、台面板、柜面板、椅座板、嵌板以及钢琴的共鸣板都采用窄板胶拼而成，为了尽量减少拼板产生收缩和翘曲，用于拼板的单板块的宽度应有所限制。
同时，同一拼板中板块的树种及含水率应一致，以保证形状稳定。
1．板的接合方法
拼板的接合方法有：
平拼、企口拼、搭口拼、穿条拼、插入榫拼、螺钉拼等方法，如图4-13所示：
a－平拼b－搭口拼c－企口拼
d－插入榫拼e－穿条拼f－螺钉拼
图4－13拼板的方式
2．板的镶端结构
当木材含水率发生改变时，拼板的变形是不可避免的，为防止和减少拼板发生翘曲的现象，常采用镶端的方法加以控制。
方法如图4-14所示：
图4－14板的镶端结构
㈡接长
为了节约材料，不仅仅是宽度方向的拼板，长度方向上的胶接也越来越多被应用，常用于餐台面等较长的零件上。
常用的接长方式有：
对接、斜面接和指形接合等方法，如图4-15所示：
a－对接b－斜面接c－侧面齿榫接
d－“S”形接e－插入圆榫接f－正面齿榫接
g－曲线零件接长h－曲线零件接长
图4－15接长结构
㈢胶厚
断面尺寸大的部件和稳定性有特殊要求的部件不仅在长度和宽度上胶接，还需要在厚度上胶合。
厚度胶合主要采用平面胶合，各层拼板长度上的接头要错开。
五、箱框结构
箱框是由四块以上的板材构成的框体或箱体，如老式的衣箱、抽屉等。
常用的接合方法有直角多榫接合、燕尾榫接合、直角槽榫接合、插入榫接合、以及金属连接件接合等接合方式，如图4-16所示：
图4－16箱框结构
六、古典家具结构
中国的古典家具，特别是明式家具在家具史上享有胜誉，以简洁而华贵箸称。
而其独特的结构也给中外专家留下了深刻的印象。
柏林一份18世纪家具目录提到从前“选帝侯珍藏”中的一座装饰华丽的中国黄花梨拔步床：
“床架的奇特之点在于其构造中没有采用一根钉子。
所有其他方面也显示出制作者的艺术造诣和技巧。
”
图4-17为中国古典家具榫卯构造示意图：
a－几面框架结构b－牙条与牙头的接合形式
c－几腿框架结构d－抱肩榫e－褂榫
f－马蹄腿与圆腿形式g－方角桌局部结构分解
h－架子床顶围栏榫结构i－翘头案大边与翘头料结构j－斜双肩切角榫k－托泥双肩双榫
l－牙条牙头与柜腿结构m－案头夹头榫n－方香几腿霸王撑结构
o－斜肩夹角榫结构p－架子床围花椎结构q－扶手楔钉榫接合形式
r－椅后腿与座面结构s－方香几腿霸王撑结构t－托泥桌几的结构
u－燕尾箱榫v－柜门框结构w－桌腿局部结构分解
y－柜整体结构及节点分解
图4－17中国古典家具榫卯结构
七、现代实木家具结构
随着现代化大工业生产的不断发展，家具产品部件化生产成为家具工业化生产主流，传统家具的榫卯结构已不能满足工业化生产的要求，榫接合逐步被五金件接合所替代。
例如：
1．实木方材的角连接，图4-18；
2．实木框脚连接，图4-19；
3．桌脚与裙板的可拆装连接，图4-20；
4．框架类实木椅连接，图4-21；
5．框架类实木床的连接，图4-22；
图4－18实木方材的角连接图4－19实木框脚连接
图4－20桌脚与裙板的可拆装连接
图4－21框架类实木椅连接图4－22框架类实木床连接
也有的设计师将传统的结构与现代工艺有机地相结合，由鲁德·
爱克司南设计的“迈克斯”桌即采用了这一方法。
台脚的框架采用传统的开口明榫接合，而脚架之间用不锈钢横档用螺钉连接，台面采用螺杆、螺母连接，在这里，明榫接合不仅起到了结构作用，同时也具有装饰效果。
如图5-23所示。
图4－23“迈克斯”桌及其结构
八、框式家具生产工艺
㈠、家具生产工艺
家具生产工艺是指利用各种家具材料，按照设计的技术要求，经过一系列复杂的加工和装饰工艺，而获得一定类型家具产品的全过程。
㈡、框式家具生产工艺
框式家具生产工艺如图4-24所示：
毛 净 榫头加工 部 部 总
干 配 料 基准面加工 料 榫槽、眼加工 件 件 装 涂
燥 料 加 相对面加工 加 型面加工 装 加 配 饰
工 工 平面修整 配 工
胶合
弯曲
图4－24 框式家具工艺流程
1．干燥
为了防止加工好的零部件变形、增加尺寸的稳定性，以及提高其表面涂饰的质量，所有的方材、板材在配料前都必需进行干燥。
2．配料
按照零件尺寸规格和质量要求，将成材锯割成各种规格、形状的毛料的加工过程称为配料。
在配料过程中，最主要应注意四个方面的问题：
保证质量、按质选材、配料方案与加工方法、合理确定加工余量。
按质选栈要求根据新产品质量要求，合理选用木材的树种、等级、含水率、纹理方向等，在保证质量的前提下节约优质材料。
配料方案与加工方法的确定是影响材料出材率的一个重要因素，应根据材料的类型、毛料零件的尺寸等合理确定配料方案及加工方法。
配料的方案可采用直接下锯法、划线下锯法、先刨削在配料或综合下锯法。
主要的加工工具为园锯及细木工带锯机。
加工余量是指经配料后所得毛料尺寸与零件尺寸之差。
毛料必须经过多道加工，才能够得到形状、尺寸、质量等方面均符合设计要求的零件，因此，加工余量是必要的。
若加工余量太大，则加工次数增多，降低生产率，加工精度与表面质量降低；
若加工余量过小，也很难保证质量与精度，所以要根据零件加工的具体情况，合理确定加工余量。
3．毛料加工
毛料的加工主要包括两个方面的内容：
基准面加工与相对面加工。
为了保证后工序的加工质量，必须先在毛料上作出正确的基准面，作为精基准，因此方材毛料加工，总是从基准面加工开始，基准面包括平面、侧面、端面三个面，可根据不同工艺选择加工基准面。
基准的加工一般在平刨或铣床上完成，端面也可在带推架的园锯或双端椐上加工。
基准面加工后，还需对毛料的其余表面进行刨削加工，使其与基准面之间有正确的相对位置，使毛料具有规定的的断面尺寸。
4．胶合
实木材胶合包括：
宽度上的胶拼、接长、胶厚三个方面的内容。
其接合的形式在前面已讲述过。
为了节约珍贵的木材，在现代家具生产中常会用到贴面工艺，在基材上贴覆装饰性较好的材料，如：
薄木、胶合板、三聚氰氨纸、木纹纸等等。
特别是薄木贴面工艺被广泛应用于高档的实木家具产品中，薄木在贴覆前先用剪板机剪裁并用拼缝机拼接，才能上胶贴，采用热压或冷压加压固化，一般采用热压的方式。
5．弯曲
弯曲零件主要可通过方材弯曲、薄板胶合弯曲、模压成型及锯口弯曲的方法得到。
方材弯曲是利用木材本身特性，经木材软化处理后，加压使木材弯曲并干燥定型。
木材的软化处理可采用水热处理、高频加热处理及化学药剂处理。
薄板胶合弯曲就是将一摞涂胶的薄板加压弯曲，压力保持到胶层固化，而制成弯曲零件。
薄板胶合弯曲的重点在于模具的投入设计与制造。
模压成型是利用模具，将拌胶（或不拌胶）的木质或非木质碎料，加热加压制成弯曲零件的方法。
锯口弯曲可分为纵向锯口弯曲与横向锯口弯曲。
是将材料锯口后加压弯曲的方法，如图4－25所示。
a－纵向锯口弯曲b－横向锯口弯曲
图4－25锯口弯曲
6．净料加工
方材的净料加工包括：
榫头加工、榫槽或榫眼加工、型面加工及表面修整四个方面的内容。
榫头利用开榫机或铣床加工。
榫槽加工一般在刨床、铣床、或万能圆锯机上完成。
榫眼加工一般在钻床或铣床上完成，加工方榫眼须在钻床上装方形套装。
型面的加工主要指边角线型与曲面的加工，一般在铣床上加工，部份或利用压刨。
表面修整主要用来除去加工所产生的各种表面不平度，加工设备为净光机或砂光机。
7．部件装配
将加工好的零件组装成为部件，如将方材拼接成面板框架。
8．部件加工
零件组装成部件后，有的部件需进行进一步的加工，亦可能存在一些误差，需要修整。
9．总装配
将零件、部件组装成产品。
10．涂饰
成品一般须经涂饰工艺，可以起到保护与装饰作用。
按漆膜是否透明，可将涂饰分为透明涂饰和不透明涂饰。
第二节板式家具的结构设计与制造
一、板式家具
板式家具，指以人造板为基材，为板件为主体，采用专用的五金连接件或圆棒榫连接装配而成的家具。
板式家具的主要材料是人造板材，包括：
中密度纤维板、刨花板、胶合板、细木工板、覆面刨花板（三聚氢氨板）、薄木等。
板件的形式一般可分为两种：
空心板、实心板。
实心板主要以刨花板或中纤板为芯板，面覆装饰材料，如：
薄木、木纹纸、防火胶板等。
空心板根据芯板的结构不同，可以分为：
栅状空心板、格状空心板、网格空心板、蜂窝空心板等，见图4-26所示。
目前最常用的为栅状空心板。
a-栅状空心板b-格状空心板c-蜂窝空心板
图4-26空心板结构
二、“32mm"
系列自装配家具
板式家具摒弃了框式家具中复杂的榫卯结构，而寻求新的更为简便接合方式，就是采用现代家具五金件与圆（棒）榫连接。
而安装五金件与圆榫所必需的圆孔由钻头间距为32mm的排钻加工完成的。
为获得良好的连接，“32mm系统”就此在实践中诞生，并成为世界板式家具的通用体系，现代板式家具结构设计被要求按“32mm系统”规范执行。
所谓“32mm系统”是指一种新型结构形式与制造体系。
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。
在欧洲也被称为“EURO”系统，其中E－Essentialknogledge，基本知识；
U－Uniquetooling,专用设备的性能特点；
R－Requiredhardware,五金件的性能与技术参数；
O－OngoingObility,不断掌握关键技术。
32mm系列自装配家具，也称拆装家具（KnockDownFurniture,KD）,并进一步发展成为待装家具（ReadyToAssemble,RTA）及DIY（DoItYourself）家具。
32mm系列自装配家具，其最大的特点是产品就是板件，可以通过购买不同的板件，而自行组装成不同款式的家具，用户不仅仅是销费者，同时也参与设计。
因此，板件的标准化、系列化、互换性应是板式家具结构设计的重点。
另外，32mm系列自装配家具，在生产上，因采用标准化生产，便于质量控制，且提高了加工精度及生产率；
在包装贮运上，采用板件包装堆放，有效地利用了贮运空间，减少了破损、难以搬运等麻烦。
三、32mm系统的设计准则
“32mm系统”以旁板的设计为核心。
旁板是家具中最主要的骨架部件，顶板（面板）、底板、层板以及抽屉道轨都必须与旁板接合。
因此，旁板的设计在32mm系列家具设计中至关重要。
在设计中，旁板上主要有两类不同概念的孔：
结构孔、系统孔。
前者是形成柜类家具框架体所必须的结合孔；
后者用于装配搁板、抽屉、门板等零部件必须的孔，两类孔的布局是否合理，是32mm系统成败的关键。
㈠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，如图4－27所示。
若采用盖门，前轴线到旁板前沿的距离（K）为37（28）mm；
若采用嵌门或嵌抽屉，则应为37（或28）mm加上门板的厚度。
后轴线也同原理计算。
前后轴线之间及其辅助线之间均应保持32mm正数倍距离。
通用系统孔孔径为5mm，孔深度规定为13mm，当系统孔用作结构孔时，其孔径根据选用的配件要求而定，一般常为5mm、8mm、10mm、15mm、25mm等。
㈡结构孔
结构孔设在水平坐标上。
上沿第一排结构孔与板端的距离及孔径根据板件的结构形式与选用配件具体确定。
若采用螺母、螺杆连接，其结构形式为旁板盖顶板（面板），如图4－28a所示，结构孔与旁板端的距离A＝1/2D1＋S，孔径为5mm；
若采用偏心连接件连接，其结构形式为顶板盖旁板，如图4－28b所示，则A应根据选用偏心件吊杆的长度而定，一般A＝25mm，孔径为15mm.。
下沿结构孔与旁板底端的距离（B），则与踢脚板高度（H）、底板厚度（D2）及连接形式有关，如图4－28c所示，B＝1/2D2＋H。
abc
图4-28结构孔的定位方法
㈢旁板的尺寸设计
旁板的度尺寸（W）按对称原则确定为W＝2K＋32n；
旁板的长度L＝A＋B＋32n。
四、32mm系统家具设计案例
在讨论了“32mm系统”理论与设计准则后，我们以一系列化文件柜为例，对“32mm系统”家具的设计与结构细节再进一步进行分解，使大家对“32m系统有一个较直观的，全面的、更进一步的认识。
㈠产品外形设计
作为案例的办公用文件柜为系列化产品，由外旁板A（四种规格，分左右）、内旁板B（四种规格，不分左右）、木门板C（三种规格）、玻璃门板D（三种规格）、顶板E、底板、横隔板F、活动层板G、踢脚板H、背板I（四种规格），10种标准板组成，见图4-29所示。
A1A2A3A4B1B2B3B4 C1C2C3D1D2D3
外旁板 内旁板 木门 玻璃门
E F G H I
顶板
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