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第四章家具结构设计家具是由各种不同形状和规格尺寸的零、部件构成的。零、部件之间通过不同的接合方式组合成一个整体。就木家具而言，其基本结构归纳起来可分为框架式和板式两类。家具的结构设计框架式——传统家具典型的结构形式，是由竖向的立柱和横向的撑档构成骨架，支撑全部荷载，而在骨架内装入板材，起到封闭和分隔空间的作用。零、部件间的接合方式主要是榫接合。板式家具——由板状部件构成，外部的板件组成家具的构架，起承重和封闭空间的作用，内部分隔空间也使用板件。板件之间用连接件和榫接合(圆棒榫)的方式连接。板式家具是以各种人造板作为基材，所以结构和加工工艺相应较简单，并有可能进行拆装和安装。家具结构设计的主要内容实木框架式家具的结构设计板式家具的结构设计家具五金一、实木家具的结构设计（一）实木家具的接合方式：榫接合胶结合木螺钉接合连接件接合榫接合——各部位的名称榫眼榫槽榫端榫颊榫肩榫接合——榫接合的基本形式按榫头的形状分：–直角榫：最基本的形式，应用最广，加工方便，接合强度大。–燕尾榫：榫头呈梯形或半椎形，接合后可起到卡紧作用，不使榫头脱开。常以多榫形式应用于箱盒的角部接合。–圆榫：用其他材料加工后插入方材之中的。具有节省方材材料和加工方便等优点。对一些用人造板为基材的板件，圆榫可实现它们之间相互连接。直角榫燕尾榫圆榫榫接合——榫接合的基本形式按榫头的个数分：–单榫–双榫–多榫榫接合——榫接合的基本形式按榫头与方材间是否可分离：–整体榫：榫头直接在方材上开出的。–插入榫：与方材不是一个整体，它是单独加工后再装入方材预制孔中，主要用于板式家具的定位与接合。为了提高接合强度和防止零件扭动，采用圆榫接合时需有两个以上的榫头。榫接合——榫接合的基本形式按接合后能否看到榫头侧边：–开口榫：加工简单，胶接面积大，接合强度高，但能看到榫端和榫头侧边，影响美观。–半开口榫：接合开口榫和闭口榫的优点，既增加胶接强度，又可防止在胶液未固化之前的榫头扭动。–闭口榫：接合后见不到榫头侧边，但强度稍低。榫接合——榫接合的基本形式按榫头是否贯通：–明榫：榫端露于方材表面的贯通榫。–暗榫：不露榫端的不贯通榫，对强度要求稍低，而装饰质量高的家具产品可用不贯通榫。按榫肩切割形式情况分：–单面切肩榫–双面切肩榫–三面切肩榫–四面切肩榫榫接合——榫接合的技术要求(一)直角榫榫头厚度：a榫头宽度：b榫头长度：l榫头、榫眼（孔）的加工角度榫接合——榫接合的技术要求(一)直角榫榫头厚度：–单榫厚度：接近于方材厚度或宽度的0.4-0.5。–单、双榫头的外榫肩部分应尽量不少于8mm–榫头厚度与榫眼宽度比较：相等或者小于后者0.1-0.2mm。若榫头厚度大,则胶液会被挤出,不能形成连续胶缝;容易使接合零件涨裂,破坏榫接合。榫接合——榫接合的技术要求榫接合——榫接合的技术要求榫头的宽度：–不截肩榫的榫头宽度就等于工件的宽度。–截肩榫的截肩占零件宽度的1/3左右，10-15mm。榫头宽度比榫眼长度大0.5(硬材)-1.0(软材)mm，使配合紧密，强度达到最高。榫接合——榫接合的技术要求榫接合——榫接合的技术要求榫头的长度：–明榫：大于或等于接合零件的宽度或者厚度。一般应稍大于，以保证接合后经加工后可以达到齐平的目的。–暗榫：不小于榫眼零件宽度或厚度的1/2，一般控制在15-30mm时可获得理想接合强度。•应比榫眼深度小2-3mm，以防止由于榫头端部加工不精确或木材膨胀、胶液过多等原因，使榫端顶住榫眼底部，而在榫肩接合处产生缝隙，使接合不严密影响美观和强度。榫接合——榫接合的技术要求榫接合——榫接合的技术要求木纹方向–榫头长度方向应取纵向纹理，不能用横向纹理，因为容易折断，同时应尽量避免取斜纹理。–榫眼应开在纵向木纹上。–榫眼的长度方向和木纹方向平行。榫接合——榫接合的技术要求加工要求：为保证榫头和榫眼接合后，位置方正和严密以及装配工作方便–榫颊和榫肩之间呈90度垂直或呈89度。–榫端倒棱：便于插入，倒30°的斜棱。榫颊榫肩榫接合——榫接合的技术要求(二)圆榫圆榫的优点：–节约木材：配料时省去了榫头部分的尺寸。约节约5%-6%。–简化工艺过程，大幅度提高生产率：因繁重的打眼工作可改用多轴钻床一次完成定位和打眼的操作，而圆榫本身可以在专用的机器上制造。榫接合——榫接合的技术要求圆榫的优点：–为家具部件化装饰和机械化装配创造了有利的条件。–强度足够：虽然圆榫的接合强度比直角榫低约30%，但其接合强度远远超过了可能产生的破坏应力。–可以通过圆榫的数目来提高强度。榫接合——榫接合的技术要求圆榫的类型：1.螺旋压纹2.网状压纹3.直线压纹4.光面5.沟槽6.螺旋沟槽榫接合——榫接合的技术要求沟纹的作用：要提高胶接强度，圆榫表面和榫孔内表面必须紧密接触并使胶液均匀分布。由于圆榫表面压有沟纹，在圆榫插入榫孔时能紧密配合，并且让胶液保持在圆榫的表面上而不被压入底部。当胶液中的水分被圆榫吸收时，压缩沟纹会润涨起来而使圆榫获得紧密配合。以螺旋状压纹及直线压纹的圆榫接合强度最好。螺旋压纹的圆榫抗拔力最高。榫接合——榫接合的技术要求圆榫的直径、长度：–直径d：为板材厚度的0.4-0.5倍，目前常用规格φ6、φ8、φ10榫接合——榫接合的技术要求–长度l：为直径的3-4倍,l=(3-4)d。目前常用32mm，不受直径限制。–圆榫端倒角45°。榫接合——榫接合的技术要求圆榫接合的配合要求–榫孔的深L：L=l(圆榫长)+3mm–榫孔的直径D：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。即：D=d(圆榫直径)-(0.1-0.2mm)。但用于板式家具中，基材为刨花板时，过大可能会引起刨花板内部的破坏。榫接合——榫接合的技术要求(三)燕尾榫榫头呈梯形或半梯形，卡紧，不脱开。厚度与直角榫基本一致，为零件厚度的0.4-0.5。榫颊与榫肩成一定角度，一般为75-80°。燕尾榫更多的用于板材之间的接合，所以常以多榫的形式出现。榫接合——榫接合的技术要求燕尾榫常以多榫形式出现，用于板材的接合。胶接合配合榫接合、钉接合和木螺钉接合。还用于粘合家具的零部件或整个制品，如将方材接长、拼宽的胶合；刨花板、中密度板为基材的帖面和封边；单板胶合弯曲等方面。其优点是可以作到小材大用、劣材优用、节约木材、结构稳定，还可以提高和改善家具的装饰质量。木螺钉接合木螺钉是一种简单的金属连接构件，不能多次拆装，否则会影响家具的强度。被固紧件的孔需预钻。多应用于桌面板、椅坐板、脚架、塞角等零部件的固定。木螺钉的握钉力随着螺钉的长度、直径增大而增强，也与接合材料有关，如刨花板的握钉力随着刨花板的容重增大而增强，板面的握钉力一般为端面的二倍以上。为提高握钉力，可以钻孔后涂胶，然后拧入螺钉。木螺钉接合木螺钉接合技术要求–木螺钉需在横纹方向拧入持钉件，纵向拧入接合强度低。–被固紧件的孔需预钻，与木螺钉之间采用松动配合，一般比螺钉直径大0.5-1mm，拧入持钉件深度15-25mm。木螺钉接合木螺钉接合木螺钉接合技术要求–固紧件太厚(20mm)时，常采用沉头法。–侧面进钉的斜度一般为15-25°。连接件接合连接件是主要用于板式家具的零部件接合的。用连接件可达到结构牢固可靠，多次拆装方便，松动时可进行调整紧固，装配效率高。用连接件接合构成的板式拆装家具可做到部件加工，最后组装，有利于实现机械化流水线生产，也便于包装、运输。连接件规格很多，除金属制外，还有尼龙塑料等材料制成。实木家具的结构设计(二)家具基本部件的结构方材拼板结构覆面板木框结构箱框结构方材是构成实木家具结构的基本部件之一，指宽度尺寸小于厚度尺寸两倍的长形实木部件。方材分为直形件和弯曲件。方材部件应尽量用一整块实木加工而成。在有些情况下需将方材接长，以实现短料接长，节约木材，接长主要靠胶接合，为增大胶合面积，提高胶合强度，常采用斜接和齿榫接合。方材弯曲的方式：–用整块木材锯出曲线形零件。但纤维被割断，降低了零件本身的强度。短料接长弯曲件短料接长弯曲件–蒸煮水热处理实木弯曲，弯曲后要干燥定型，工艺比较复杂，而且材料的树种和质量有严格要求。–单板胶合弯曲，将涂胶单板在相应的模具中进行加压同时弯曲，一直保持到胶层固化。–可制成曲率半径小，曲线形状复杂的部件而且也可以压成大块弯曲件后，再锯解成要求规格的零件。拼板结构用窄的实木板胶拼成所需要宽度的板材称为拼板。传统框式家具的桌面板、台面板、柜面板、椅坐板等都采用窄板胶拼而成。为了减少拼板的收缩和变形，窄木板的宽度最大不超过100mm。拼板的接合方法：–平拼：将窄的实木板在互相接合的侧边刨平正、光洁，并施胶加压，使窄板之间紧密接合而拼成所需宽度。–搭口拼：将相接合的两个板边互相搭接，搭接的深度是板厚的1/2。–企口拼：将相拼的窄板一侧加工成榫簧，另一侧加工成大小和形状相应的榫槽，拼合后拼板表面不易发生不平现象。–插入榫拼：在窄板的结合侧边上加工出圆孔或长方形孔，在孔中插入相应形状和大小的榫头。一般圆榫的长度至少应为板厚的两倍，直径为板厚的2/5—3/5，榫孔深度应比榫长大2-3mm。–穿条拼：窄板的两侧加工出凹槽，拼接时在凹槽中插入实木板条或胶合板条。穿条的厚度最大不超过板厚的1/3，宽度为所拼接窄板的厚度。–螺钉拼：可采用明螺钉和暗螺钉的形式。•明螺钉：在拼板的背面钻出螺钉孔。•暗螺钉：是在相拼的一个侧边开出钥匙孔状深孔；在另一侧边拧上螺钉。装配时将螺钉从圆孔处垂直套入，再向窄槽方向推移，钉头就卡于窄槽底部，实现连接。拼板结构防止拼板翘曲的方法：–串带法–嵌端法–胶接木条法串带法：在拼板背面距板端150-200mm处，加工出方形或燕尾形槽，在槽中打入相应断面尺寸的木条使之紧密接合，通常木条与拼板之间不涂胶。嵌端法：将拼板的端部加工出榫簧，另取一方材，一侧加工成与拼板榫簧相应的榫槽，与其相接合。嵌端方材宽度要适当，使既能达到控制拼板的翘曲，嵌端本身不会因太宽而发生翘曲变形。胶接木条法：在拼板端部加工出三角形或矩形的槽，在槽中胶接相应断面的木条。覆面板用不同芯层材料和覆面材料构成。覆面板提高了木材的利用率，可以减少部件的变形，改善了表面质量。覆面板基本可分为实心覆面板和空心覆面板。实心覆面板：由窄木条拼和或单板条拼合并在表层胶压单板、胶合板等覆面材料构成，此种结构又称细木工板。细木工板形状稳定、不变形，有较高的抗弯强度，并可进行开榫、打孔，可和其它部件很好地进行接合。芯材也可以是刨花板和中密度板，表层覆有单板、薄木及其他装饰薄膜等，广泛应用于板式家具的生产中。空心覆面板：由边框和空心填充材料构成芯层，表面和背面覆有单板、薄木等覆面材料组成。空心填充材料可以是由木条构成栅状，胶合板条或硬质纤维板条组成的方格状，单板形成的波纹状及纸张粘合成的蜂窝状等。空心覆面板重量轻、尺寸稳定性好，节约木材，并具有一定强度。覆面板的技术要求板件中心轴线的两边覆面层的数量、厚度、树种或材料种类均须一致，以保证结构的均匀性稳定性。两相邻层的纤维方向应该互相垂直，而相对于中心轴线的相对应层，其纤维方向应相同。木框结构是框式家具的基本结构部件。由几根方材按一定的接合方式构成。根据需要可在框架中间设有立撑和横档，也可用装入嵌板等。木框嵌板帽头立边横档立档木框结构木框的角部接合木框的中部接合木框与嵌板的接合木框的角部接合木框角部可采用直角或斜角接合方式。直角接合接合强度大，加工方便，但因有一个方材的端部露在外面，不易加工光洁而影响装饰质量。直角接合主要采用各种直角榫，亦可用燕尾榫、圆榫或连接件。切肩榫与开口贯通单榫：接合强度和耐久性均比较低，一般只适用于厚度较小的木框角接合，有时也可以用木钉作加固。木框的角部接合——直角接合木框的角部接合——直角接合半开口明榫：半开口暗榫：木框的角部接合——直角接合当木框方材的厚度较大时，可以采用双榫。木框的角部接合——直角接合用圆榫插入已钻好的孔中，同时用胶固定以增加接合强度，适用于木框厚度较小的角部接合。斜角接合——两根接合方材端部榫肩切成45°斜面相接，不露出方材端头部，比较美观，但相应胶接合面积减小，强度降低，加工比较繁琐。木框的