第3章-现代实木家具结构设计.ppt

,第,3,章 现代实木家具结构设计,3,.1,现代实木家具结构设计概述,现代实木家具的常见接合方式,实木家具基本部件,现代实木家具典型结构,3,.2,3,.3,3,.4,现代实木家具结构设计实例,3.5,尺寸注写方法,半径、直径的尺寸标注方法,3,.1,概述,木材不仅拥有独特美丽的自然纹理，温暖的质感与色彩，并且易于加工、造型与雕刻，所以在众多家具种类中，木家具的使用最为广泛，是古今中外家具制作的首选材料。,实木家具定义：,在GB/T3324-2008版木家具通用技术条件中，实木类家具的定义为：以实木锯材或实木板材为基材制作的、表面经涂饰处理的家具;或在此类基材上采用实木单板式薄木(木皮)贴面后再进行涂饰处理的家具，包括全实木家具、实木家具、实木贴面家具三类。,本书所指现代实木家具的概念是以天然实木与再生实木（指接材、集成材等木材通过二次加工形成的实木类材料）为基材的部件，通过传统的榫卯结构，并结合现代各种连接件组装而成的一种新型家具。,3,.2,常见接合方式,传统的榫卯接合方式仍然是现代实木家具中运用比较普遍的结构形式，材料的因素在这种形式中起到了一个重要的决定作用。然而在如今工业化的时代，实木家具的接合方式呈现了新的发展趋势,五金连接件渐渐从板式家具中引用过来，它的应用使得现代实木家具形式变得更多样化。归纳起来，现代实木家具的接合方法主要有榫接合、连接件接合、胶接合、钉与木螺钉接合等。,尺寸注写方法,半径、直径的尺寸标注方法,3,.2.1,榫接合,榫接合是将两个或两个以上的木质构件通过采用凸对凹即榫头对榫眼，彼此镶入嵌套的方法紧密连接，进行固定的接合方式。,榫接合强度高、稳定性好、经久耐用，且外表美观。,现代实木家具榫接合中有整体式榫接合与分体式榫接合之分。,整体式榫接合,整体式榫接合按榫头的形状可分为直角榫、椭圆榫、燕尾榫、U形榫、指形榫(或称齿形榫)等,。,直角榫,椭圆榫,燕尾榫,U形榫,指形榫,整体式榫接合,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，木家具结构中的各种框架接合大都采用直角榫。直角榫接合由榫头与榫眼组成。榫头由榫端、榫颊、榫肩组成。榫眼有闭口榫眼和开口榫眼两种，闭口榫眼习惯上就称榫眼，开口榫眼习惯上称榫槽。,1,榫眼,2,榫槽,3,榫端,4,榫颊,5,榫肩,榫接合各部位的名称,根据榫头与榫眼的接合状态，榫接合又有多种形式：,按榫头是否贯通，榫接合可分为明榫、暗榫。装配后，榫端露于方材表面的贯通榫称为明榫；不露榫端的不贯通榫称为暗榫，对表面装饰质量要求高的家具产品可用不贯通榫。,明榫与暗榫,按接合后能否看到榫头侧面可分为开口榫、闭口榫、半闭口榫（或半开口榫）。榫头侧面不暴露在外表的接合称为闭口榫接合(左图)；榫头一个侧面暴露在外表的接合称为开口榫接合(中图)；仅有榫头一个侧面的某些部分暴露在外表的接合称为半闭口榫接合，或称半开口榫接合(右图)。,闭口榫、开口榫与半闭口榫,尺寸注写方法,按榫头的数量可分为单榫、双榫和多榫。,a 单榫 b 双榫 c 多榫,榫头的个数,按榫肩切割形式可分为单肩榫、双肩榫、三肩榫、四肩榫、夹口榫和斜肩榫。,榫头的截肩,家具的损坏经常出现在接合部位，为了确保直角榫接合的强度，应遵循下列技术要求：,a 榫头的长度方向应与方材零件的纤维方向基本一致，如确实因接合要求倾斜时，倾斜角度最好不大于45,；榫眼应开在纵向木纹上（弦或径切面）。榫头的长度是根据接合方式来确定的，采用贯通榫时，榫头长度应等于接合零件宽度或厚度；采用不贯通榫时，榫的长度应不小于榫眼零件宽度或厚度的一半，一般榫头长度控制在1530mm时，可获得较为理想的接合强度，榫眼深度应比榫头长度大23mm。,b 榫头厚度通常约为方材零件断面边长(与榫头厚度方向相一致的边)的0.30.6倍；软材质取大值，硬材质可取小值；榫头的厚度比榫眼宽度小0.10.2mm，便于形成胶层，抗拉强度最大，否则容易使榫眼顺木纹方向劈裂，影响接合强度。为了使榫头易于进入榫眼，常将榫端的两边或四边削成30,斜棱。,c 榫头宽度通常约为方材零件断面边长(与榫头宽度方向相一致的边)的0.51倍。一般比榫眼长度大0.51.0mm，硬材取0.5mm，软材取1mm为宜。,d,当榫接合零件断面尺寸超过40mm,40mm时，应采用双榫或多榫接合，以便提高榫接合强度。,除上述直角榫外，还有一种椭圆榫，属于特殊的直角榫，它与普通直角榫的区别在于其两侧都为半圆柱面，榫孔两端也与之同形。,椭圆榫,燕尾榫接合,燕尾榫榫头呈梯形或半圆锥形，端部大而根部小，多数用于抽屉等箱框的接合。以下为燕尾榫的种类及详细几何参数：,燕尾单榫,斜角=812,零件尺寸A,榫根尺寸=A,马牙单榫,斜角=8,12,零件尺寸A,榫底尺寸=A,明燕尾多榫,斜角=8,12,板厚B,榫中腰宽aB,边榫中腰宽a,1,=a,榫距t=（22.5）a,全隐半隐,燕尾多榫,斜角=8,12,板厚B,留皮厚b=B,榫中腰宽a B,边榫中腰宽a,1,=a,榫距t=（22.5）a,指形榫接合,其形状类似于指形，主要用于短料接长，如方材及板件接长、曲线零件的拼接等，也用于角部的接合。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。,不同零件接合其榫头数量也可不同，增加榫头数量就会增加接合面积，从而提高连接强度。,分体式榫接合,分体式榫有圆棒榫(简称圆榫)、椭圆形榫、三角形榫、矩形榫、L形榫、饼形榫等。,a 圆棒榫 b 椭圆形榫 c 三角形榫,d 矩形榫 e L形榫 f 饼形榫,分体式榫的种类,圆榫接合,圆榫是较为常见的分体式榫，在实际使用中有两种作用，一种是定位作用，一种是固定作用。,圆榫应选用密度大、纹理通直细密、材质较硬、有韧性、无节无朽、无虫蛀等缺陷的木材制成，如柞木、水曲柳、青冈栎、桦木等。另外，制作圆榫的木材应进行干燥处理，其含水率比被连接件低2%3%，通常小于7%，以便施胶后圆榫吸水膨胀而增加接合强度。,圆榫的表面形状有光滑、直纹、网纹、螺旋纹等，目前市场上最常用的是直纹、螺旋纹圆榫。,螺旋压纹 2.网纹状压纹 3.直线压纹 4.光面 5.沟槽 6.螺旋沟槽,圆榫的形状,椭圆形榫接合,椭圆形榫接合的强度要比圆榫的高，不会像圆榫那样容易转动。根据被连接零件断面尺寸和形状、接合部位的强度要求等情况，分体式椭圆形榫可单数使用也可以复数使用。零件的端面(开有榫孔的端面)能成曲面，克服了整体式椭圆形榫接合只能单榫且榫肩仅可平面的缺陷。分体式椭圆形榫的尺寸目前无统一标准，分体式椭圆形榫与榫孔的配合可参考直角榫接合的要求。,3,.2.2 钉与木螺钉接合,钉与木螺钉接合使用简便，但强度较低，美观度较差，因此，一般用于连接非承重结构和受力不大的承重结构，且接合部位较隐密的场合。,钉接合,钉接合是直接运用各种钉子将家具各零部件接合在一起的结合方式。,特点：具有生产效率高、加工容易的优点，但就牢固性而言，其往往不及榫接合，常在接合面加胶以提高接合强度。,用途：可用来连接非承重结构或受力不大的承重结构，它主要起定位和紧固作用，常用于背板固定，抽屉滑道的安装等不外露且强度要求较低的部位。,种类：常用的钉有圆钉、气钉两种。,木螺钉接合,木螺钉是一种金属制带螺纹的连接件，是一种专门针对木头而设计的钉子，可借助于木螺钉的螺纹与木材之间的摩擦力将两个零件接合起来。,特点：比较简单、方便，其接合强度比圆钉接合高，可承受较大的震动。,用途：木螺钉接合一般用于强度要求一般，不便用榫接合或用榫接合太繁琐、接合部位较隐密的场合，如桌面、椅凳面与框架的连接。,种类：随钉头不同分圆头型、平头型、椭圆头型，钉头上又分有一字槽螺钉及十字槽螺钉两种。,常用木螺钉的形式,3,.2.3 连接件接合,连接件接合，就是利用特制的各种专用的连接件，将家具的零部件连接起来并装配成部件或产品的接合方法。这种接合用于需要拆装部位的连接，可以反复拆装而不影响家具的接合强度，它是可拆装家具必不可少的接合方式。,特点：采用连接件接合可以简化产品结构和生产工艺，能使板式部件直接组装成家具，有利于产品标准化、部件通用化，有利于家具实现机械化流水线生产，也给家具包装、运输、储存带来方便，从而能有效地降低家具的生产成本。,种类：连接件的种类很多，常用的有偏心连接件、圆柱螺母连接件、直角式倒刺螺母连接件等。,3,.2.4 胶接合,胶接合是指用胶粘剂通过对零部件的接合面涂胶加压，待胶固化后形成不可拆的固定接合方式。,用途：,在实木家具中常用于短料接长、窄料拼宽、表面装饰材料的贴面等，均完全采用胶黏剂接合。,胶接合还广泛用于其它接合方式的辅助接合，如钉接合、榫接合常需施胶加固。,特点：这种接合方式施工方便，对操作人员技术要求不高，劳动强度低，还可以做到小材大用、劣材优用、节约木材，同时保证结构稳定、提高产品质量和改善产品外观，因此，已广泛用于现代实木家具生产。,3,.3,实木家具基本部件,实木家具由方材、拼板、和箱框四种基本部件构成，根据家具的类型及需要选配。基本部件本身有一定的构成方式，部件之间也需要适当的连接。,3,.3.1 方材,宽度不足厚度三倍的矩形木材原料称方材。,方材分为直形方材与弯曲方材两种。,实木家具结构中使用方材的设计要点：,尽量采用整块实木加工。,在原料尺寸比部件尺寸小或弯曲件的纤维被割断严重时，应改用短料接长。,需加大方材断面时，可在厚度、宽度上采用平面胶合方式拼接。,弯曲件接长的各种方法在接合强度、美观性上各有特点，注意按需选择。,竹楔 搭接 直角暗榫 燕尾明榫 半隐燕尾榫 板条 圆榫 金属弯销 指榫,多层对接 斜接,弯曲件接长法,直形方材的接长可采用与弯曲件同样的方法，但通常其受力较大，应优先采用指榫、斜接和多层对接。,整体弯曲件除用实木锯制外，还可采用实木弯曲，这种弯曲件强度高而美观，应用效果比实木锯制和短料接长弯曲件都好。,3,.3.2 拼板,将数块实木窄板的侧边按一定的方法拼接构成所需宽度的板件称为拼板，常用于实木台面、座面等。拼板构成的接合有多种形式，常见形式如下：,平拼：依靠与板面垂直或倾斜一定角度的平直侧边，通过胶黏剂胶合黏结而成。,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。,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,。,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。,明螺钉拼：在拼板的背面钻出螺钉孔。,暗螺钉拼：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，钉头就卡在窄槽底部，实现连接。,实木拼板在家具中作为自由件时（如作门扇），容易产生翘曲，应加防翘结构。,防止拼板翘曲的方法：,穿带法,嵌端法,嵌条法,吊带法,拼板的板面排列除考虑纹理美观外，还需有利于减少干缩湿胀变形。,材面有两种匹配法，一是各拼条同名材面朝向一致，湿度变化时，各拼条弯向一致，整块拼板形成一个大弯，适用于桌面等有依托的拼板，拼板固定防止了这个大弯的产生；二是相邻拼条的同名材面朝向相反，板面虽有多个小弯，但整板平整，适用于门扇等无依托结构。,a.匹配方式 b.干缩变形趋势,材面相同 材面相背,板面匹配与变形趋势,3,.3.3 接长,为了节约材料，不仅仅是宽度方向的拼板，长度方向的胶接的应用也越来越广泛，常用于餐台面等较长的零件上。常用的接合方式有对接、斜面接合和指形接合等方法。,直线零件的接长,曲线零件的接长,3,.3.4 木框,木框通常是由至少四根方材纵横围合而成，可以有一至多根中档，或者没有中档。常用的木框主要有门框、窗框、镜框以及脚架等。,木框直角接合的典型方式,木框角部接合,出面木框的角部接合可分为两种，直角接合与斜角接合。,直角接合：牢固大方，加工简便，较常用。主要采用各种直角榫、燕尾榫、圆榫或连接件，结构设计时按需选用。,斜角接合：两根方材接合后，其端面都不外露，外表美观。常用于外观要求较高的家具。木框斜角接合常用方式的特点与应用如下：,单肩斜角榫,强度较高，适用于门扇边框等仅一面外露的木框角接合，暗榫适用于脚与望板间的接合,双肩斜角榫,强度较高，适用于柜子的小门、旁板等一侧边有透盖的木框接合,双肩斜角暗榫,插入圆榫,插入板条,外表衔接优美，但强度较低，适用于床屏、屏风、沙发扶手等四面都外露的部件角部接合,装配精度比整体榫低，适用于沙发扶手等角部接合,加工简便，但强度低，宜用于小镜框等角部接合,覆面木框的角部接合：可以采用闭口直角榫接合、榫槽接合和,“,”,形骑马钉（扒钉、气枪钉）接合。,“,”,形骑马钉,丁字形结构,家具中，木框中档与边框相接、中档间的连接都是丁字形结构。丁字形结构常用接合方式及其特点与应用如下：,接合最牢固，依据方材的尺寸、强度与美观要求设计，有单榫、双榫和多榫，分暗榫和明榫,直角榫,插肩榫,圆榫,十字搭接,较美观，在线型要求比较细腻的家具中与木框斜角配合使用,省料，加工简便，但强度与装配精度略低,中档纵横交叉使用,夹皮榫,交插榫,燕尾榫,构成中档一贯到底的外观，如用于柜体的中挺,两榫汇交于榫眼方材内时采用，如四脚用望角、横撑连接的脚架接合。交插榫避免两榫干扰保证榫长，还相互卡接提高接合强度,单面卡接牢固，加工简便，主要用于覆面板内接合,木框嵌板结构,在木框内侧四周的沟槽内嵌入板件就构成木框嵌板结构。木框嵌板结构可镶嵌木质拼板、饰面人造板、玻璃或镜子。,(a)(c)裁口法嵌板,（d)(g)槽口法嵌板,木框嵌板的结构与种类,三方汇交榫结构,纵横竖三根方材相互垂直相交于一处，以榫相接，构成三方汇交榫结构。其结构形式因使用场合不同而异，典型形式如下：,普通直角榫,插配直角榫,错位直角榫,横竖直角榫,粽角榫（三碰肩）,箱框,箱框是由四块以上的板件按一定的接合方式围合而成，常用的箱框如抽屉、箱子、柜体等。箱框中间可设有若干块中板（隔板、搁板）。其结构主要在于箱框的角部接合与中板接合。,箱框角部接合可以采用直角接合或斜角接合，有直角榫、燕尾榫、插入榫、木螺钉等固定式接合。,(a)(h)直角接合 (i)(l)斜角接合,(a)直角榫(b)斜形榫,(c)明燕尾榫(d)暗螺钉(e)半隐燕尾榫(f)圆榫,(g)、(k)插条榫,(h)方形木条塞角,(i)全隐燕尾榫,(j)搭槽榫,(l)三角木条塞角,箱框角部接合方式,箱框中板接合常采用直角槽榫、燕尾槽榫、直角多榫、插入榫（带胶）等固定式接合。,(a)直角槽榫接合,(b)燕尾槽榫接合,(c)半燕尾槽榫接合,(d)插入木条接合,(e)插入圆榫接合,(f)直角多榫接合,(g)木条和螺钉接合,(h)搁托接合,箱框的中板接合方式,3,.4,现代实木家具典型结构,3,.4.1 现代实木家具,椅类结构,椅子是日常生活中使用频率最高的家具之一。椅子一般由脚架、座面、靠背、扶手等部分构成。,椅子的构成,由于受技术、材料的限制，传统的椅类家具都是采用固定式的榫结合。而现代椅类家具考虑到批量生产、成本、流通等因素，往往要求能实现拆装、待装或自装配，其结合方式有榫结合也有连接件结合，或两者兼而有之。,脚架结构,脚架的结构由前腿、后腿、望板、拉档、塞角等组成。其结构方式随椅子的类型和材料不同而各不相同，但均要求有足够的强度、稳定性和刚性，因椅子要经受外力的反复作用与撞击。,椅腿与座面、望板、拉档都有所连接。固定式座椅的典型结构为各零件间均采用直角榫接合，现代实木座椅中也常采用圆棒榫做固定连接。为了提高强度，通常椅腿与望板连接固定以后，还会采用塞角作补强措施。塞角分金属塞角与木质塞角，塞角与椅腿之间采用木螺钉连接，与望板之间采用木螺钉或螺丝连接。,座椅塞角补强措施,采用拆装待装或自装配结构是缩小椅子包装体积的常用方法。椅子拆分应遵循包装体积小、装配简捷、安全可靠、成本节约等原则。要求拆装结构时可采用连接件接合，常采用圆棒榫定位，木螺钉或螺杆与预埋螺母固定的方式。如图为两种实木座椅的拆装结构。,实木座椅的拆装式结构,实木座椅的拆装式结构,椅子脚架拆装结构的设计要点：,把受力情况作为首要设计依据，确保受力后结构稳定。因此，较为常用的连接方法为椅框前后方向固定连接，左右方向用连接件连接，将椅框左右两侧的木框设计成固定部件,两侧的木框与前后望板、靠背之间的连接用连接件，此为左右拆分法，除此之外，还有前后拆分法和上下拆分法。,许多板式家具的连接件都适用于椅框和其它实木拆装结构。但实木拆装家具一般承重受力都较大，应该选用接合强度较高的连接件。,两个零部件用连接件接合，还需要设置至少一个定位圆榫，以防止零件绕连接件转动。,座面结构,椅子座面支承负荷大，且装饰性强，根据椅子种类不同，座面也不同。一般由实木拼板制作，用木螺钉从底部与望板框架连接。座面的横纹边可用3个螺钉，顺纹边用2个螺钉。,椅背结构,椅背是人体坐在座椅上时后背及脖颈凭靠的部位，因此，应同时满足装饰要求和使用功能，要有很好的人机工程学性能。其一般由框架结构组成，椅背的中间部分是木条，采用直榫或圆棒榫接合。也可以是板材，用螺钉加固。椅背与后腿间采用榫接合，如果是拆装结构则采用圆棒榫定位，通过螺杆与预埋螺母完成紧固连接。,扶手结构,扶手是用来支撑人体手臂的部件，其在结构上主要是跟椅腿连接，如扶手为出头，即,“,T,”,字形，则接合处多用圆榫或直角榫接合；如扶手为不出头，即,“,L,”,形连接，则常采用斜肩榫或圆榫接合。,3,.4.2 现代实木家具,桌台类结构,桌类家具由面板、脚架、望板、附加柜体和抽屉等组成。在结构上同样有拆装式和固定式两种。,桌脚架结构,桌脚架位于桌面以下，用于支撑桌面，形成框体，它不仅体现家具造型，而且要具有满足稳定性的强度和刚度，按结构分为框式支架和板式支架。,框式支架：典型的框式结构，由支撑腿与望板和横撑接合构成。固定式结构，采用直角榫接合。现代家具设计可用连接件完成木框支架。,方桌支架的构造形式（四腿）,圆桌支架的构造形式（独腿,）,板式支架：用板材构成支架直接支撑桌面，不拘泥于四腿的传统形式，多采用连接件完成板式支架。,桌面结构,小尺寸的桌面可用暗螺钉与下部脚架连接，横纹边超过1000mm的拼板桌面，固定时需用长孔角铁，或燕尾木条与长孔角铁联用。,桌面的固定形式,3,.4.3 现代实木家具,床类结构,床是支撑人体睡眠的家具，与人的关系十分密切，是人类生活必备的家具。实木床由床屏、床面、床挺及拉档等零部件组成。床屏部件中各零件间用榫接合。铺板部件的框架零件间用榫接合，铺板木条与框架用钉接合。床挺与床屏常采用插接式、螺钉螺母式等连接件实现拆装式连接。,床的结构,3,.5 现代实木家具结构设计实例,以市面上比较常见的一款拆装式结构实木座椅为例，简要阐述其结构设计特点。,拆装式实木座椅,设计图,如图2-29所示，为此实木座椅的设计图。由此图看到它由靠背处的一个搭脑、三个竖档、一个横档、两个前腿、两个后腿、一块座面、四块望板、左右两个拉档共计十六个主要零件组成。,拆装式实木座椅设计图,结构装配图,此例中的座椅为方便网络销售运输，为平板式包装，因此被设计成拆装式结构，采用左右拆分法，将其拆分为六个零部件：由前后腿、侧望板和拉档组成的部件两个，靠背部件，前后望板和座面。,拆装式椅子的零部件,其结构设计如图，前后腿与侧望板、拉档间及靠背部件间采用固定式榫接合；后腿与靠背部件、后望板间，以及前腿与前望板间采用拆装式接合，接合点用圆榫定位，通过预埋螺母和螺杆完成坚固连接。座面用角码连接件与前后望板连接在一起，也可用木螺钉在下方连接固定前后望板与座面。,拆装式实木座椅结构装配图,装配效果图,如图，为其装配效果图，可直观的看到其各拆装零部件的接合方式。,拆装式实木座椅结构,作业与练习题,简述现代实木家具的常见接合方式。,常见的拼板方式有哪些？,参考文献,1 吴悦琦.木材工业实用大全,家具卷M.北京：中国林业出版社，1998.,2 于伸.家具造型与结构设计M.哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，2004.,3 吴智慧.木家具制造工艺学M.北京：中国林业出版社，2012.,4 袁园，朱晓敏.家具结构设计与制造工艺M.武汉：华中科技大学出版社，2016.,5 李陵.家具制造工艺及应用M.北京：化学工业出版社，2016.,6 许柏鸣.家具设计M.北京：中国轻工业出版社，2015.,