家具结构设计与工艺

1、家具结构设计与工艺 .txt 生活是过出来的，不是想出来的。放得下的是曾经，放不下的是记忆。无论我在哪里，我离你都只有一转身的距离。具结构设计与制造工艺是现代家具设计的至关重要的课题与内容。 由于中国几千年来的传统教育思想一直是重理论、 轻实践，“君子动口不动手”，导致了我国的艺术设计教育往往偏重在艺术造型、 色彩线条、 美学构成等方面的教学与训练，大量的家具设计只停留在纸面的效果图和平面制图上，学生不能自已动手用真实的材料和真正的结构去设计制造三维立体的家具模型和家具成品，尤其是在家具结构与制造上一直偏重于传统木制家具的结构与制作，对现代家具工业化制造工现代材料结构设计缺乏系统的研究与学习，

2、使我国的家具高等教育滞后于世界现代家具工业的发展，与中国当代蓬勃发展的家具业的需求脱节，这种专业教育与社会实际脱节的现象将是阻碍我国家具产业赶超世界家具发展先进水平的重要因素之一。所以，家具结构设计与制造工艺是本书编写的重要章节，在本章，分别对传统与现代家具的结构设计与制造工艺分别进行阐述，并结合大量的实际案例进行说明，尤其是吸取了国际上现代家具中板式家具、32mm 系列自装配家具、现代软体家具、充气家具、塑料家具、金属家具以及现代五金配件的结构设计与应用进行了较为详实的论述， 并附以大量的图例辅以说明，需要说明的是，在家具结构设计与制造工艺的教学过程中，可以灵活地结合当地的各类家具制造工厂，

3、学校的家具实训车间以及具体的家具成品进行实操性学习与训练，根据教学内容需要，准确而详细地对不同类型的家具实物产品，实施细化分解结构设计与制造工艺教学法，大量用案例教学，示范教学和现场教学方法，并辅以大量的实操动手训练，才能真正学习和掌握现代家具结构设计与制造工艺，由于现代家具结构怀制造的科技水平日新月异，现代家具的结构设计也在不断的变化与创新，特别是高新技术正在全面导入现代家具业，将全面影响家具业的进步与发展，家具造型艺术设计、家具结构与工艺设计是现代家具设计过程互为依赖、互为补充的辩证关系，必须在现代家具专业教学中加以强化和掌握，这是构建中国现代家具专业教学体系中最需要重视和加强的课题内容之

4、一。第一节传统框式家具的结构设计与工艺框式家具是指以榫结合的框架为结构的家具，是中国传统的结合方式，其结构的合理与否直接影响到家具的美观性、接合强度和加工工艺。一、家具的榫接合结构 榫接合的类型榫接合是指榫头压入榫眼或榫槽的接合，其各部位的名称见图4-1榫眼榫槽榫端榫颊榫肩榫圆榫图 4-1榫接合各部位名称按照不同的分类方式，榫可以分为不同的类型1、 直角榫、燕尾榫、圆（棒）榫、椭圆榫图4-2直角榫燕尾榫榫头的形状椭圆按榫头的形状不同，可将榫分为：直角榫、燕尾榫、圆（棒）榫、椭圆榫，如图4-2所示。2、 单榫、双榫、多榫按榫头的数目多少来分，榫头又可分为单榫、双榫、多榫（见图4-3 ）。一般的框

5、架接合多采用单榫、双榫，如桌、椅的框架接合。箱框如木箱、抽屉的接合多采用多榫。对于单榫而言，根据榫头的切肩形式的不同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。将人造板或拼板嵌入木框中间，起封闭与隔离作用的这种结构称为嵌板结构。常见形式如图4-12 。，又可分为单面切肩榫、双面切肩榫、三面切肩榫、四面切肩榫（见图4-4 ）。a.单面切肩榫b.双面切肩榫c.三面切肩榫d.四面切肩榫图 4-3 单榫、双榫、多榫图4-4榫头的切肩形式3、 整体榫、插入榫根据榫头与方材之间是否分离可分为整体榫与插入榫。整体榫是直接在方材零件上加工而成的，如：直角

6、榫、燕尾榫、椭圆榫（图4-2 中 ）。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 ）。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

7、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。 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

8、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0.51.0mm 时接合强度最大，硬材取0.5mm，软材

9、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12，一般控制在 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

10、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

11、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

12、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 48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

13、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 49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 410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

14、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 411 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。将人造板或拼板嵌入木框中间，起封闭与隔离作用的这种结构称为嵌板结构。常见形式如图 4-12 。a裁口法嵌板b槽榫法嵌板图 412 嵌板结构四、 拼板结构 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

15、。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 413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 414板的镶端结构 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

16、插入圆榫接f正面齿榫接g图 415曲线零件接长接长结构h曲线零件接长 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 416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”

17、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

18、构及节点分解图 417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 421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

19、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、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。、框式家具生产工艺框式家具生产工艺如图4-24 所示：净榫头加工部部总干配基准面加工料榫槽、眼加工件件装涂燥料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

20、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。

21、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