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1、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
2、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
3、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
4、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
5、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
6、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
7、。,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
8、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6、8、 10,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
9、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
10、。 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
11、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
12、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
13、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2/53/5，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
14、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
15、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
