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1、,马 晓 军,天津科技大学木材科学与工程专业（室内与家具设计方向）,家具结构设计（二）,木质家具以其纹理美观、色彩丰富、轻重相宜、触感良好等优点，而身受大家喜爱，并且现在的木质家具约占家具生产的60%。但是，由于木材的各向异性、干缩润涨等原因，在生产中，如果不能很好的解决木家具的结构设计，就会使的木质家具在使用过程中产生缺陷，影响木家具的使用寿命和自身的价值，因此，木家具的结构设计就现得非常重要。,第二章 框式家具的结构设计,框式家具是指以榫结合的框架为结构的家具。 框式家具是我国传统家具的典型结构形式，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。 框式家具的结构形式： 1.木
2、构架梁柱结构。 2.箱体结构。,一、榫接合 榫接合是指榫头压入榫眼或榫槽的接合。 榫头和榫孔各部分的名称如图所示,第一节 框式家具的基本接合,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 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。 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。一般的框架接合多采用单榫、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，又可分为单面切肩榫、双面切肩榫、三面切肩榫、四面切肩榫 。,直角榫,燕尾榫,圆榫,单面切肩榫、双面切肩榫
3、,三面切肩榫、四面切肩榫,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：直角榫、燕尾榫、椭圆榫。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。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。 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。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。,开口榫,半开口榫,闭
4、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。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。,暗榫,明榫,榫结合的种类、特点和应用,1）直角榫 a、榫头的数目,二、榫接合的尺寸及相关技术,木家具制品被破坏时，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。,注意：遇到下列情况之一时，需要增加榫头的数目 要求提高接合强度 按上表确定数目的榫头厚度
5、尺寸太大，一般榫厚以 9.5mm为适度，以15.9mm为极限,B、直角榫榫头的尺寸,注意：a值系列6.4，7.9，9.5，12.7，15.9mm优先取9.5mm 当B6a时需改为减榫,优先确保榫眼底至材底距离C6mm 榫端四边倒角1.545 保证榫孔距材边f （68）mm（硬材取小值）,直角减榫的尺寸及相关技术,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0.40.5，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40mm40mm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
6、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0.10.2mm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。,直角榫总结,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，
7、以提高接合强度。,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1530mm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。,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
8、寸。 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。,椭圆榫的接合技术,椭圆榫是一种特殊的直角榫，它与普通的直角榫的区别在于其两榫侧都为半圆柱面，榫孔两端亦与之同形。这样的榫孔可以用带侧刃的端铣刀加工而变得简便，但榫头加工则需用椭圆榫专用机床。椭圆榫接合的尺寸与技术基本同直角榫接合，但在下列两方面有所区别： 1、椭圆榫仅可设单榫，无双榫 与多榫 2、两榫侧及两孔端均为半圆柱面。榫宽通常与榫头零件宽度相同，或略小。,2）圆榫,A、接合技术要求 圆榫树种 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
9、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。 圆榫含水率 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。 施胶 装配时榫、孔同时涂胶。常用胶种按接合强度由高至低顺序如下： 混合胶：75%的脲醛树脂胶+25%的聚醋酸乙烯脂乳液胶 脲醛树脂胶 聚醋酸乙烯脂乳液胶 动物胶,B、圆榫的数量与间隔 两零件间连接，至少使用圆榫两个，以防止零件转动。较长接边用多榫连接，榫间距离一般为100150mm，建议间距为的倍数。,C、圆榫的接合尺寸,圆榫的直径为板材厚度的0.40.5，目前常用的规格有6、8、10三种。 圆
10、榫的长度（L）为直径的34倍。目前常用的为32mm，而不受直径的限制。,圆榫尺寸推荐值,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+（0.51.5）。即孔深之和应大于圆榫长度0.51.5mm。 圆榫与榫眼径向配合应采用过盈配合，过盈量为0.10.2mm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。,D、圆榫沟槽,目的：圆榫设表面沟槽是为了便于装配时带胶入孔。 类型：以压缩螺旋沟较好，优先选用。 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
11、涂胶时接合强度最佳。,压缩螺旋沟,压缩鱼鳞沟,压缩直沟,压缩光面,铣削直沟,铣削螺旋沟,3）燕尾榫,4）指榫,宽距比W=b/t 指斜角a=tan-1（t-2b)/(2t-2S),三、其他接合,1）圆钉接合 接合简便，但接合强度较低，常在接合面加胶以提高接合强度。 常用于背板，屉溜等不外露且强度要求较低之处。 结合技术要求： 圆钉必须在持钉件的横纹理方向进钉，纵向进钉接合强度低，应避免采用。 2）木螺钉接合 接合较简便，接合强度较榫低而较圆钉高，常在接合面加胶以提高接合强度。 应用同圆钉接合，还适用于面板、脚架固定与需多次拆装处（拆装时不加胶）,结合技术要求： 木螺钉须在横纹理方向拧入持钉件，纵
12、向拧入接合强度低，应避免采用。 被固紧件的孔需预钻，与木螺钉之间采用松动配合。 被固紧件太厚（超过20mm）时，常采用螺钉沉头法以避免螺钉太长。 3）胶接合 单纯依靠接触面间的胶合力将零件连接起来，两零件胶接面都需为纵向平面。 用于板式部件的构成和实木零件的拼宽、加厚。,第二节 框式木家具基本部件的结构,家具的木质结构部分由五种基本部件构成，分别为方材、拼板、板式部件、木框和箱框。基本部件间需要适当的相互连接（如榫、金属连接件），他们本身也有一定的构成方式。 本节主要介绍框式家具基本部件的结构和设计要点。 一、方材 宽度尺寸小于厚度尺寸两倍的长形部件称为方材。方材分直形件与弯曲件两种。,1、接
13、合方式 对开接合、T形对开接合、对开十字接合、燕尾对开结合、燕尾半隐接合、斜角对开接合等。,2、方材的结构设计要求 （1）方材部件应尽量采用一整块实木加工而成。 （2）遇到下列情况之一时，方材部件才改由小件拼接构成。 A、原料比部件尺寸小 B、弯曲件的纤维割断太严重。如果弯曲件轴线与纤维轴向最大交角超过45，应改用短料接长，逐根顺向弯曲方向。 （3）需加大方材断面时，可在厚度、宽度上进行拼接，采用平面结合方式。,（4）弯曲件接长方法见图。其中，指榫接长强度最高，接合处过度自然美观，但加工复杂；斜接有指榫接的强度和美观，且加工简单，但结合处木材加工损失较大。 （5）直形件接长可采用弯曲件同样的接
14、长方法，不过，通常直形件受力较大，应优先采用指接、斜接和多层对接。 （6）整体弯曲件除采用实木锯制外，还可采用实木弯曲和胶合弯曲。这两种弯曲强度高而美观，应用效果比实木锯制和所有短料接长弯曲件都好。实木弯曲可达到的最小曲率半径取决于树种，胶合弯曲可达到的最小曲率半径取决于单板的厚度。、 （7）胶合弯曲件承受内收弯矩能力比承受外展弯矩能力高，承受外展弯矩时易产生层裂。,竹,搭 接,燕尾明榫,半 隐 燕 尾 明 榫,圆榫,金属弯销,指榫,直角暗榫,板条,二、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
15、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、拼板的接合方法 （1）平板结合（平拼结合） 平拼侧面可以是平口，也可是斜口，以增大胶合面积，提高接合强度和材料利用率。 这种结构由于不开榫、不打眼，加工简单，应用很广，但在胶拼过程中，小板的板面不易对齐，易发生不平现象。,平 拼 结 合,（2）裁口（企口）接合（高低缝接合） 拼板可对齐，能防止不平现象，但材料消耗比平拼多，加工也较复杂。 （3）槽榫接合（龙凤榫接合） 分为平直糟榫和燕尾槽榫接合。 糟榫接合法装配简单，拼板收缩时可掩盖住缝隙，但加工复杂，尤其是燕尾槽榫接合
16、。 （4）齿形接合（指形接合） 接合面上有两个以上的小齿形，便于装配，拼板平整，节省材料，加工复杂。,企口接合,平 直 糟 榫,燕 尾 槽 榫,齿 形 接 合,（5）板条接合又称穿条拼 加工简单材料消耗与平拼法相同。常用胶合板的小边条做拼接板条，是应用较厂泛的拼接方法。 （6）插入榨接合 它有方榫、圆榫和竹梢榫三种。此法加工要求精确，方榫加工复杂实际很少采用，竹梢榫和圆榫拼相同，加工简单，成本低，故广泛应用。,方 榫 拼,圆 榫 拼,板 条 接 合,（7）木销接合 将木制的插销嵌入拼扳平面的接缝处。一般用于厚板拼接。 （8）穿带接合 将木带刨成燕尾形，然后插入相应槽口。此法可控制拼板的翘曲。常用于木板、圆桌面等板接合。,木销接合,穿带接合,（9）螺钉接合 它有明螺钉和暗螺钉两种。明螺订接合是在拼板的背面钻有螺丝孔将木螺丝拧入邻板讲接。此法操作简单，强度大，可防止木板开裂、脱胶，应用广泛。暗螺钉接合，加上方法复杂，靠螺丝帽与槽孔的配合使其结合在一起。,明螺钉,暗螺钉,（10）螺栓接合 这是一种适
