木质家具结构及结构设计.ppt
第三章 木质家具结构 及结构设计,家具结构设计,3.1 木家具结构设计概述,木质家具主要有框式结构和板式结构两种结构形式，目前市场上的木质家具，即有采用纯板式结构或纯框式结构，更多的则是将两种结构形式结合起来。框式结构：这种结构以榫接合为主要特征，方材通过榫接合构成框架支撑全部荷重，围合板件附设于框架之上用于分隔和封闭空间。板式结构：以各种人造板为基材，经过机械加工而构成板式部件，再以专门的联接件将板式部件接合装配的结构形式，板件即是承重构件又起分隔及封闭空间的作用。,3.1.1 木家具基本结构形式,3.1.2 家具结构设计的内容和要求,在规范的家具设计中，当家具的造型确定后，就应进行结构设计。家具结构设计的内容主要有：确定家具零部件的材料、尺寸及各零部件间的接合方式，确定零件加工工艺及装配方法，并以相关图纸（包括结构装配图、零件图、大样图等）表达出来。结构设计的要求主要有合理利用材料、保证使用强度、加工工艺合理、充分表现造型需要等。,家具结构设计,3.1.1 木家具的常见接合方式,（1）榫接合（2）胶接合（3）钉及木螺钉接合（4）连接件接合,家具结构设计,3.2 框式家具结构设计,框式结构是中国传统家具的典型结构类型，它有如下特征：零部件接合大都为榫接合，辅以胶、钉等其它接合方式。框架系主要承重和受力部件，形成框架的零件及其它受力零件一般采用实木制造。结构牢固可靠，形式固定、大都不可拆装。生产工艺复杂，难于实现零件先装饰再装配的生产工艺，也不便于实现自动化生产。,3.2.1 榫接合结构设计,榫接合各部位的名称 1榫孔 2榫槽 3榫端 4榫颊 5榫肩,家具结构设计,3.2.1.1 榫接合分类及应用,榫头的形状1直角榫 2燕尾榫 3圆棒榫 4梳齿榫,（1）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，木质家具结构中的各种框架接合大都采用直角榫。（2）燕尾榫接合：其榫头呈梯形或半园锥形，端部大而根部小，接合牢固紧密、但加工及装配难度较大。可用于实木家具中箱框类零件的角接合（如柜体角接合、抽屉角接合等），在高档仿古家具及一些民间家具中，也有相当的应用。（3）圆棒榫接合：系一类插入榫，其形状为园柱形。它具有简化加工工艺、易于加工和装配、节约材料、适合大批量生产等优点，但接合强度及稳定性相对较差。在框式结构中园榫可用于框架的联接接合，而在板式结构中常用于板件间的固定接合和定位。（4）梳齿榫接合：又叫指形榫，其形状类似于梳齿（或指形）。主要用于短料接长，如方材及板件接长、曲线零件的拼接等。,家具结构设计,3.2.1.2 直角榫接合的技术要求,正常情况下，直角榫榫头位置应处在零件断面中间，使两肩同宽。如使用单肩榫或两肩不同宽，则应保证榫孔边有足够厚度，一般硬材6、软材8。,（1）榫头厚度（2）榫头宽度（3）榫头长度（4）榫头与榫眼的配合关系（5）直角榫的榫头数目（6）直角榫尺寸的设计与计算,3.2.1.3 圆榫接合技术要求,圆榫接合时，可以一面涂胶也可以两面（榫头和榫眼）涂胶，其中两面涂胶接合强度高。如果一面涂胶应涂在榫头上，使榫头充分润胀以提高接合力。常用胶粘剂为冷固型脲醛树脂胶和聚醋酸乙烯酯乳液胶。圆榫两端应倒角，以便装配插接；表面沟纹最好用压缩方法制造，以便存积胶料，接合后榫头吸湿膨胀效果好，可以提高接合力。圆榫直径一般为被接合工件厚度的2/51/2,圆榫长度一般为直径的34倍。,家具结构设计,3.2.1.4 燕尾榫接合技术要求,燕尾榫榫头呈梯形或半园锥形，端部大而根部小，榫头长度一般为1520，其斜度一般为812，斜度过大则斜出部分容易破坏。单榫榫头根部宽度一般为零件宽度的三分之一，榫头厚度则与零件同厚。多榫主要用于板件接合成箱框，其榫头与榫槽可一次铣削加工，具体尺寸见表3-8所示。燕尾榫接合时，要求榫头端部宽度大于榫槽端部宽度0.5，而榫头根部宽度则应小于榫槽根部宽度0.5，这时接合强度最大。,3.2.1.5 梳齿榫接合技术要求,梳齿榫接合形式主要用于短料接长，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。,3.2.2 框式家具基本零部件结构形式,3.2.2.1 实木拼板结构,采用特定的接合方式将窄木板拼合成所需幅面的板材称为实木拼板，其常用于各类家具的门板、台面及椅凳座板等实木部件中。拼板的结构应便于加工、接合牢固、形状尺寸稳定。一般要求为：每块窄板宽度一般不超过200mm,且树种、材质、含水率应尽可能一致。,家具结构设计,3.2.2.2 弯曲件结构,根据弯曲部件制造方法不同，可分为锯制弯曲件，薄板胶压弯曲件等几种。锯制弯曲件的接合方法：直角榫接合圆榫接合交叉搭接穿条接合塞角接合格角榫接合,3.2.2.3 木框架结构,框架是框式家具的基本结构件，也是框式家具的受力构件，框式家具均由一系列的框架构成。有的框架中间有嵌板，有的框架嵌玻璃，有的是中空的。最简单的框架就是仅由两根立边与两根帽头，用榫接合而成。常见的实木桌、椅的脚架则是较复杂的框架结构。,嵌入连接结构，是以同样厚度的方材各削去二分之一，互相嵌入的装配接 合。此法强度较差，使用于家具内部结构和不重要结构处。通常用胶着剂、木螺钉、圆钢钉等配合使用。,（1）平面嵌入连接结构,开口插入榫结构是将方材的厚度作三等分（或以铣刀厚度为榫、槽厚度），竖向中间开槽，横向中间制榫，以插入形式接合。此结构由于强度和外观等均较为合理，故广泛应用于木家具框架部件上。,（2）开口插入榫结构,（3）夹角接合结构,框架部件接合时，为了减少工序，不用榫接合，但又要求外面看不到构造缝隙，常用45度木材端向处理。由于不用榫头，强度不高，因此采用了一些补强结构。但这些接合必须与胶着剂配合使用。,（4）纵端面之间的接合,纵端面之间的接合，是在用料很长，需将木材接长或圆弧弯曲接合时采用，并用胶着剂配合。,家具结构设计,（1）木框的角接合根据方材断面尺寸和零件在家具中的位置，考虑胶合强度和美观要求，木框角部接合可以采用不同的接合形式。,家具结构设计,3.2.2.4 箱框结构,箱框系指由板材构成的框架或箱体，常见有实木拼板构成的箱框及人造板箱框两类。用实木拼板构成箱框时，拼板木纹必须与箱角线垂直，箱体才牢固，其接合常用直角榫或燕尾榫，而燕尾榫又包括全隐、半隐及明燕尾榫三种。人造板构成箱框时，板材纹理方向与箱框强度关系不大，可根据其它要求任意确定。,家具结构设计,箱框结构设计要点：（1）承重较大的箱框，如衣箱、抽屉、仪器盒等宜用拼板，采用整体多榫接合。拼板用整体多榫接合有较高的接合强度。用作柜体的箱框，其板式部件宜用连接件接（2）箱框角部接合中，接合强度以整体多榫为主。在整体多榫中，又以明燕尾榫强度最高，斜形榫次之，直角榫稍低。在燕尾榫中，论外观，全隐榫的两个接合件的端头都不露，最美观；半隐燕尾榫有一个端头不外露，能保证正面美观。但它们的强度都略低于明燕尾榫。全隐燕尾榫常用于包脚前角的接合；半隐燕尾榫用于抽屉前角及包脚后角的接合；明燕尾榫、斜形榫多用于箱盒四角接合；直角多榫用于抽屉后角接合。（3）各种斜角接合都有使板端不外露，外表美观的优点，用于外观要求较高处的接合。但接合强度较低。如结构允许，可再用塞角加强接合强度。（4）箱框的搁板接合：若搁板为拼板件用直角多榫跟旁板接合，较牢固。若为其它板式部件宜于用圆榫。槽榫接合可以在箱框构成后才插入中板，装配较方便，但对旁板有较大削弱，慎用。（5）用板式部件构成柜体箱框，其角部均宜采用连接件接合。接合方式详见柜体旁板、顶板连接。,箱框角部接合方式,箱框中部接合方式,家具结构设计,3.2.2.5 方材三向接合结构,（1）综合接合 此种结构的特点是不露木材的端部，表面美观、工艺性强，是我国古代家具和高级家具上常用的结构工艺。（2）普通三向接合此种结构用于桌、椅类家具的支架三向接合，是现代家具常用的工艺结构。,3.2.2.6 木框嵌板结构,在框架内嵌入人造板、实木板、玻璃、镜子等，统称为木框架嵌板。,（1）嵌板的方法,槽榫法嵌板裁口法嵌板,（2）嵌板的技术要求,（3）木框嵌板结构设计要点,家具结构设计,3.3 板式家具结构设计,板式结构是随着家具制造工业化而产生的一种新型结构形式，是木质家具结构的发展方向，也是目前最为常用的家具结构形式，它有如下特点：资源利用率高材性稳定、便于应用生产工艺简单、便于实现机械化易于实现木质家具拆装化,3.3.1 板式构件结构,板式构件有实芯板件、空芯板件两大类，板式结构中常用的是实芯板件。,3.3.1.1 实芯板件结构,实芯板件有实木拼板、人造板板件等，目前常用的为后一种。人造板板件是使用各种较厚的人造板直接加工成一定规格，经饰面处理后制造而成，这类板件易于加工、便于机械化生产、很适合板式结构，但重量较重。常用于制造板件的人造板品种规格有：mm、mm厚中密度纤维板；mm刨花板；mm、mm厚细木工板，从及三聚氰胺浸渍纸饰面刨花板（中密度纤维板）等，其饰面处理的方法主要有涂料饰面、薄木饰面、装饰纸饰面、防火板饰面、塑料薄膜饰面等。,家具结构设计,3.3.1.2 空芯板件结构,空芯板内部为框架结构，框架中间可为空芯结构也可填充各种材料，两面包镶薄板材而成，这类板件重量轻、形状稳定、但加工工艺较复杂。,3.3.1.3 板件封边结构,板件侧面封边处理，是防止边缘剥落并美化外观的重要措施。特别是刨花板等人造板更应作封边处理，以掩盖内芯料。封边处理一般用于门板、面板、旁板、顶、底板及屉面板等。封边多用薄木、薄板，也有用塑料和金属作封边材的。封边处理是现代板式家具不可缺少的工序，过去的手工操作将逐渐被高效的封边机所替代。,3.3.2 固定连接件结构,固定连接是指两零部件间形成紧固接合，接合后两部件间没有相对运动。家具部件之间的接合绝大多数为这种形式，如柜类及桌类的旁板与顶板、底板接合等。固定连接的方法主要有不可拆连接及可拆装连接、定位等几大类。,3.3.2.1 不可拆连接结构,（1）圆钉（2）木螺钉（3）气钉（4）角码,家具结构设计,3.3.2.2 拆装连接结构,（1）偏心件接合（2）直角件接合（3）锤仔件接合（4）其它拆装件接合,3.3.3 活动连接件结构,活动连接是指两连接部件之间有相对转动或滑动的结构方式，它依赖于一些专门的活动连接件实现接合。活动连接件主要有各种铰链、柚屉导轨、滑动门轨等。,3.3.3.1 铰链,3.3.3.2 抽屉导轨,3.3.3.3 滑动门轨,3.3.4 其它连接件结构,在板式家具结构中，还要使用一些其它的连接件，这些连接件主要用于家具部件的位置保持与固定、锁紧与闭合等。,家具结构设计,3.3.5 32 mm系统设计,3.3.5.1 32mm系统概述,所谓32mm系统，是一种以模数组合理论为依据，以32mm为模数，通过模数化、标准化的“接口”来构成板式家具结构设计的方法，是一种采用工业标准板材和标准钻孔方式来组成家具的手段，同时，也是一种加工精度要求非常高的家具制造系统。以这个制造体系的标准化部件为基本单元，既可以组装为采用圆榫胶接的固定式家具，也可以使用各类现代五金件连接成拆装式家具。简单来讲，“32mm”一词是指板件上前后、上下两孔之间的距离是32mm或32mm的整数倍。,3.3.5.2 32mm系统的来源,3.3.5.3 32mm系统的特点,32mm系统的主要作用是在板式家具的结构、加工设备、五金配件等因素之间协调系列数值的相互关系。32mm系统实际上包括两个方面的内容：一个是设计系统，一个是制造与装配系统。主要是针对大批量生产的柜类家具进行的模数化设计，即以旁板为骨架，钻上成排的孔，用以安装门、抽屉、搁板等。这种家具的模数化扩展到生产设备、五金及其他家具种类上，促成了32mm系统的进一步完善和发展，形成了国际上公认的设计规范。,家具结构设计,3.3.5.4 32mm系统的设计准则,“32mm系统”主要应用于柜类家具的结构设计，其中又以旁板的设计为核心。,（1）系统孔,系统孔一般设在垂直坐标上，分别位于旁板前沿和后沿。是装配门、抽屉、搁板等所必须的安装孔，主要用于铰链、抽屉滑道、搁板撑等的安装。,系统孔的作用：准确定位、提高效率、增加接合强度。旁板的通用性和使用的灵活性。,（2）结构孔,结构孔设在水平坐标上，是形成柜体框架所必不可少的接合孔，位于旁板两端以及中间位置，主要用于各种连接件的安装和连接水平结构板如顶板、底板、中搁板等。,家具结构设计,3.4 柜类家具结构设计,柜类是最常见的家具品种。柜类家具体积大，结构较复杂，部件加工出来后，需通过各种连接方式连接成一个整体。不同的零部件，采用的连接方式也不尽相同。有的需紧固连接，有的需活动连接，所以必须根据其使用要求，选择合适的连接装置和连接结构。,3.4.1 柜类的基本形式及柜体装配结构,柜类家具常见形状 柜体装配结构,家具结构设计,3.4.2 旁板与顶板（底板）接合,柜类的顶板，旁板及底板是形成柜箱体的主要板件，考虑到门板安装及箱框结构要求，厚度应15mm，它们之间的接合为固定接合，其接合方式有榫接合、钉接合、连接件接合等多种形式。,3.4.3 背板的装配结构,柜类家具的背板有两个作用，一是用于封闭柜体后面；二是增强柜体刚度，使柜体更加牢固，特别是对于拆装式柜类，这一点更明显。柜类背板目前常用材料为薄型人造板，如3mm或5mm中密度纤维板。3mm厚胶合板等。对于吊挂柜类，为了保证吊挂需要，许多厂家采用厚型人造板做背板。,3.4.4 搁板的安装结构,搁板用于柜体中部横向分割空间及支承柜内物品，其厚度根据物品重量选择，一般为1540mm，搁板安装在旁板之间，安装方式有固定和可调式两类。,3.4.5 柜脚架结构,脚架在家具中，是承载最大的部件。它不仅在静力负荷作用下需平稳地支撑整个家具，而且要求正常使用时具有足够的强度，并在遇到某种突如其来的动载荷冲击下也有一定的稳定性。亮脚 包脚 旁板落地式脚 装脚 塞脚 脚架与柜体底板间的连接,柜体的安装结构主要指顶板、旁板、底板之间的连接,搁板的安装结构搁板为水平放置在柜体内的板件，常用厚度为1625mm，分固定和活动两种。,背板的安装结构常用背板安装方法有裁口压条、嵌装、双裁口、预制木框等。,家具结构设计,3.4.6 抽屉结构,抽屉是家具的一个重要部件，柜、台、桌、床之类家具常设抽屉。,抽屉活轨的机械性，取决于抽屉活轨的合理性。抽屉活轨的结构选择，要与抽屉的负载联系起来考虑，并达到设计效果（1）插轨：此结构简单，但不宜载重，适用于小型抽屉活轨。（2）平面轨：此结构简单，通常以顺抽档来作轨道，宜用于载重的抽屉。（3）槽轨：此结构配合要严密，但载重能力不够大。槽轨也可以用塑料制成。（4）轮轨：此结构开启轻滑，但成本较高。很少在木家具上使用。,3.4.7 门页结构及接合方式,3.4.7.1 门板结构,（1）实木板结构：是用木板拼接或榫槽接合而成的。用天然木材纹理作装饰，结合结构简易，具有简朴的风味，它是最原始的门板结构。由于实木门板容易开裂，现代家具已不常使用。,（2）嵌板门结构：嵌板门结构工艺性甚强，丰富多彩的线型嵌板门，立体感强，是古典家具常用的装饰手段，适用于中、外古典式的高级家具。各种线条可参考家具表面装饰一章线型装饰一节。,抽屉的安装结构抽屉由屉面板、屉旁板、屉背板和屉底板构成,根据安装方式的不同，抽屉可分为平接式、沉入式、凸出式和覆盖式,抽屉的安装常采用托屉支撑式、吊屉式和滚轮滑倒式。,家具结构设计,（3）包镶门板结构 包镶结构门板，有双包镶和单包镶两类。在现代板式家具上，双包镶门板已被广泛应用，随着人造材料的开发，双包镶门板内衬料除木材外，可用多种材料来代替。如纸蜂窝、塑料蜂窝、塑料低发泡材，刨花板等等。双包镶结构不但用与门板部件，也用于板式家具的所有部件上。,（4）百叶门结构：百叶门具有遮挡视线的作用，它适用于厨房家具等需要通风的场合。,（5）铲板门结构：铲板门一般是为了让门芯可以替换，如玻璃、镜子、网纱等，铲板门在家具上应用广泛，常用在大衣柜的镜子门、书柜玻璃门、菜橱门等。,3.4.7.2 柜门安装结构,按门的安装结构特征和开闭形式可分为：开门、翻门、滑动门、卷门、内藏门、折叠门等形式。这些门各具特点，但都要求有合理的结构、较好的密闭性。同时，使用中应开关灵活，并具有足够的强度和刚度。,（1）开门的结构形式,家具结构设计,普通铰链的装配结构杯状暗铰链的装配结构及设计计算玻璃门铰链的装配结构开门上安装的铰链数量开门的尺寸,（2）翻门的接合方式,翻门是围绕水平轴线转动实现开合的门，又称翻板门、摇门。翻门能使垂直的门页转动到水平位置，打开时可以充分展示柜内空间，常用在多功能家具中，如可以利用打开的翻门作为陈设物品、梳妆或写字台面用。另外很多空芯结构的床头也采用翻门开合，可在床头内放置凉席等杂物。,翻门的结构形式与安装方法翻门的定位翻门的尺寸和铰链使用数量,（3）滑动门的接合方式,滑动门是指只能在水平滑道和导轨上左右滑动，而不能转动的门，又称趟门、移门、拉门、推门。,家具结构设计,滑动门的结构形式与安装方法滑动门的尺寸滑动门的材料,（4）卷门的接合方式,卷门是能沿着弧形轨道卷入柜体隐藏起来的帘状滑动门，又称百叶门或软门。卷门打开时，它的本身被置入柜体内部，不影响柜体前侧的使用空间又能使柜体全部敞开。采用这种封闭形式的家具具有朴素、整洁的正面。,卷门的结构形式与安装方法卷门的制作和安装要求,（5）内藏门的结构形式与安装方法,（6）折叠门的接合方式,折叠门的结构形式折叠门的安装方法折叠门安装的主要技术参数,门的安装结构（1）开门 接缝设计应保证右门先开,移门 移门轨道形式常见的有塑料、金属、硬阔叶材等。,家具结构设计,3.5 桌台类家具结构设计,桌台系凭倚性家具，按其用途来说主要有两大形式，一种是除提供辅助支撑平面外还有较强的贮物功能，如写字台、书桌、办公桌等；另一种是只提供辅助支撑平面的桌台，如餐桌、会谈桌、茶几、花几等。前一种的结构与柜类家具结构基本相同，后一种则与柜类家具有所不同，它主要由脚架及面板构成。,3.5.1 桌脚架结构,桌类家具脚，一般有脚架及装脚两种形式，前者四腿需先与望板接合成脚架，再将脚架与面板接合；后者的四腿则独立与桌面直接接合。,3.5.2 桌面的固定,桌类面板一般都低于视高，为保证其表面的美观，面板与脚架接合时，所有连接件都不应暴露在面板表面。其接合方式除偏心件、直角件等接合外，还有一些接合方式应用也很广。,脚架的安装结构脚架是由脚和望板构成的框架，用于支撑家具主体的部件。,
