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拆装式实木桌几的榫卯结构创新设计实践

发布者: 顺畅 | 发布时间: 2020-1-11 15:12| 查看数: 95| 评论数: 0|帖子模式

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拆装式实木桌几的榫卯结构创新设计实践
■杨 雪1 徐 伟2 Yang Xue1 & Xu Wei2
(1.2.南京林业大学家居与工业设计学院,江苏南京 210037)
摘 要:近几年,家具产品的线上销售成为一种新的市场趋势,拆装式家具由于其方便运输和可快速安装与拆卸的特点受到家具企业和消费者的青睐,正处于快速发展阶段。传统的榫卯结构除了具有良好的力学性能外,也可进行多次拆装。本文通过拆装式家具和传统榫卯结构进行特征分析,指出传统榫卯结构应用在现代化家具中的局限性。同时,对将榫卯结构应用在现代拆装式家具中作出初步探索和初步设计实践,希望能够对传统榫卯结构的现代化应用提供一种新的思路。
关键词:拆装式家具;传统榫卯;结构创新;设计实践

[size=1em]在“互联网+”的大背景下,全球电子商务和物流运输的发展日趋成熟,传统的家具销售模式受到极大冲击。越来越多的用户倾向于通过网络平台订购家具,相比于在实体店购买家具,网购家具的明显优势在于家具产品的选择空间大,耗费的时间成本低。为了应对新的市场趋势,家具企业必须在产品的造型,结构和包装上作出对应的改变以压缩生产成本,提高利润空间。

1 拆装式家具的特性

[size=1em]拆装式家具是指运用插接结构或者多种金属连接件进行零部件连接和组装的家具,具有可以反复拆卸和装配的特性[1-2]。拆装式家具最初兴起于欧美国家,一定程度上体现了他们对简洁和方便生活的追求。近来,随着我国家具市场的发展和消费者生活观念的转变,多种对可拆装式家具的探索和解决方案在市场上大行其道。市场上的拆装式家具一般以板式家具为主,以通用化,标准化,系统化为设计的第一要素[3]。

[size=1em]拆装式家具的流行体现了传统家具设计思维的转变。家具设计与制造模式经历了多个阶段的变革,从工匠现场手工打造到少规格大批量生产再到如今的多品种小批量生产,家具逐渐往个性化,定制化的方向发展。与传统家具相比,拆装式家具在设计、生产、包装、销售和安装等各个环节都有明显的优点。由从设计的角度,拆装式家具以模块化的思维指导设计,对零部件的规格尺寸和数量有严格要求;从生产的角度,拆装式家具将零部件进行精剪,既提高了加工效率,又缩减了生产成本。从包装的角度,拆装式家具可以做到零部件完全或部分拆卸,便于平板化运输,节约贮存空间。从销售的角度,拆装式家具可以满足有特殊要求的人群或场所,例如居住空间不够的租房人群或临时性活动场所,在线上和线下都有很好的市场前景。从安装的角度,拆装式家具便于反复拆卸和安装,且对安装人员的专业度要求较低。大部分拆装式家具主要以五金连接件如三合一偏心连接件,二合一连接件和圆棒榫为拆装基础进行设计和生产。

2 传统榫卯结构的特征分析

[size=1em]榫卯结构主要是用两个或两个以上的凹凸部件之间的摩擦力与相互配合从而把家具的各个部件连接成一个整体。中国传统家具中常用的榫卯结构种类繁多,例如银锭榫、楔钉榫、栓榫、抱肩榫、鲁班锁等[4],这些榫卯结构在中国传统建筑、家具等领域都有广泛的应用,代表了我国古代手工艺人高超的技术水平。

2.1 传统榫卯结构的优点

[size=1em]榫卯结构是一种中国传统家具的连接方式,以榫卯为主要连接方式的家具不但结构稳固,而且无需施胶,十分环保,符合当代绿色设计的要求。在五金连接件稀缺和制胶工艺难度大的古代,榫卯结构无疑是工匠制作家具时优先考虑的各部位连接方式。榫卯结构在设计之初,就优先考虑计算了木材之间的相互应力,并根据具体的结构需要采取过盈配合,间隙配合等配合方式。

[size=1em]据不完全统计,明清时代所使用的榫卯结构已经多达数百种,其中常用结构包括木框嵌板结构,实木拼接结构,木框架结构等[5]。这些榫卯结构使用了面面接合、线面接合、线线接合、线点接合等多种接合形式以满足不同家具不同部位的特殊结构要求[6]。作为一种利用木材本身特性的自然接合方式,榫卯结构集实用性与美观性于一身,具备很多其它的连接方式所没有的优势。借助榫卯结构各部件本身的摩擦和咬合,家具的各部位可实现二维以及三维之间的紧密接合。

2.2 传统榫卯结构在现代家具应用中的局限性

[size=1em]传统榫卯结构具有多种不同的结构,可满足于多种不同种类家具的应用。然而,现代家具很少甚至几乎不使用榫卯结构作为家具的连接方式,主要原因在于榫卯结构不满足于现代机械化加工的要求。首先,很多榫卯结构为了使结构更加稳固,零部件众多且十分复杂,例如粽角榫、楔钉榫等,常常出现45°倾斜的端面,机械化加工难度大,难以一次成型或两次成型,生产成本投入过高[7]。其次,榫卯结构对各个零部件的规格尺寸精度要求很高,尺寸上的细微差距往往对整个家具结构的牢固性有很大影响。最后,榫卯结构在构成上偏向于传统家具,无法直接应用在现代家具设计中,往往要经过再设计,与胶接合、五金件接合等现代家具的连接方式来说优势不明显。

[size=1em]限制传统榫卯结构在现代家具中应用的除了机械化加工水平,生产成本的因素之外,还有很多其他因素。例如,榫卯结构往往需要胶的配合才能达到良好的接合效果,而整体式家具对运输空间要求很大,无法做到平板化包装和运输,不符合现代物流运输理念。很多设计师为了将传统的榫卯结构应用到现代家具的结构设计中而生搬硬套,往往难以最大化程度发挥出榫卯结构的优点。

[size=0.8em]■图1 实木方桌尺寸图

[size=0.8em]■图2 面板

[size=0.8em]■图3 十字型腿部构件

[size=0.8em]■图4 横枨及圆柱形构件

[size=0.8em]■图5 横枨与圆柱形构件接合示意图

[size=0.8em]■图6 十字型腿部构件与横枨安装示意图

2.3 传统榫卯结构在现代家具应用中的重要意义

[size=1em]随着人们对传统文化的传承和发扬意识日益觉醒,很多家具设计师甚至家具企业逐渐意识到将传统榫卯结构应用在现代家具中的重要性。实际上,传统家具的榫卯结构确实有诸多值得现代家具借鉴之处,例如明代已经有工匠在设计与打造家具利用榫卯将家具的整体与部分进行和谐统一,并实现了家具的随时组装与拆卸,既能满足使用者的日常需求,也为使用者提供一种方便的搬运方式。可快速拆装的榫卯结构不但在生产和使用环节具有明显优势,而且报废之后的家具各部件仍然可以进行回收再利用[8]。将榫卯结构代替五金连接件成为拆装式家具的主要连接方式不但可以更好地利用榫卯结构的优势,也是一种将传统文化与现代生产相结合的探索。传统榫卯结构现代化应该遵循一定的原则,例如选取榫卯结构的种类时应考虑到现代家具的外观与结构需求,最大程度地实现机械化与自动化加工,各部件之间装配与拆卸快捷,接合强度满足实际使用需求等[9]。

3 拆装式实木家具榫卯结构创新设计

[size=1em]在进行实木家具的榫卯结构的设计研究时,必须遵循并实施缩小体积、规范结构、合理工艺、装配快捷、节约成本等基本原则[10]。为了将传统的榫卯结构更好地应用在现代家具上,在设计之初必须考虑到每个部件之间的具体连接方式、机械加工效率以及后续的运输与装配问题。简易的拆装形式、合理的模块设计和明晰的装配说明对拆装式实木家具榫卯结构创新设计来说是必不可少的[11]。

3.1 结构的拆分方法

[size=1em]现代家具有多种拆装方式,比如上下拆分法、左右拆分法、前后拆分法、整体拆分法和部分拆分法等[12]。具体采用何种拆装方式不是一成不变的,而是由产品的造型和结构要求决定的。通常来说,桌几类家具采用上下拆分法,椅类家具采用左右拆分法,前后结构复杂的桌几类家具采用前后拆分法。为了更好地解决产品的包装和运输问题,很多产品甚至会运用多种拆装方式[13]。

[size=1em](图1所示)的案例是一款长度为800毫米,宽度为750毫米,高度为700毫米的可拆装榫卯结构实木方桌。此款实木方桌采用上下拆分法和部分拆分法相结合的拆装方式,由一块面板、两个十字型腿部构件、一根横枨和两个圆柱形构件组成。

3.2 各部件的特征与安装方法

[size=1em](图2所示)面板的四角分别设有一个方形榫槽,(图3所示)两个十字型腿部构件中心分别设有一个贯通榫眼,(图4所示)横枨的两端分别设有螺旋形榫槽,圆柱形构件内设有螺旋形榫槽。横枨两端穿过两个十字型腿部构件中心贯通榫眼,与两个内设螺旋形榫槽的圆柱形构件进行旋转接合固定,两个十字型腿部构件的顶部设有榫头,四个榫头分别插入面板四角方形榫槽内。贯通榫眼为圆柱形榫眼,榫眼的厚度和十字型腿部构件的厚度相等;横枨为圆柱形横枨,半径与圆柱形榫眼半径相等。圆柱形构件内径与横枨两端螺旋形榫槽直径相等,外径大于贯通榫眼直径。

[size=1em]两条十字型腿部构件的结构完全一样,可以左右互换,具有通用性。十字型腿部构件中的榫头6、7和13、14可以分别插进榫槽2、3或者榫槽4、5中,10、17是一个贯通的圆柱形榫眼,榫眼的厚度和十字型腿部构件的厚度相等,其中8与9、11与12、15与16、18与19之间的角度都是80°。十字型腿部是整个方桌的支撑结构,具有良好的力学强度和承载能力,整个结构牢固不易倒,安全可靠。

[size=1em]圆柱形横枨的半径与贯通的圆柱形榫眼10、17相等,并且两端21、22是螺旋形榫槽,23、24是内径与10、17相等、外径显然大于10、17的圆柱形构件,内有螺旋形榫槽。如图5所示圆柱形构件采用旋转的方式与横枨两端的螺旋形榫槽进行快速旋转接合固定,主要依赖木材本身的应力而不需要施胶,绿色环保且结构稳固,能够达到良好的固定效果(图5)。

[size=1em](图6所示)为十字型腿部构件与圆柱形横枨的安装示意图,先将横枨20插入其中一个十字型腿的榫眼10中,然后再将圆柱形构件23与横枨20的螺旋形榫槽21进行旋转接合,然后插到另一个十字型腿的榫眼17中,再将圆柱形构件24与横枨20的螺旋形榫槽22进行旋转接合,最后将四个长方形榫头6、7、13、14分别插入十字型腿部构架的长方形榫眼就可实现整个实木方桌的安装。

4 结语

[size=1em]中国传统家具的榫卯结构具有可快速拆卸与安装的特性,十分符合当前拆装式家具需求日益扩大的市场现状。可拆装家具易于实现结构的标准化,将榫卯结构应用到现代家具中来有利于节约从设计到生产到运输再到安装等各环节的成本。可拆装榫卯结构能够简化生产工艺,具有互换性的零部件便于更换,可以延长家具的使用寿命。虽然现代家具的材料与生产工艺都发生一定变化,但传统榫卯结构的可拆卸原理始终值得拆装式家具借鉴与参考。

[size=1em]参考文献:

[size=1em][1]李永斌,陈婷.互联网背景下可拆装榫卯结构创新设计研究[J].包装工程,2017,38(22):212-216.

[size=1em][2]许俊.可拆装家具的拆装标准化研究[J].标准科学,2015(08):35-38+50.

[size=1em][3]董华君,李衡.中国传统家具榫卯结构的优化设计研究[J].家具与室内装饰,2018(05):16-17.

[size=1em][4]王硕,吴智慧.基于拆装式结构的实木家具契合榫接合方式分析[J].林产工业,2016,43(04):28-31+39.

[size=1em][5]朱云,申黎明.面向用户装配的实木家具榫卯结构设计[J].林业工程学报,2018,3(03):142-148.

[size=1em][6]冉兴娟.榫卯结构在当代设计中的新风尚[J].汉字文化,2018(21):109+122.

[size=1em][7]董华君,沈隽.家具榫卯结构的现代化改良设计[J].林产工业,2019,46(01):53-56.

[size=1em][8]许雅萌,董华君,王宝成.传统榫卯结构发展中存在的问题研究[J].家具与室内装饰,2018(07):60-61.

[size=1em][9]关惠元.现代家具结构讲座第三讲:传统实木家具结构及结构的现代化[J].家具,2007(03):48-53.

[size=1em][10]丁香清,关惠元,黄琼涛,等.现代桌几类实木家具拆装结构设计[J].家具与室内装饰,2013(09):80-83.

[size=1em][11]王安正,关惠元.基于传统榫卯结构的家具可拆卸性设计研究[J].家具,2017,38(06):49-53.

[size=1em][12]关惠元.现代家具结构讲座第二讲:现代实木家具结构——局部结构与整体结构[J].家具,2007(02):45-51.

[size=1em][13]杜超群,王起富,曾勇,谭勋桃,刘星,许业洲.湖北省杉木栽培区划及气候特征研究[J].中南林业科技大学学报,2019,39(04):5-10.


[size=1.8em]Innovative Design of Mortise and Tenon Joint Structure of Disassembled Solid Wood Table

[size=1em]Abstract: In recent years, the on-line sale of furniture products has become a new market trend. Disassembled furniture has been favored by furniture enterprises and consumers because of its convenient transportation, rapid installation and disassembly, and it is in a rapid development stage. The traditional mortise-tenon structure not only has good mechanical properties, but also can be dismantled and assembled many times. This paper analyzes the characteristics of disassembled furniture and traditional mortise-tenon structure, and points out the limitation of applying traditional mortise-tenon structure to modern furniture. At the same time, the application of mortise-tenon structure in modern disassembly furniture is explored and designed, and it is hoped that it can provide a new way of thinking for the modern application of traditional mortise-tenon structure.

[size=1em]Key words: Disassembled furniture; Traditional mortise and tenon; Structural innovation; Design practice


[size=1em]DOI: 10.16771/j.cn43-1247/ts.2019.07.008

[size=1em]中图分类号:TS664.03

[size=1em]文献标识码:A

[size=1em]文章编号:1006-8260(2019)07-0030-02

[size=1em]基金项目:中国学位与研究生教育学会农林学科工作委员项目(2019-NLZX-ZD17);宜华生活研究院资助项目(YH-NL-201802)

[size=1em]作者简介:杨雪(1995-),女,硕士研究生,研究方向:家具设计与工程,E-mail:1289155055@qq.com

[size=1em]通讯作者:徐伟(1975-),男,博士,教授,研究方向:家具设计与工程,E-mail:xuwei@njfu.edu.cn

[size=1em]引文格式:杨雪,徐伟.拆装式实木桌几的榫卯结构创新设计实践[J].家具与室内装饰,2019,(07):30-31.

[size=1em]YANG Xue , XU Wei . Innovative Design of Mortise and Tenon Joint Structure of Disassembled Solid Wood Table[J]. Furniture & Interior Design , 2019,(07):30-31.



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