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浅谈密度板家具的结构设计

发布日期:2015年3月27日       浏览:1481 次

近年来,由于木材价格的持续上涨,直接导致实木家具价格的攀升,在此形势下,直接催生出“密度板家具”(frame-boardtypefurniture,FBF)这一新型家具品类。密度板家具是介于板式家具和框式家具之间的一类家具总称。由于目前密度板家具还没有明确的定义,笔者结合市面上流行的“密度板家具”含义和木家具通用技术条件(GBIT3324-2008),暂且将密度板家具从广义和狭义上分别进行描述。广义的密度板家具可以理解为实木与木质人造板混合制作的一类家具。狭义的密度板家具,主要是指家具框架或主要受力构件采用实木或板木构件制作,而其他如侧板、底、顶、隔板等非受力及展示部位用木质人造板制作,并在外观上体现实木家具韵味的一类家具。而笔者所指的密度板家具更多的是一种狭义概念,其中,密度板家具中的“板”是泛指人造板,“木”则包括纯实木、集成材等…。
密度板

1密度板家具结构设计的总体特点与要求

木质家具结构主要有框架式和板式结构两种,而密度板家具更多的是将两种结构形式结合起来。框架式结构既可采用传统的整体式不可拆装的框架,又可利用现在的分体式可拆装的框架。在整体式不可拆装的密度板家具中,其结构主要是以榫接合的框架构件组成承重结构.其余的围合板件(一般为人造板)附设于框架之上以用于分隔和封闭空间。在分体式可拆装的密度板家具中,其框架嵌板构件或板木构件直接起到承重或分隔、封闭空间的作用,各构件之间的连接主要采用连接件接合。随着家具生产技术的发展,密度板家具结构也必须适应当前工业信息化潮流,以实现材料、结构、生产、运输、装配、回收的效益化和可持续发展。因而对密度板家具的结构设计提出了许多要求,不仅要稳定可靠,而且还需适应现代化的加工工艺,体现密度板家具的艺术美感。

密度板家具的出现是综合木材和木质人造板二者材料特性的直接结果。木材具有很好的纵向抗拉和抗压能力,纹理美观,尤其是其特殊的组织构造和黏弹性能,在密度板家具中适合制造线型纯实木构件或板木构件,易于采用榫卯结构,但由于存在各向异性问题,又不适宜做面型构件。而木质人造板显然克服了各向异性的缺陷,但由于生产过程中原材料自然结构的破坏,许多力学性能反被大幅削弱(如人造板的抗弯抗拉性能),因而不便使用榫卯结构,不宜制造线型受力构件;然而其幅面大,尺寸稳定性好,又对制造面型构件具有明显优势。因而在设计密度板家具结构时就应该充分考虑材料特性,优势互补,以满足力学强度要求,保证家具整体的稳定性。

不同材料、不同尺寸和不同接合方式的家具零部件,其加工方法存在很大的不同。为适应现代化的生产技术,密度板家具的结构设计在体现艺术美的同时必须综合考虑加工工艺的便利性。在同样加工条件下,密度板家具要优先采用拆装式、五金件接合的结构设计。以加工隔板或旁板为例,如果采用饰面板来制造,并采用五金件接合的结构方式,则其加工方法较简单,只需要经过开料一(铣型)一封边一钻孔一(开槽)一砂磨等主要工序,工时短,但造型较单调。而同样采用板木构件(如人造板胶压实木)、五金件接合,虽然工艺复杂些(主要多了胶压和铣型等工序),但造型丰富,能够体现实木家具的韵味,尤其是部分线型构件的运用,不仅增强了家具实木感,还对整个家具的造型多样性起着积极的作用。

2密度板家具结构设计

密度板家具的接合方式概括来说主要是包含榫接合、胶接合、连接件接合、钉及木螺钉接合等种类,不同的接合部位,其接合要求、特点各异(表1)。

2.1板材与板材的接合

密度板家具由于自身特性的使然,不仅要保持实木家具的韵味,又要尽量使用板式家具的结构,因而在板材与板材的接合上,就包含板材的拼厚和板材的连接件接合。板材的拼厚使用胶接合是比较理想,方便后续的铣型。但是有一点需要注意,铣型或进行雕刻的板材就目前而言,实木板材(包含实木板材拼板)和密度板是比较理想,铣型后的表面较光洁,雕刻的图案也较清晰,其余的人造板如刨花板、胶合板等则会存在一定的表面缺陷。板材与板材的接合形式主要包括T型和L型接合这两种,以五金连接件为主,并且绝大部分连接件接合是利用32mm系统来完成。它不仅考虑了旁板上的孔径及孔间距的关系,而且综合考虑了家具材料、结构、设备、生产工艺、五金配件、包装、运输、销售、使用终止等家具产品生命过程中的每一个因素。

2.2板材与实木的接合

密度板家具中板材与实木的接合存在线型和面型构件的接合,其中在线型构件中依据家具的使用部位,又存在圆榫接合、胶接合、镶嵌等不同方式。表2中列举了常见的板木线型构件。

为切实提高生产效率,密度板家具需要采用许多板木结合的面型结构构件,这些结构构件又主要可以分为两大类,一个是框嵌板形式的面型构件,另一个是覆面板形式的面型构件(图1、2、3)。一般而言,在实木框架(或集成材框架)内嵌入人造板、实木板或其他材料的板材均称之为框嵌板构件,笔者在此只讨论实木框架嵌入造板的构件。框嵌板构件中的人造板除了使用密度板外,刨花板、胶合板、秸秆板也比较常用。在方法上,框嵌板构件可以用槽榫法嵌板也可以用裁口法嵌板。槽榫法嵌板是在木框内侧开出槽沟,在装配框架的同时放入嵌板,一次性装配好。采用这种结构的嵌板牢固、外观平整,但不便于更换嵌板(图1)。裁口法嵌板是在木框内侧铣出阶梯槽,用成型的木条与木螺钉或圆钉等将嵌板固定于框架上。采用这种结构装配简单,易于更换嵌板(图2)。

密度板家具采用的覆面板结构主要包括三种类型:覆面木框空心板、覆面格状空心板和覆面蜂窝/波纹空心板(图3)。覆面木框空心板和覆面格状空心板结构非常类似,均是用实木做成框架,可加实木拉档,或人造板拉档,然后两边表面直接覆盖密度板或胶合板、刨花板,它们的厚度一般比较薄,从5mm到9mm不等。随着家具用人造板技术和胶黏剂技术的进步,人造板和胶黏剂的环保等性能得到进一步提升。在密度板家具中已经出现用纯人造板加胶合技术制成实木框嵌板外观的家具构件(见表2中的后二者),其内部木框架直接用一定厚度的人造板代替,同传统框嵌板结构相比更加快捷。并且该构件可以充分使用一次真空覆膜技术,隔绝有机挥发物的释放。

2.3实木与实木的接合

密度板家具的实木与实木接合与现代木家具近乎相同,关惠元教授已经在《现代实木家具结构》(见《家具》杂志,2007年第1期)中进行了深入的探讨。为适应现代化生产,实木与实木的接合也必须进行标准化、模块化、系列化改造。实木与实木就榫接合而言,应该首推便于机械化生产的圆形榫和椭圆形榫。如果采用分体式榫接合则密度板家具可以优先采用圆榫接合。在不久的将来,随着3D技术的全面应用,实木与实木之间的榫接合将由3D打印技术完成,那时将可能不存在榫接合这一说法。

2.4构件之间的接合

采用构件接合的家具与零件接合的家具相比较,前者的连接件数量和种类相对简化不少,装配方法更简单,也更加方便用户的现场组装。密度板家具的构件接合同样综合了框架式家具与板式家具的接合特点,并且采用连接件接合已经成为主流接合模式。通过借助多种连接件可以实现密度板家具的有效、快捷连接。

3密度板家具结构的标准化与模块化设计

密度板家具结构的标准化与模块化设计是家具设计的主流趋势,其目的主要是减少零部件的材料、加工和装配等过程中不必要的种类,以提高产品的质量和缩短交货期,进而降低家具的成本、提高生产效率。在实施结构标准化的时候首先要做的是简化结构。密度板家具中,由于大部分采用的是板式家具的结构形式,因而实施标准化首先就要对家具内部多样化进行简化和统一化处理。不仅要简化家具内部的品种和规格同时还要简化零部件的尺寸和工艺。而统一化就是尽量在多个或单个家具中将二个或多个规格的家具零部件规格合二为一,使统一化的零部件在众多产品中可以任意互换,以消除不必要的多样性,提高产品的生产效率。并借简化和统一化为基础,真正达到结构的通用化和系列化设计,也即将密度板家具的内部结构构件应用到不同家具种类时,能够任意互换,形成标准化的结构。然后再配合接口的标准化(如推行32mm系列接口或某一系列五金连接件标准接口),则密度板家具的标准化意义将更加凸显。

模块化设计不是针对某一个产品.而是面向整个产品系统,它是标准化设计的进一步延伸。密度板家具的模块化首先必须要对一定范围内的不同功能或近似功能,以及不同性能、不同规格的产品进行功能分析,设计出一系列的功能模块(如门板模块,抽屉模块,底座模块等),然后通过选择或组合这些模块或小范围修改产品参数来构成不同的家具产品。换言之,密度板家具的模块化设计主要包括两方面的工作:基本模块设计与接口设计。以衣柜密度板家具为例,其主要可以分为:顶一底板模块、搁板模块;门一背板模块;抽屉模块、旁一隔板模块等五组主要模块。但由于存在材料、接合方式、装饰工艺、尺寸造型等因素的差异,因而这些模块自身也是千变万化,但是通过对结构单元的相关性,以及产品结构布局和结构部件组成等进行分析可以得出一些主要的组合模块。如就抽屉而言,可以就尺寸,抽屉面板、抽屉框架、抽屉装饰工艺等精炼出十多种或二十多种模块,以高效地应用到衣柜、书柜、办公桌等家具中去。而接口是模块间的连接部分,它是模块组合的依据。如采用32mm标准接口或类似于展示货架的接口,其通用性和互换性就很强,可以大大提高家具产品族中新产品的开发效率。

4结论

结构设计是密度板家具的核心环节,其设计的优劣直接关系到产品的质量与生命。在讲求综合效益的今天,密度板家具除了要求力学强度可靠,外观具有艺术吸引力外,还要便于生产、加工、运输、装配以及维修。因而在设计密度板家具的结构时必须深入了解材料特性和工艺过程,对比分析其接合方式和接合部位的效益性,需求最佳的结构设计方案,以应对生产实际。同时还必须坚定不移地推行结构的标准化和模块化设计,以切实提高密度板家具的生产效率,降低生产成本,进而达到

药用成分:心材中含有安哥拉紫檀素、紫檀素、百里酚等。其心材具有止血止痒等作用,目前临床上主要用于治疗慢性萎缩性胃炎、冠心病等。

木材加工性质及利用:木材具光泽;新切面具香气;木材密度因产地不同差异很大;干缩甚小;耐腐、抗白蚁;径面因交错纹理,锯切易于产生戗茬而表面粗糙。用作高级家具、细木工、钢琴、电视机、收音机的外壳。旋切性能良好,旋切单板可用来作船舶和客车车厢内部装修。该树种产生的树瘤制作微薄木非常美丽,是高级家具和细木工的好材料。在现代居室内,摆上一两件紫檀家具,定会提升主人的文化品位,勾起怀古和时尚对话的遐想空间,起到画龙点睛之妙,其欣赏价值更胜于它的实用价值。

6结语

木材药用是木材利用的又一重要方面。笔者初步探讨了《本草纲目》中9种木材的地理分布、药用价值、木材加工性质及利用情况。随着木材研究的深入发展,木材的药用价值也将为大众所了解,这对增加木材的利用途径、提高木材附加值具有重要意义,并将对林业的可持续发展产生积极的推动作用。

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