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传统柜类家具柜门结构设计与生产实践

2019-8-10 09:49| 发布者: mgdaoju| 查看: 435| 评论: 0

摘要: 陈新义 刘文金 郝晓峰 孙德林 杨 元摘要:柜门集合了多种家具结构形式,包含攒边与抹头的结合、芯板与框架的结合以及横撑与芯板的结合等几种常见形式。芯板占据柜门整体面积的90%,芯板的稳定性决定了整个柜门的稳定 ...
陈新义 刘文金 郝晓峰 孙德林 杨 元
摘要: 柜门集合了多种家具结构形式,包含攒边与抹头的结合、芯板与框架的结合以及横撑与芯板的结合等几种常见形式。芯板占据柜门整体面积的90%,芯板的稳定性决定了整个柜门的稳定性,因此,科学合理的芯板结构及芯板与框架的结合形式至关重要。笔者以芯板结构及芯板与框架的结合形式为研究对象,探讨具有良好稳定性的整体柜门结构形式。并通过工艺实践,证明此种结构的合理性。

传统家具是中华民族的瑰宝,她代表了中国传统文化的精髓[1]。造型简练、结构严谨、工艺精湛及材质优等已然成为传统家具代名词[2]。柜类家具的形式美内涵及特殊的比例特征,吸引了众多学者对其造型及装饰的比例进行细致研究[3-5]。柜门集合了多种家具结构形式,包含攒边与抹头的榫卯结合、芯板与框架的榫槽结合以及横撑与芯板的穿带结合等几种常见形式。贵重木质资源的短缺,促使消费者及家具制造者开始选用易获得的木材作为“替代品”。略差的材性使得柜门在稳定性上稍有逊色,因此,科学合理的结构形式便至关重要。1 传统柜门结构特征传统柜门由两个攒边、两个抹头、一块芯板及一个或几个横撑组成。芯板是框架结构中的重要部件,且由于芯板变形导致的结构破坏成为柜门的主要破坏形式。而木材干缩湿胀是导致芯板变形的主要原因[6-8]。为此,笔者以芯板结构及芯板与框架的结合形式为研究对象,探讨具有良好稳定性的整体柜门结构形式。1.1 传统家具柜门芯板结构

1 龙凤榫-穿带拼宽形式
Fig.1 The assembling type of threading - Long Feng tenon传统家具柜门芯板一般由两块或几块薄板拼接而成。如图1所示,为“龙凤榫加穿带”的拼宽形式,即先将薄板的一个长边加工出银锭形长榫,再将与它相邻的薄板开出同样大小的榫口,胶拼完成后在板的背面开出一条榫口,用以穿嵌带有梯形长榫的木条。1.2 芯板与攒边、抹头的结合形式芯板与框架通过榫槽结合,如图2所示。考虑到芯板的吸湿润胀,在边部会留出2 mm的工艺槽,同时攒边上嵌槽的设计深度应预留出适当的伸缩空间,即:M=L+2L1,一般L1为2~3 mm。
图2 框式家具门结构
Fig.2 Framed-furniture structure2 柜门再设计硬木等优质木材资源的减少与消费者对实木家具的浓厚兴趣形成鲜明对比。纯实木家具价格相对较高,大大影响消费者的购买力。就用材而言,越来越朝着“平民化”方向发展,即易获得的木材成为首选。材质稍差的木材其稳定性虽不如硬木,但通过运用合理的结构形式能有效降低其变形概率。2.1 芯板结构设计交错复合实木板即采用三层交错复合技术压制而成的实木复合板[10],也称交错层积材(CLT),简称“交错板”,以其优良的稳定性在建筑及地板行业备受青睐,但在家具行业却较少使用。芯板的稳定性是整个柜门结构稳定的重要保障。实木拼板材料由多块同一尺寸的木材经胶接方式组合在一起,但不同板材可能来源于同一植株的不同位置,甚至来源于不同植株,因此其变异系数大,板材易出现翘曲变形等缺陷。交错层积材由三层3~6 mm厚的实木单板胶合而成。其中①与②层单板纹理方向一致,单板③的纹理方向与①、②呈90°,且材质可与①、②不同。结构详见图3。

3 交错层积材结构
Fig.3 The structure of cross-laminated timber (CLT)这种结构能够有效地保留木质材料的原有外观属性,且通过三层复合结构能有效改善木材稳定性。2.2 芯板与框架结构设计实际生产中,芯板往往与框架组装成为一个整体后再进行涂饰等后续加工。芯板在使用过程中受环境的影响会出现干缩变形现象,又由于存在漆膜的束缚,使得整体结构具有一定的稳定性。当漆膜束缚不足以满足芯板收缩力时,漆膜会出现撕裂等破坏形式,原本在嵌槽里面的芯板部分出现“露白”,影响整体美观性。如图4结构,攒边及抹头上原本封闭的嵌槽设计为开放式,芯板与框架结构分开进行涂饰等后续加工,只在装配时芯板才与框架结构组装成为一个整体。
图4 柜门结构
Fig.4 Cabinet door structure这种结构形式下,通过自攻螺丝4将贴条2与芯板3固定在攒边1上,具有可拆装特征。芯板各部位均能被涂饰,可避免因芯板收缩而出现“露白”缺陷。芯板与攒边的可活动结构有效地避免了因芯板的收缩或润胀而造成的攒边破坏,且在装配中减少了胶黏剂的使用,提高了产品的使用寿命及环保性能。3 新结构形式的柜门生产工艺实践以一款传统衣柜的柜门为实践对象,其基本尺寸及特征如图5所示,基材为梓木。具体的设计与制造实践过程如下。
图5 柜门尺寸及结构特征
Fig.5 Cabinet door size and structure characteristics3.1 标准化交错层积材(CLT)的制造交错层积材具有尺寸标准化及灵活性特征,可以标准人造板幅面尺寸(2 440 mm×1 220 mm)为基准制成标准化板材备用,然后根据零件尺寸裁切下料,亦可根据实际零件的尺寸进行定制。该实践过程中的交错层积材为根据柜门芯板尺寸的定制产品,芯板尺寸为1 530 mm×260 mm×20 mm。1)选材。选取表面纹理通直、无缺陷的干燥梓木锯材,厚度为40~60 mm,自然长、自然宽。2)备料。锯材经四面刨加工基准面,横截为1 550 mm长的毛料备用。取毛料经多片锯加工,制成长度为1 550 mm,宽度为35~55 mm,厚度为5~8 mm的木条。3)表板及芯板制备。取8mm厚木条,窄面涂饰黄胶(单组份氯丁乙烯橡胶)、组坯,完成后置于拼板机上加压,3~5 h后卸压,陈放2 h左右双面砂光至7mm备用。4)复合。取厚度均为7 mm的表板2块、芯板1块,在表板单面均匀涂胶(黄胶),涂胶量为250 g/m2,板坯置于压机上设置压力为0.3 MPa,处理时间为2 h,卸压后静置2 h后便可得到复合板材。5)修边。用推台锯或CNC对胶合制成的复合板作边部处理,制成净料尺寸为1 530 mm×260 mm×20 mm的板材备用。6)芯板制备。根据产品柜门芯板与框架的榫槽结合要求,芯板四周需经铣削加工。芯板结构及具体尺寸如图6所示。
图6 芯板结构及尺寸
Fig.6 Core board structure and size需要说明的是:层积材中间芯层板的材质可与上下表板一致,亦可为材质稍差的其他材料,这样可以很好地综合利用木质资源。该实践案例中三层板材的材质一样,均为梓木单板。3.2 开放式结构框架的制作1)选材、备料。取纹理通直干燥锯材,经横截、刨光及精切等工序,制备符合图6尺寸要求的攒边、抹头备用。2)铣型。图7所示为攒边及抹头截面放大尺寸图。依图纸加工零件。
图7 攒边及抹头截面特征
Fig.7 The sectional feature of lace and head3)贴条制备。依生产企业实际情况及产品的使用地差别,可以适当地改变贴条的基本截面尺寸。该案例中贴条截面尺寸均为9.5 mm×9.5 mm,长度按实际情况而定。贴条的制备可以实现标准化生产,以一固定长度,批量加工备用,而后根据产品尺寸进行横截。4)涂饰。按产品具体技术要求进行涂饰。3.3 柜门组装木质家具生产过程中,试装步骤必不可少,尤其是实木家具生产。该实践案例中柜门的试装分为三个步骤:一是组框,即将攒边和抹头拼装为一个整体;二是将横撑与芯板组装为一个整体;三是将芯板嵌入框架,用压条将芯板与框架固定在一起。细小问题可以通过试装环节进行补救,且能够发现生产中的问题,及时做出调整,避免更大的损失。在产品试装,并检验合格后将柜门分为框架、芯板与横撑、贴条三个部分进行组装并涂饰。涂饰并检验合格后便可进行组装打包。4 结论以传统柜类家具柜门为研究对象,探讨在优质木质资源缺乏的当下,实木柜门制造的新结构形式。并以一款柜门为实践对象,以湖南常见的梓木为基材进行生产实践。1)使用交错层积材,在保证产品外观属性的前提下,使芯板的稳定性得到很大改善。2)层积材在使用中可以标准尺寸人造板为基准,制成成板备用,亦可直接根据产品尺寸要求进行定制。3)对传统柜门结构进行重新设计,将其分解为三个部分:框架、芯板及贴条。4)通过工艺实践验证,此结构合理可行。基金项目:中南林业科技大学校青年基金“明式家具柜门再设计研究(2015QY003)”,国家林业公益性行业科研专项“梓木增重改良与实木家具制造关键技术研究(201204712)”陈新义,实验员,中南林业科技大学家具与艺术设计学院,

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