實木桌椅拆裝式結構分析與創新實踐

吳雙雙，徐 偉.2，詹先旭

(1.南京林業大學家居與工業設計學院，江蘇南京 210037；

2.南京林業大學智庫林業產業發展中心，江蘇南京 210037；3.德華兔寶寶裝飾新材股份有限公司，浙江德清 313200）

隨著電子商務的蓬勃發展，家具也逐漸成為了消費者網上購物的對象之一，但目前市面上傳統實木家具多采用簡化的榫卯結構或直接使用螺絲實現可拆裝結構，存在安裝過程枯燥、耗費時間等問題。同時隨著消費者綠色環保消費心理日益提升[1]，盡可能少使用膠黏劑的使用也是實木家具的發展趨勢。基于此，對實木桌椅中的可拆裝結構進行調研，分析拆裝結構的發展趨勢，筆者提出一種具有力學性能穩定、快速裝配、不使用膠黏劑、扁平化包裝等特點的桌椅類可拆裝結構設計，以期為實木桌椅的可拆裝設計提供一定的參考。

1 實木桌椅中的可拆裝結構

可拆裝家具指的是通過不同的連接件或插接結構將各個零部件進行組裝、實現多次拆裝的家具，以板式柜類家最具代表性，通過將柜體分解成幾個主要單元，完成各主要部件之間的連接即可實現家具整體的安裝[2]。以板式柜類家具拆裝思路對實木桌椅進行節點分析，梳理現有實木桌椅中可拆裝結構的主要類型。

實木桌椅是實木家具的重要組成部分之一，與人們的日常生活密切相關。實木桌的主要組成部分有面板、桌腿、橫撐等，實木椅的主要組成部分為靠背、座面、椅腿、橫撐等，部件之間的連接關系主要有面（座）板和腿部構件、腿部構件和橫撐、靠背和座面等，其中腿部構件和橫撐是主要力學支撐點，對其可拆裝結構的力學穩定性要求更高。

1.1 五金件連接

五金件連接是實木家具實現可拆裝的有效手段[3]，依托于不同形式的五金件，可以實現上述幾個連接關系的安裝。目前實木桌椅中較常見的連接形式有：①在實木部件表面開圓形小孔，使用自攻螺絲完成組裝；②使用二合一、三合一連接件；③直接將連接件與實木部件連接。

以宜家產品為例，如圖1所示的“拉克邊桌”，僅僅使用4個雙頭自攻螺栓通過旋轉就可實現實木桌的組裝，但存在著多次拆裝后，對椅腿部件造成破壞，握釘力下降，導致家具穩定性下降，同時也存在安裝耗時較長、組裝費力等問題；而另一款“莫比恩長桌”則通過22個六角螺釘、8個凹端緊固件和4組二合一連接件實現了實木桌的組裝，二合一連接件相對尖端雙頭螺栓對木材的破壞較小，一定程度上能夠延長實木桌的拆裝壽命，如圖2所示。而在實木椅方面，其拆裝結構也多采用五金件連接，如圖3所示的Shuter旗下的一款小凳，通過在面板底部設置螺母，在金屬椅腿端部設置螺紋，對木材不造成破壞，實現多次拆裝并有效延長了使用壽命，同時座面形狀可以進行個性化定制。

圖1 拉克邊桌

圖2 莫比恩桌子

圖3 樹德g小凳

圖4 夾頭榫連接件

1.2 改良榫卯連接

榫卯結構是我國傳統造物的獨特制作工藝，也是中國傳統家具的精髓所在。一方面受到傳統手工造物到工業化生產、智能制造現代化變革的影響，另一方面受到弘揚中國傳統文化、增加民族認同感的文化需求，榫卯的設計與改良在現代家具設計中是重要的組成部分之一。傳統榫卯結構中存在大量具有良好拆裝性能的結構，面（座）板和腿部構件之間的連接，為F型接合，多采用改良型抱肩榫、棕角榫[4]和新生的壓條榫、栓榫等；腿部構件和橫撐，一般為T型結構，目前多采用各種形式的格肩榫[5]；在幅面較大的實木部件，如面板等會采用改良型燕尾榫、插條榫等[6]；而在力學要求相對較弱的部位，如實木椅背和座面的接合，也會采用圓榫連接。但由于榫頭和榫眼的配合對力學穩定性有很大的影響，對加工精度要求較高，因此，目前還是多采用榫結構配合膠黏劑使用，未進行大批量的可拆卸性家具生產實踐。

在相關理論研究中，王安正[7]、馬婧[8]等均提到了“魯班鎖”這一經典可拆裝榫卯結構，其中，王安正基于“魯班鎖”結構分析，得出通過榫接合、楔銷鎖定可實現實木家具的可拆卸，并指出傳統家具為了美觀而隱藏楔銷部件，才降低了可拆裝性；馬婧則通過魯班鎖的凹凸咬合進行了椅腿和橫撐的節點連接設計。董華君[9]等通過基于夾頭榫的工作原理利用黃銅代替木材設計了一個面板和腿部構件的連接金屬件，實現了家具的可拆卸和定制化設計，其連接件結構如圖4所示。

綜上所述，目前家具可拆裝結構的形式主要是五金件連接和改良榫卯連接，其中五金件連接較榫卯連接操作更為便利、對加工精度要求也較低。但五金件連接也同樣存在著選擇成本相對較低的連接件會產生實木部件的不可逆損傷、安裝時間過長影響用戶安裝體驗等問題。因此，設計磨損小、操作簡單、耗時短的拆裝連接件對于實現實木桌椅的可拆裝至關重要。

2 實木桌椅可拆裝結構的設計要求

2.1 力學穩定性

安全性是家具設計最根本、最原始的目的，是批判其可拆裝性好壞的首要標準[10]。而基于對實木桌椅中可拆裝結構的分析，無論是五金連接件還是改良榫卯連接，其實現可拆裝的方法都是基于對連接節點的研究，因此，對主要受力節點連接方式提出力學穩定性的要求。同時避免造成資源的浪費，借助有限元分析等方法針對新的連接件或改良榫卯結構進行理論分析和進一步的優化改良[11]。

2.2 操作便利性

操作的便利性體現在拆裝形式、裝配時間等方面。銷售模式的變化，家具安裝從最初的專業安裝人員到用戶自主安裝，一方面缺少專業工具的配備，另一方面缺少安裝知識，因此拆裝形式應當簡單明了，盡量采用無工具安裝[12]。此外，據相關研究數據表明，用戶對于柜類安裝的可接受范圍是30分鐘內，超過2小時以上的安裝時間會讓人產生不愉悅[7]，而實木桌椅連接節點更少，因此高效的安裝速度也是操作便利性的具體要求之一。

2.3 資源節約性

可拆裝家具的出現是為了解決家具在運輸過程中包裝成本高昂的問題，包含綠色環保的設計內涵，是其環境屬性的重要體現。另一方面，引入標準化、模塊化的設計理念，彌補目前可拆裝結構中拆裝壽命短的問題，實現通過更換產品零部件或連接件實現產品的可持續使用[13]。

3 拆裝結構創新實踐

為避免使用釘和膠黏劑的使用，更符合綠色環保潮流和響應家具網絡化、分散化銷售的特點，筆者提出一種基于自鎖式榫卯機理的五金連接件，通過與面板相配合，實現實木桌椅的拆裝。

3.1 具體說明

本拆裝結構主要構件為腿部構件、面板、金屬連接件，以拆裝結構在實木椅中的應用進行說明，如圖5所示。通過金屬自鎖連接件固定腿部構件，并通過榫卯結構連接面（座）板和腿部構件，形成各部件互鎖關系，實現實木桌椅的固定，具有力學性能穩定、快速裝配、不使用膠黏劑、便于扁平化包裝運輸、綠色環保等特點。

圖5 拆裝結構用于實木椅示意圖

圖6 椅腿細節圖

圖7 金屬連接件

圖8 裝配示意圖

實木椅腿上端設有榫頭，側面設有榫槽，該榫槽底部設有貫通椅腿的圓形通孔，考慮機械化加工的便利性，榫槽設置為橢圓型槽，榫頭設置為橢圓榫，如圖6所示。面板設有貫通式榫眼，與實木椅腿上端榫頭插接配合，榫頭長度和面板厚度一致，保證配合后不會凸起，影響坐感。同時在進一步的設計中，面板和腿部構件可以采用顏色不同的木材，形成撞色，出頭榫接合也起到美化的作用。

金屬連接件為核心部件，包括金屬橫撐、操作桿和轉軸連接件，用于代替傳統實木橫撐進行力學支撐和起到連接實木椅腿部件的作用。如圖7所示，操作桿為半圓柱型金屬件，下端兩側設有L型開槽，與轉軸連接件進行配合。金屬橫撐為中空的圓柱形金屬管材，其長度可視面板所設榫眼的關系進行調節，因此也可應用于幅面更大的桌面部件，體現了模塊化、定制化的設計理念。其中，規定包含操作桿的端口尺寸略小于圓形通孔的尺寸以保證金屬連接件可以順利通過圓形通孔，在工作中，金屬連接件對腿部結構中直接接觸的圓形通孔未造成使用損耗，大大延長了可拆裝次數和生命周期。同時金屬橫撐選擇圓柱形，有利于操作桿的旋轉與嵌套。

3.2 裝配方式

如上圖8所示，金屬連接件中的轉軸連接件H固定連接于金屬橫撐G的兩端，操作桿I下端J-L型開槽，是用于配合轉軸連接件H旋轉和固定。轉軸連接件H在L型開槽J內旋轉90度，再通過L型槽折點向上滑動，最終使操作桿I與金屬橫檔G呈T型，使相對的實木椅腿構件組成“門”形部件，同時金屬橫撐的使用加強了座椅整體的穩定性，最后配合面板的貫通榫眼完成三個部件的互鎖，裝配過程如圖8所示。拆裝時，只需要分離面板和腿部構件，再滑動和旋轉操作桿，從圓形通孔中取出金屬連接件即可，操作簡單，快捷便利。

4 結語

借鑒板式家具成熟的拆裝理論，提出從連接節點對當前實木桌椅拆裝結構中的常見節點連接類型進行分析，得出目前實木桌椅拆裝方法在延續性、操作性等方面的不足，總結力學穩定性、操作便利性和資源節約性三方面的設計要求，基于三個設計要求提出一種結合五金件連接和榫卯連接的拆裝結構，以期為實木桌椅的拆裝結構提供一定的設計思路，同時后期可通過虛擬仿真等方法進行力學分析，驗證其力學穩定性，從材料和結構等方面進行進一步優化設計。

（責任編輯：吉 湘）