木制抽屜結構工藝與質量控制分析

■魏文超，楊麗娜，魏新莉

(1.深圳家具研究開發院，廣東深圳 518000；2.深圳市賽德檢測技術有限公司，廣東深圳 518000；3.中南林業科技大學材料科學與工程學院，湖南長沙 410004）

木制抽屜是木制家具實現儲藏功能的重要部分，是儲藏類家具的重要組成部件，廣泛使用在柜、臺、桌、等家具產品上。抽屜在使用過程中，不僅要承擔一定的儲物重力，還要經歷反復的拉伸與收縮，因此對木制抽屜的結構與安裝具有很高的強度要求，對其進行質量檢測也顯得尤為必要。標準力學性能試驗通過模仿或還原家具的使用過程，檢驗家具各部件的受力狀況，據此對家具的生產質量提出要求，保障家具的使用安全。現行國家標準對家具中的抽屜部件也提出具體要求，其質量也要通過力學標準試驗測試結果衡定。

1 木制抽屜的結構與安裝

1.1 木制抽屜的結構

結構承擔著產品造型的連接點，功能的實現點，于木制抽屜而言，結構是決定其強度的主要因素[1]。常見的木制抽屜形式有兩種，一種由面板、左右兩塊側板、背板及底板共五塊板組成，一種在抽屜在面板前還有一塊前板，由六塊板組成。各板件之間的接合方式多樣，傳統框式結構的抽屜大多采用直角榫或燕尾榫接合，人造板結構則多采用偏心連接件加圓榫連接[2]。部件與部件之間的接合方式根據功能、位置、材料的差異也會有不同的接合方式，常見的木制抽屜結構形式有以下幾種：

（1）以偏心連接件為主的接合方式。面板與兩側板之間采用偏心連接件連接，厚度大于14mm的板件均可采用φ10或者φ12的偏心連接件[3]。背板與兩側板之間采用自攻螺絲連接。底板或直接釘在其他板件上或采用插槽的方式連接，即在面板、兩側板、背板的相同高度位置開槽，將底板插入槽中[4]。這類連接方式主要用于人造板抽屜，是板式家具中最常見的接合方式，連接牢固，穩定性強，可實現抽屜結構全拆裝（圖1）。偏心連接件的規格和種類非常豐富，連接桿也有多種連接方式，能滿足多種板件和角度的連接需求[5]。

■圖1 偏心連接件接合的抽屜

（2）燕尾榫或直角榫加膠接合。面板、背板與兩側板均采用榫連接，涂膠后裝成抽屜，底板采用插槽的方式連接。此連接方式主要用于實木家具抽屜部件，連接強度高、穩定性強，外形美觀，但不可反復拆裝[6]（圖2）。

■圖2 榫接合抽屜

（3）螺釘與氣釘接合。面板、背板及兩側板采用螺釘連接。底板與其余板件通過氣釘連接，或抽屜所有板件均采用氣釘進行連接。釘接合的穩定性與強度較差，外觀通常會留下釘孔，有些工廠會通過上漆和貼仿木紋貼紙遮擋，此種連接方式不可重復拆裝。

1.2 木制抽屜的安裝

由于抽屜是附屬于柜體且在柜體上滑動，所以除了抽屜本身的結構強度，還應當考慮抽屜與柜體的連接[7]。木制家具中抽屜與柜體的連接方式主要分為木導軌懸掛式、五金導軌托底式以及五金導軌懸掛式。

1.2.1 木導軌懸掛式

木導軌一般用于實木框架式家具中。抽屜與柜體通過木條插嵌連接，即在柜體旁板內側裝小木方條，多采用螺釘或氣釘固定，抽屜左右兩板外側開槽，在木方條上進行左右滑動。木方條和凹槽根據工藝可采用單槽，也可采用雙槽。此連接方式受力均勻，但木方條與柜體由于采用釘接合，頻繁的拉伸滑動會使木方逐漸下沉從而出現損壞[8]。

1.2.2 五金導軌懸掛式

人造板抽屜通常采用五金導軌進行連接。將抽屜導軌的滑道用自攻螺絲安裝在柜體旁板要求的位置上，自攻螺絲需擰緊到位以確保滑道安裝平直穩固。將滑軌安裝在抽屜左右兩側板外側要求的位置上。然后將柜體側板上的滑道與抽屜側板兩邊的滑軌進行連接，從而實現抽屜的滑動[9]。通常情況下滑軌安裝在抽屜兩側板外部的中間位置，且使用此導軌的抽屜不能完全被打開。

1.2.3 五金導軌托底式

將抽屜導軌的滑道用自攻螺絲安裝在柜體旁板要求的位置上，將滑軌固定在抽屜的底板上，然后將滑道和滑軌連接。用于托底式導軌的抽屜可以完全打開，并可任意拆卸。但是這種安裝方式很可能會由于抽屜底板板材的握螺釘性能弱，導致滑軌松動和脫落。

2 木制抽屜質量分析

2.1 抽屜相關的力學性能試驗

抽屜在家具中是一種儲存性容器，主要用于存放物體，因此抽屜在存放一定的物體之后依然要有足夠的強度抵抗使用過程中造成的損傷和變形。我國現行的國家標準或行業標準凡涉及抽屜的產品標準都會對抽屜的力學性能提出要求，GB/T 10357.5-2011《家具力學性能試驗第5部分柜類強度和耐久性》中對抽屜進行的力學試驗主要有強度試驗（圖3）、結構強度試驗（圖4）、猛開或猛關試驗以及耐久性四個試驗，均是通過對抽屜施加垂直壓力或水平拉力來檢驗抽屜各部件的接合強度。

■圖3 強度試驗

■圖4 結構強度試驗

（1）抽屜強度試驗。將抽屜抽出到限位狀態，若沒有限位裝置，則抽出至滑道內長的三分之二，內留三分之一或100 mm。然后在抽屜面板或前板上方任意一角施加垂直向下的力10次。此試驗通常會造成抽屜木導軌斷裂、五金導軌的滑道和滑軌部分分離。

（2）抽屜結構強度試驗。在抽屜的面板和背板內側中部離抽屜底板約25 mm高的部位按照規定緩慢加力10次。此試驗較常見的損壞現象主要為連接面板與側板、背板與側板的偏心連接件和榫松動、氣釘與螺釘松脫。

（3）抽屜猛開或猛關試驗。此試驗的猛開部分僅適用于抽出時具有限位裝置的抽屜。按照要求對抽屜內部進行加載，將抽屜抽出300mm，如果抽屜抽出長度不足300mm，則將抽屜充分拉出，沒有限位裝置的抽屜則抽出至內留100mm的位置。通過抽屜拉手按規定速度將抽屜猛關10次，關閉力應在距離抽屜關上前10mm的位置停止。如果抽屜有限位裝置，則按同一原理進行猛開試驗。猛開猛關試驗中，由于慣性的左右，抽屜各部件都會受到一定的影響，強度較弱的釘接合部位可能會出現明顯的變化。

（4）抽屜耐久性試驗。按照標準要求對抽屜內部進行加載，按規定循環次數通過抽屜拉手施加啟閉力，緩慢啟閉抽屜，對于沒有限位裝置的抽屜，抽出位置是抽屜內長的三分之二，內留三分之一等于或100mm。耐久性試驗主要是對導軌性能進行考驗，通過幾萬次的反復拉伸以后，連接固定木導軌的釘可能出現變形，導致木導軌逐漸下沉最終損壞，五金導軌出現拉伸卡滯的現象。

2.2 抽屜的試驗判定及常出現的損壞現象

國家標準10357.5規定，通過觀察試驗中和試驗后的抽屜結構的變化，判定抽屜是否出現損壞及不合格，標準規定試驗中和試驗后，抽屜部件或連接件不應斷裂損壞，用手觸壓證實，緊固部件不應松動，所有零部件不應磨損或變形，五金連接件不應松動，活動部件活動靈活。但在實際試驗過程中，木質抽屜常出現木導軌脫落或斷裂、螺釘或氣釘松動脫落、偏心連接件松動、五金導軌彎曲變形等現象（圖5-8）。

■圖5 木導軌開裂

2.3 木制抽屜常出現的損壞現象原因分析

針對試驗過程中和過程后木制抽屜出現的損壞現象，對木制抽屜損壞的原因應進行分析。

2.3.1 導軌損壞現象

在抽屜試驗過程中，常出現木導軌的木方條開裂、下沉或直接脫落，五金導軌試驗后發生曲變、脫落、位移或卡滯等現象。分析原因，有以下幾個方面：

（1）連接木方條與柜體的螺釘和氣釘性能差，受力后發生變形或脫落，導致木導軌下沉和脫落；木導軌所使用的木材抗彎、抗壓性能不足，施力后發生變形或斷裂。

（2）五金導軌自身的材質厚度較小，在加載時容易發生曲變，所使用的鋼板強度不足，受力后發生變形；連接抽屜的家具基材握螺釘力性能差，連接導軌的預埋螺母在受力后脫落；抽屜長度設計較長，懸臂載荷較大，試驗過程中是滑道與側板之間的夾角超過90°，從而發生變形。

（3）裝配上的問題，裝配工沒有使用足夠的螺釘和氣釘固定，或有裝配偏。還有的裝配工人喜歡用滑道上的橢圓孔來固定滑道，使抗壓性能減弱。

2.3.2 抽屜板件有間隙

抽屜板件之間的間隙問題主要是由于連接各板件之間的連接件不穩定，木榫松動和偏心連接件損壞，松動。

（1）試驗中木榫出現松動，除了膠的強度不夠以外，與木榫的加工工藝缺陷有關，木榫的加工精度要求高，加工上的細微差距都可能會對整體結構性能產生影響[10]。同時，木榫所使用的基材干縮濕漲特性也會造成結構件的不穩定。

（2）偏心連接件損壞造成連接部件有間隙。連接件自身存在缺陷，偏心連接件與連接桿的鎖緊角度小于150°、偏心件外牙受損或無外牙，安裝后出現倒退現象，還有孔位的加工精度有偏差都會使結構在試驗過程中出現位移，從而導致結構松動，部件之間出現間隙。

2.3.3 螺釘和氣釘松脫

螺釘和氣釘的松脫除自身的強度差、連接性能弱的原因以外，還和連接抽屜的家具基材有關，有的家具所使用的基材握螺釘力性能差，受力過程中容易發生松動或脫落。

3 木制抽屜質量控制方法

3.1 增強結構件自身強度

結構件的強度要求是結構安全穩定的基礎，造型及功能都需要通過結構來實現[11]。結構件應從從原材料的選擇及加工工藝上加強。材料選擇的不標準主要體現在選用材料的剛度、柔性等不符合產品使用要求，五金件應選擇柔韌性好的材料制造，木榫應選擇質地堅硬、物理性能好的硬木。常見的偏心連接件有鋅合金、鐵及鋁鎂合金等材質，相比原料雜質多、質地粗糙的鋅合金來說，鐵質具有更好的柔韌性，耐扭性能也相對更好[12]。榫結構在設計和加工時應采用科學的分析方法例如有限元分析等方法研究榫的接合節點，測算其力學性能，優化結構[13]。

■圖6 五金導軌脫落

■圖7 偏心件松動

■圖8 釘脫落

3.2 控制家具基材強度

家具的基材強度直接影響抽屜的連接強度。一方面，人造板標準中對于小于16 mm厚度的人造板不做握螺釘力的要求，但實際上抽屜底板的厚度都較薄，通常都達不到握螺釘力的測試要求，所以在安裝之初其結構就得不到保障。另一方面木材由于其天然的干縮濕漲性、異向性特點等，較容易發生開裂、翹曲的現象，應當選擇性能穩定的材料作為基材。

3.3 選擇合適的連接方式

選擇合適的連接方式是保證抽屜結構牢固的方法之一。根據材料的特性、抽屜的使用載荷程度采用合適的連接件才能夠最大發揮連接件的作用。一般來說，實木采用榫接合、人造板采用偏心件接合是較為穩定的結構，但是也有一些實木類抽屜只采用氣釘連接，由于實木的自重再加上外力的作用，結構損壞的幾率非常大。導軌的連接方式中如五金導軌托底式，這種安裝方式很可能會由于抽屜底板板材的握螺釘力性能弱，不能很好地將滑軌固定住，導致使用過程中抽屜掉落，對于此種抽屜結構來說懸掛式導軌的優勢就更加明顯，因此應根據實際情況采用合適的連接方式。

3.4 家具的整體裝配強度

從標準中可知，抽屜所有的力學試驗都是在其安裝在家具上或者處于穩定水平的階段完成的。因此家具的整體穩定性也會直接影響抽屜的結構。

4 結語

抽屜在日常使用過程中無論出現哪種情況的損壞都會影響使用，力學試驗對木制抽屜是通過模仿和還原日常使用過程，對產品的質量把控有著非常大的作用，針對木制抽屜出現的具體問題，及時找出具體原因和相應辦法來控制抽屜的質量，保證木制抽屜部件在使用過程中的牢度穩定。