網(wǎng)購松木家具結(jié)構(gòu)設(shè)計研究

譚亞國

廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院

網(wǎng)購渠道已經(jīng)占據(jù)當(dāng)今購物的半邊天，網(wǎng)絡(luò)銷售商品在價位、展示、運輸、支付等方面有著其自身的限定。網(wǎng)購人群以年輕一代為主，產(chǎn)品主要覆蓋低端到中高端，尤以中端、中低端最為集中，高端產(chǎn)品與奢侈品則極少；消費者在網(wǎng)購前難以進行真實的體驗；同時，網(wǎng)購實體商品絕大數(shù)以物流方式寄送給消費者。

松木是一種常見木材，具有較高的大眾認知度，在家具常用木材行列中松木價格相對較低，所以松木家具產(chǎn)品通常定位至中端或中低端，這也符合網(wǎng)購產(chǎn)品基本特征。但松木物理力學(xué)性能偏低，材性較松軟，干縮濕脹系數(shù)較大，適合加工成為線材、板材等以直線為邊形的型材[1]。這些方面對松木家具有著一定的限定。

綜上，基于網(wǎng)購渠道特點和松木材料屬性，針對網(wǎng)購松木家具產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計進行研究則顯得非常之有必要。網(wǎng)購家具物流費用較高，要求物流過程中包裝體積盡量少，所以網(wǎng)購家具通常為拆裝結(jié)構(gòu)、折疊結(jié)構(gòu)等，這樣同時也能降低倉儲的壓力。不過，拆裝結(jié)構(gòu)和折疊結(jié)構(gòu)會對產(chǎn)品的穩(wěn)定性和強度造成一定的影響，所以，固定結(jié)構(gòu)也將會是網(wǎng)購松木家具中的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。

一、結(jié)構(gòu)設(shè)計一般原則

結(jié)構(gòu)設(shè)計與造型和工藝有密切聯(lián)系，它支撐起產(chǎn)品的整體外在，是家具設(shè)計的重要內(nèi)容，同時結(jié)構(gòu)設(shè)計也必須在基于家具整體設(shè)計的前提下進行。因此，家具結(jié)構(gòu)設(shè)計具有以下的一般性原則。

（一）材料性原則

木材剛中帶柔，干縮濕脹的特性限定其主要接合方式為榫卯，現(xiàn)有的實踐和研究也證明榫卯是松木家具中非常穩(wěn)定和牢固的接合結(jié)構(gòu)，但平板包裝是網(wǎng)購渠道的首選，所以要適當(dāng)權(quán)衡與協(xié)同這兩個方面。比如，在扁平化部件內(nèi)部盡量采用榫卯接合，而垂直的零、部件則考慮拆裝的方式。

（二）穩(wěn)定性原則

從整體來看，拆裝結(jié)構(gòu)和折疊結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性不比榫卯，因此，松木家具拆裝和折疊結(jié)構(gòu)盡量選用足夠大尺寸與足夠強材質(zhì)的五金連接件，部分結(jié)構(gòu)也可以增加連接件的數(shù)量來加強結(jié)合強度。

（三）工藝性原則

工藝性原則主要包括兩個方面，一個是結(jié)構(gòu)接合的穩(wěn)定性，如榫頭長度尺寸要求要略微短于結(jié)合榫眼的深度尺寸，讓榫眼底部留出一定的伸縮余量。另一個是結(jié)構(gòu)接口的加工精度，產(chǎn)品的接合結(jié)構(gòu)如果難以普遍達到嚴絲合縫，那么我們可以通過結(jié)構(gòu)的方式來避短，如接口位置銑美工線或者零部件位置錯開等。

（四）裝飾性原則

處在關(guān)鍵節(jié)點位置的接合結(jié)構(gòu)是家具產(chǎn)品中的一種實際視覺存在，結(jié)構(gòu)的顏色、形狀、尺度、肌理等方面會影響家具產(chǎn)品的裝飾效果。外露的榫卯可以體現(xiàn)實木加工的工藝美；外露的五金連接件可以彰顯金屬材料的技術(shù)美；軟包可以增加產(chǎn)品色彩與圖案裝飾；腳輪的加入能展現(xiàn)動感美；塑料包套能展現(xiàn)現(xiàn)代感。

二、拆裝結(jié)構(gòu)設(shè)計

拆裝結(jié)構(gòu)是指可以多次拆裝的接合結(jié)構(gòu)，如插接、卡槽、暗扣、魔術(shù)貼、輔助連接件等都可實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的可拆裝，但這些形式都基于了不同的材料特性[2]。松木家具的材料特性和耐用特性決定它主要通過五金連接件的連接方式實現(xiàn)可拆裝結(jié)構(gòu)。可拆裝家具在生產(chǎn)、運輸、儲存、安裝等方面適應(yīng)現(xiàn)代化的方式，它遵循標(biāo)準化設(shè)計，可以簡化生產(chǎn)，提升生產(chǎn)效率；拆裝家具也符合模塊化設(shè)計方式，這樣能提高設(shè)計創(chuàng)作效率；可拆裝家具能較好形成平板包裝方式，這能降低儲藏與運輸?shù)膲毫Γ涣硗猓鹧b家具的過程還能增加消費者動手的趣味體驗，同時用戶也很方便對五金件進行更換與回收。

（一）“拆”“裝”設(shè)計要求

拆裝結(jié)構(gòu)的設(shè)計與“拆”和“裝”過程的各種行為都有密切關(guān)系，為了讓這些行為更為方便與高效，拆裝結(jié)構(gòu)設(shè)計通常可考慮以下幾點要求：

1.大件必拆與小件慎拆

松木家具售價偏低，如果大件家具整裝運輸，物流費用可能超過家具產(chǎn)品本身費用的大半，這嚴重消耗了社會資源，同時也是買家與賣家不喜聞樂見的結(jié)果，因此大件家具必須拆裝才行。另一方面，拆裝結(jié)構(gòu)對小件家具的造型可能產(chǎn)生較大影響，如運用不好，會導(dǎo)致家具欠缺美感。還有，小件家具拆裝后并不能明顯縮小包裝的體積，其根本的意義也就喪失。所以小件家具慎重拆裝，一般整體采用固定的榫卯結(jié)構(gòu)即可。

2.高效拆裝

整體產(chǎn)品零部件總數(shù)應(yīng)盡量最少，零件盡量在工廠組裝成扁平化部件，而消費者更適合組裝部件，這樣有利于提高拆裝的效率；家具結(jié)構(gòu)的位置應(yīng)該看得見、夠得著，對結(jié)構(gòu)拆裝的行為應(yīng)該有足夠的空間，不能讓螺絲刀或者電鉆卡在家具的夾層中；拆裝方式也要適應(yīng)人的習(xí)慣性思維，如左右組合、上下組合、前后組合等；零部件大小和重量應(yīng)設(shè)計得易于人力抓取，倒圓角可減少組裝過程中的磕碰問題，零部件在設(shè)計上盡量講究完全對稱，不對稱但相似度極高的零部件應(yīng)設(shè)計明顯的區(qū)分點，能讓人易于識別，避免誤裝。

3.通用連接件

采用國標(biāo)五金連接件的類型和規(guī)格，在備料和成本控制上有優(yōu)勢，也利于用戶進行五金的替換。在一些涉及個性化設(shè)計、產(chǎn)權(quán)保護、材料或結(jié)構(gòu)的極端情況可以使用定制五金。

4.包裝最小

減少包裝體積是拆裝結(jié)構(gòu)的歸宿，所以家具產(chǎn)品零部件內(nèi)部應(yīng)盡量規(guī)劃成扁平化部件以及拆裝結(jié)構(gòu)，從而形成扁平化包裝。

（二）拆裝結(jié)構(gòu)設(shè)計

零部件設(shè)計與接口設(shè)計是拆裝結(jié)構(gòu)設(shè)計的兩個主要內(nèi)容[3]。零部件是結(jié)構(gòu)的構(gòu)成基本，接口是拆裝結(jié)構(gòu)的重點。

1.家具零部件設(shè)計

家具種類繁多，在此以最常見的座椅為例，拆裝結(jié)構(gòu)的零部件通常集約成左－右－中間部分、前－后－中間部分和上－下－中間部分。靠背零件較多、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的家具適合前－后－中間類型。含有復(fù)雜且一體化程度高的腳架部件、底座部件、座面與靠背一體化部件的家具適合上－下－中間類型。除以上兩種情況之外的零部件，特別對于強度要求較高的結(jié)構(gòu)則適合左－右－中間類型，已有的產(chǎn)品顯示出網(wǎng)購松木家具采用左－右－中間的情況最多。當(dāng)然，可拆裝家具的零部件集約設(shè)計也還存在少量其他集約的類型，復(fù)雜的家具也可包含以上兩種、甚至三種類型，因此設(shè)計規(guī)劃時候應(yīng)注意靈活運用[4]。

2.接口設(shè)計

接口是拆裝結(jié)構(gòu)設(shè)計的重點，其設(shè)計首要選擇32mm系統(tǒng)的標(biāo)準， 按照是否使用輔助連接件，拆裝結(jié)構(gòu)的接口類型分為零部件自身結(jié)合接口與輔助連接件接口兩種。

（1）零部件自身接合接口設(shè)計。拆裝結(jié)構(gòu)零部件自身接合接口可采用搭接式、自鎖式、插接式 、擠壓式、旋擰式、拼接式、栓鎖式等結(jié)構(gòu)形式實現(xiàn)[5]。這類可拆裝的接口形式本身穩(wěn)定性不高，而且其設(shè)計要求高，加工精度要求也高，所以基本只適合松木大件家具的局部位置和小件家具。尤其是這種接口形式通常對材料的力學(xué)性能要求較高，松木的力學(xué)強度較弱，難以完美實現(xiàn)這種形式的長期穩(wěn)定性，在網(wǎng)購松木家具中很少見有案例，故在此不展開研究。

（2）輔助連接件接口設(shè)計。這種類型主要是根據(jù)零部件位置與形式和材質(zhì)特性來進行連接件的選取和接口的加工。加工遵循現(xiàn)代生產(chǎn)方式的加工工藝即可，因此連接件的選取就成為輔助連接件接口的核心。按照結(jié)構(gòu)功能作用的不同，輔助連接件接口類型主要分為緊固接口、位置調(diào)節(jié)接口、活動接口[6]，每種接口類型都對應(yīng)有不同的五金連接件。

緊固連接接口要求是家具被連接的構(gòu)件間不產(chǎn)生位移。它是拆裝家具最廣泛的結(jié)構(gòu)接口。其涉及的五金連接件主要有三合一連接件、二合一連接件、四合一連接件、Y型連接件、V型連接件等偏心式接口連接件；圓柱螺母——螺桿連接件、快速直角結(jié)合螺釘、角碼、背板鎖緊連接件等直角結(jié)合接口連接件；以及板件對接連接件、板件疊合連接件。

位置調(diào)節(jié)接口可以讓結(jié)合處的零部件有一定空間調(diào)節(jié)的功能，這些零部件在使用需要時能調(diào)節(jié)位移、角度和空間大小等內(nèi)容，而在使用中則要求穩(wěn)固，常見的如擱板支承接口，各類高度與角度可調(diào)接口等。其對應(yīng)的五金連接件通常有層板釘、層板托、可調(diào)高度腿腳五金、可調(diào)角度床板與靠背五金等。

活動接口的設(shè)計是能讓被連接的零部件具有一定的運動能力，如轉(zhuǎn)動、滑動等，其特性體現(xiàn)在家具動態(tài)使用過程之中。常見于門板接口、抽屜接口等。對應(yīng)五金連接件有各類門板鉸鏈、門板滑軌系統(tǒng)、抽屜滑軌等。

三、折疊結(jié)構(gòu)設(shè)計

具有折疊結(jié)構(gòu)的家具可壓縮產(chǎn)品物流和儲藏的空間占用，非常契合網(wǎng)購渠道特征。在使用上，折疊與展開之間的切換通常比較簡易。折疊結(jié)構(gòu)設(shè)計對穩(wěn)定性要求比較高，因松木質(zhì)地偏軟、材性較脆，接合結(jié)構(gòu)經(jīng)多次折疊后容易出現(xiàn)磨損，而導(dǎo)致家具整體穩(wěn)定性變差，所以設(shè)計此類結(jié)構(gòu)往往需要豐富經(jīng)驗和精準的計算。而且當(dāng)結(jié)構(gòu)確定以后，還需要對其進行相應(yīng)打樣與試驗。

“折”與“疊”有不同的含義，所以折疊結(jié)構(gòu)分為“折”與“疊”兩種情況，這兩種情況剛好對應(yīng)松木家具產(chǎn)品內(nèi)部折動式和產(chǎn)品間組合的疊積式兩種類型，其中內(nèi)部折動式按照運動形式分為軸心式與平行式，產(chǎn)品間組合的疊積式包含重疊式、套疊式與卷疊式[7]。其中軸心式、平行式、重疊式與套疊式在家具產(chǎn)品中出現(xiàn)的頻率較高。

（一）折動式結(jié)構(gòu)設(shè)計

1.軸心式折動

軸心式折動式是以一個或多個軸心為中心軸轉(zhuǎn)動的折動式結(jié)構(gòu)，它對零部件尺寸的契合度要求非常高，必須事先進行準確計算，部件之間的裝配也要求精度高。軸心式折動是日常生活中應(yīng)用最廣泛折動類型，其細分種類與典型案例見表。

2.平行式折動

平行式折動利用了幾何學(xué)上的平行原理，其優(yōu)點是線條變化效果明顯，折動過程可以產(chǎn)生動感美。不過它的結(jié)構(gòu)相對而言更為復(fù)雜一些，一般采用螺栓、合頁、專用支架接合，家具產(chǎn)品可局部或整體設(shè)計折動結(jié)構(gòu)。

表1 折動式結(jié)構(gòu)典型設(shè)計

（二）疊積式結(jié)構(gòu)設(shè)計

1.重疊式結(jié)構(gòu)設(shè)計

重疊式結(jié)構(gòu)一般通過多件產(chǎn)品體現(xiàn)出來，這些產(chǎn)品通常有相同的造型和結(jié)構(gòu)，因相互容納而便于重疊堆放。多件家具通過疊積來減少空間的占用，在物流和倉儲中也比較有優(yōu)勢。如果要求疊放盡量多的件數(shù)，則疊積后整體的重心偏移要盡量小。疊積式結(jié)構(gòu)在椅凳類最常見（圖1），桌臺類和柜類也有一定程度的出現(xiàn)。

2.套疊式結(jié)構(gòu)設(shè)計

套疊式結(jié)構(gòu)由大小不一但形狀有契合空間的產(chǎn)品組合在一起體現(xiàn)出來，典型的案例如俄羅斯套娃，能實現(xiàn)“小”完全藏于“大”之中。收納功能的盒類、柜類出現(xiàn)套疊式結(jié)構(gòu)較多，系列產(chǎn)品也能考慮設(shè)計這種形式（如圖2）。

圖2 套疊式結(jié)構(gòu)

四、固定結(jié)構(gòu)設(shè)計

拆裝結(jié)構(gòu)主要目的是降低物流與倉儲的壓力，折疊結(jié)構(gòu)主要目的是減少閑置時對使用場地的空間占用，而固定結(jié)構(gòu)的目的則是加強產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的牢固程度，所以固定結(jié)構(gòu)才是網(wǎng)購松木家具產(chǎn)品中最基本的結(jié)構(gòu)類型。松木家具的固定式結(jié)構(gòu)一般采用榫卯、氣釘、膠接等方式進行結(jié)合，其一旦裝配完成，具有非常高的牢固程度。網(wǎng)購松木家具中固定結(jié)構(gòu)的設(shè)計可以從產(chǎn)品整體固定與產(chǎn)品局部固定兩個方面來開展（如圖3）。

圖3 產(chǎn)品整體固定與局部固定

產(chǎn)品整體固定通常出現(xiàn)于體量感較小的家具，如凳類、幼兒類家具。由于小體量家具拆成零部件后縮減體積不多，而且還增加包裝的隔層材料，所以拆裝的意義不大。另外，小體量家具零部件較小，設(shè)計成拆裝結(jié)構(gòu)反而會降低產(chǎn)品的整體穩(wěn)定性，也很可能影響其美觀度。綜合考慮，小體量家具以整體固定結(jié)構(gòu)為主。

產(chǎn)品局部固定結(jié)構(gòu)通常結(jié)合拆裝與折疊結(jié)構(gòu)。復(fù)雜部件、扁平化類部件、拆裝與折疊類家具部件內(nèi)部都應(yīng)盡量設(shè)計成固定結(jié)構(gòu)。復(fù)雜部件零件多、結(jié)構(gòu)多，組裝精度要求高、組裝時長耗費多，因此，復(fù)雜部件內(nèi)部采用固定結(jié)構(gòu)更具優(yōu)勢。扁平化部件本身整體性、模塊化較強，其內(nèi)部毋庸置疑要設(shè)計成固定結(jié)構(gòu)。拆裝與折疊類家具要求零部件數(shù)量盡量少、拆裝與折疊的節(jié)點盡量少，這樣則可推斷其固定結(jié)構(gòu)要盡量多，這樣能最大量保證家具整體的穩(wěn)定性。

五、結(jié)語

每種結(jié)構(gòu)設(shè)計都會受到不同的外部因素限制，而設(shè)計就是基于限制因素的前提去合理規(guī)劃現(xiàn)有資源與配置。網(wǎng)購松木家具的結(jié)構(gòu)主要受網(wǎng)購渠道與松木材性兩個主要因素限定，因此我們在設(shè)計時候要基于這兩大因素的前提進行。