实木桌椅拆装式结构分析与创新实践

吴双双，徐 伟.2，詹先旭

(1.南京林业大学家居与工业设计学院，江苏南京 210037；

2.南京林业大学智库林业产业发展中心，江苏南京 210037；3.德华兔宝宝装饰新材股份有限公司，浙江德清 313200）

随着电子商务的蓬勃发展，家具也逐渐成为了消费者网上购物的对象之一，但目前市面上传统实木家具多采用简化的榫卯结构或直接使用螺丝实现可拆装结构，存在安装过程枯燥、耗费时间等问题。同时随着消费者绿色环保消费心理日益提升[1]，尽可能少使用胶黏剂的使用也是实木家具的发展趋势。基于此，对实木桌椅中的可拆装结构进行调研，分析拆装结构的发展趋势，笔者提出一种具有力学性能稳定、快速装配、不使用胶黏剂、扁平化包装等特点的桌椅类可拆装结构设计，以期为实木桌椅的可拆装设计提供一定的参考。

1 实木桌椅中的可拆装结构

可拆装家具指的是通过不同的连接件或插接结构将各个零部件进行组装、实现多次拆装的家具，以板式柜类家最具代表性，通过将柜体分解成几个主要单元，完成各主要部件之间的连接即可实现家具整体的安装[2]。以板式柜类家具拆装思路对实木桌椅进行节点分析，梳理现有实木桌椅中可拆装结构的主要类型。

实木桌椅是实木家具的重要组成部分之一，与人们的日常生活密切相关。实木桌的主要组成部分有面板、桌腿、横撑等，实木椅的主要组成部分为靠背、座面、椅腿、横撑等，部件之间的连接关系主要有面（座）板和腿部构件、腿部构件和横撑、靠背和座面等，其中腿部构件和横撑是主要力学支撑点，对其可拆装结构的力学稳定性要求更高。

1.1 五金件连接

五金件连接是实木家具实现可拆装的有效手段[3]，依托于不同形式的五金件，可以实现上述几个连接关系的安装。目前实木桌椅中较常见的连接形式有：①在实木部件表面开圆形小孔，使用自攻螺丝完成组装；②使用二合一、三合一连接件；③直接将连接件与实木部件连接。

以宜家产品为例，如图1所示的“拉克边桌”，仅仅使用4个双头自攻螺栓通过旋转就可实现实木桌的组装，但存在着多次拆装后，对椅腿部件造成破坏，握钉力下降，导致家具稳定性下降，同时也存在安装耗时较长、组装费力等问题；而另一款“莫比恩长桌”则通过22个六角螺钉、8个凹端紧固件和4组二合一连接件实现了实木桌的组装，二合一连接件相对尖端双头螺栓对木材的破坏较小，一定程度上能够延长实木桌的拆装寿命，如图2所示。而在实木椅方面，其拆装结构也多采用五金件连接，如图3所示的Shuter旗下的一款小凳，通过在面板底部设置螺母，在金属椅腿端部设置螺纹，对木材不造成破坏，实现多次拆装并有效延长了使用寿命，同时座面形状可以进行个性化定制。

图1 拉克边桌

图2 莫比恩桌子

图3 树德g小凳

图4 夹头榫连接件

1.2 改良榫卯连接

榫卯结构是我国传统造物的独特制作工艺，也是中国传统家具的精髓所在。一方面受到传统手工造物到工业化生产、智能制造现代化变革的影响，另一方面受到弘扬中国传统文化、增加民族认同感的文化需求，榫卯的设计与改良在现代家具设计中是重要的组成部分之一。传统榫卯结构中存在大量具有良好拆装性能的结构，面（座）板和腿部构件之间的连接，为F型接合，多采用改良型抱肩榫、棕角榫[4]和新生的压条榫、栓榫等；腿部构件和横撑，一般为T型结构，目前多采用各种形式的格肩榫[5]；在幅面较大的实木部件，如面板等会采用改良型燕尾榫、插条榫等[6]；而在力学要求相对较弱的部位，如实木椅背和座面的接合，也会采用圆榫连接。但由于榫头和榫眼的配合对力学稳定性有很大的影响，对加工精度要求较高，因此，目前还是多采用榫结构配合胶黏剂使用，未进行大批量的可拆卸性家具生产实践。

在相关理论研究中，王安正[7]、马婧[8]等均提到了“鲁班锁”这一经典可拆装榫卯结构，其中，王安正基于“鲁班锁”结构分析，得出通过榫接合、楔销锁定可实现实木家具的可拆卸，并指出传统家具为了美观而隐藏楔销部件，才降低了可拆装性；马婧则通过鲁班锁的凹凸咬合进行了椅腿和横撑的节点连接设计。董华君[9]等通过基于夹头榫的工作原理利用黄铜代替木材设计了一个面板和腿部构件的连接金属件，实现了家具的可拆卸和定制化设计，其连接件结构如图4所示。

综上所述，目前家具可拆装结构的形式主要是五金件连接和改良榫卯连接，其中五金件连接较榫卯连接操作更为便利、对加工精度要求也较低。但五金件连接也同样存在着选择成本相对较低的连接件会产生实木部件的不可逆损伤、安装时间过长影响用户安装体验等问题。因此，设计磨损小、操作简单、耗时短的拆装连接件对于实现实木桌椅的可拆装至关重要。

2 实木桌椅可拆装结构的设计要求

2.1 力学稳定性

安全性是家具设计最根本、最原始的目的，是批判其可拆装性好坏的首要标准[10]。而基于对实木桌椅中可拆装结构的分析，无论是五金连接件还是改良榫卯连接，其实现可拆装的方法都是基于对连接节点的研究，因此，对主要受力节点连接方式提出力学稳定性的要求。同时避免造成资源的浪费，借助有限元分析等方法针对新的连接件或改良榫卯结构进行理论分析和进一步的优化改良[11]。

2.2 操作便利性

操作的便利性体现在拆装形式、装配时间等方面。销售模式的变化，家具安装从最初的专业安装人员到用户自主安装，一方面缺少专业工具的配备，另一方面缺少安装知识，因此拆装形式应当简单明了，尽量采用无工具安装[12]。此外，据相关研究数据表明，用户对于柜类安装的可接受范围是30分钟内，超过2小时以上的安装时间会让人产生不愉悦[7]，而实木桌椅连接节点更少，因此高效的安装速度也是操作便利性的具体要求之一。

2.3 资源节约性

可拆装家具的出现是为了解决家具在运输过程中包装成本高昂的问题，包含绿色环保的设计内涵，是其环境属性的重要体现。另一方面，引入标准化、模块化的设计理念，弥补目前可拆装结构中拆装寿命短的问题，实现通过更换产品零部件或连接件实现产品的可持续使用[13]。

3 拆装结构创新实践

为避免使用钉和胶黏剂的使用，更符合绿色环保潮流和响应家具网络化、分散化销售的特点，笔者提出一种基于自锁式榫卯机理的五金连接件，通过与面板相配合，实现实木桌椅的拆装。

3.1 具体说明

本拆装结构主要构件为腿部构件、面板、金属连接件，以拆装结构在实木椅中的应用进行说明，如图5所示。通过金属自锁连接件固定腿部构件，并通过榫卯结构连接面（座）板和腿部构件，形成各部件互锁关系，实现实木桌椅的固定，具有力学性能稳定、快速装配、不使用胶黏剂、便于扁平化包装运输、绿色环保等特点。

图5 拆装结构用于实木椅示意图

图6 椅腿细节图

图7 金属连接件

图8 装配示意图

实木椅腿上端设有榫头，侧面设有榫槽，该榫槽底部设有贯通椅腿的圆形通孔，考虑机械化加工的便利性，榫槽设置为椭圆型槽，榫头设置为椭圆榫，如图6所示。面板设有贯通式榫眼，与实木椅腿上端榫头插接配合，榫头长度和面板厚度一致，保证配合后不会凸起，影响坐感。同时在进一步的设计中，面板和腿部构件可以采用颜色不同的木材，形成撞色，出头榫接合也起到美化的作用。

金属连接件为核心部件，包括金属横撑、操作杆和转轴连接件，用于代替传统实木横撑进行力学支撑和起到连接实木椅腿部件的作用。如图7所示，操作杆为半圆柱型金属件，下端两侧设有L型开槽，与转轴连接件进行配合。金属横撑为中空的圆柱形金属管材，其长度可视面板所设榫眼的关系进行调节，因此也可应用于幅面更大的桌面部件，体现了模块化、定制化的设计理念。其中，规定包含操作杆的端口尺寸略小于圆形通孔的尺寸以保证金属连接件可以顺利通过圆形通孔，在工作中，金属连接件对腿部结构中直接接触的圆形通孔未造成使用损耗，大大延长了可拆装次数和生命周期。同时金属横撑选择圆柱形，有利于操作杆的旋转与嵌套。

3.2 装配方式

如上图8所示，金属连接件中的转轴连接件H固定连接于金属横撑G的两端，操作杆I下端J-L型开槽，是用于配合转轴连接件H旋转和固定。转轴连接件H在L型开槽J内旋转90度，再通过L型槽折点向上滑动，最终使操作杆I与金属横档G呈T型，使相对的实木椅腿构件组成“门”形部件，同时金属横撑的使用加强了座椅整体的稳定性，最后配合面板的贯通榫眼完成三个部件的互锁，装配过程如图8所示。拆装时，只需要分离面板和腿部构件，再滑动和旋转操作杆，从圆形通孔中取出金属连接件即可，操作简单，快捷便利。

4 结语

借鉴板式家具成熟的拆装理论，提出从连接节点对当前实木桌椅拆装结构中的常见节点连接类型进行分析，得出目前实木桌椅拆装方法在延续性、操作性等方面的不足，总结力学稳定性、操作便利性和资源节约性三方面的设计要求，基于三个设计要求提出一种结合五金件连接和榫卯连接的拆装结构，以期为实木桌椅的拆装结构提供一定的设计思路，同时后期可通过虚拟仿真等方法进行力学分析，验证其力学稳定性，从材料和结构等方面进行进一步优化设计。

（责任编辑：吉 湘）