基于小徑原木制作的家具接合設(shè)計(jì)

■崔 義 李 鵬 Cui Yi amp; Li Peng

(1.2.東北林業(yè)大學(xué)，黑龍江哈爾濱 150040）

近年來(lái)，實(shí)木家具以其樸實(shí)、自然、大方、個(gè)性的特點(diǎn)受到了廣泛的喜愛(ài)，成為了許多家庭在選擇家具時(shí)的主要選擇。然而天然硬質(zhì)闊葉木材生長(zhǎng)速度十分緩慢，隨著大量的采伐，木材資源大大減少。特別是某些珍貴木材，供需矛盾更是尖銳。因此提高低質(zhì)人工林木材的利用率，利用小徑木來(lái)制造實(shí)木家具將能夠更有效地?cái)U(kuò)大實(shí)木家具的用材范圍、豐富家具的內(nèi)容，滿足消費(fèi)者的需求。與天然林大徑材相比，小徑木存在著徑級(jí)小、材質(zhì)不穩(wěn)定、力學(xué)性能較差等諸多缺陷，因而在小徑木家具設(shè)計(jì)過(guò)程中，要結(jié)合其自身材性，選取合適的接合方式，揚(yáng)長(zhǎng)避短，才能更好地保證小徑木家具的使用壽命。本文通過(guò)對(duì)小徑木的材型材性及小徑木在家具設(shè)計(jì)中利用現(xiàn)狀的分析，總結(jié)了直接利用小徑原木制作家具時(shí)的幾種接合方式，為直接利用小徑原木設(shè)計(jì)制作家具的生產(chǎn)實(shí)踐提供參考。

1 小徑木在家具設(shè)計(jì)中的利用現(xiàn)狀

依據(jù)GB/T 11716-2009《小徑原木》中規(guī)定，小徑木為原木直徑在4-16cm范圍內(nèi)的木材。主要來(lái)源于成材快、生長(zhǎng)周期及輪伐期短的速生木種。外形多為細(xì)長(zhǎng)圓棒狀，腐朽、節(jié)子等缺陷較少，但彎曲材較多，目前在家具設(shè)計(jì)中主要應(yīng)用方式有三種（圖1）。

1.1 原木應(yīng)用

根據(jù)小徑木的材質(zhì)、徑級(jí)以及不同的用途，結(jié)合家具常見(jiàn)尺度與形態(tài)，一些徑級(jí)較小的小徑木，如直徑在4-6cm之間，可以直接用來(lái)制作家具。將小徑木干燥后，利用其自身的形態(tài)及斷面特性，通過(guò)綜合大眾的審美，直接設(shè)計(jì)制作出原生態(tài)的家具，更大程度地表現(xiàn)材料本身的特點(diǎn)和質(zhì)地[1-2]，提高產(chǎn)品的個(gè)性化設(shè)計(jì)空間，更具有藝術(shù)性、真實(shí)性、觀賞性[3]。

1.2 鋸材應(yīng)用

一些徑級(jí)稍大的小徑木，如直徑在6-16cm之間，可以通過(guò)不同的鋸解方法，結(jié)合產(chǎn)品要求的規(guī)格尺寸，將小徑木鋸解成板方材，加以合理干燥或去皮，也可以保留小徑木本身的節(jié)子、蟲(chóng)眼等缺陷，制成桌、椅、架子等實(shí)木家具，經(jīng)透明涂飾后保留材料的紋理和色澤，制作出具有簡(jiǎn)樸[4]、自然的田園風(fēng)格家具。

表1 小徑木集成材應(yīng)用的幾種加工方式

1.3 集成材應(yīng)用

目前這種方式是小徑木在家具制造業(yè)中最為廣泛的應(yīng)用途徑之一。根據(jù)小徑木材性的特點(diǎn)，在將小徑木加工成集成材應(yīng)用時(shí)，多從先分解后組合的角度入手，將小徑木經(jīng)合理鋸裁成小規(guī)格木方，干燥后采用多種途徑制成集成材，應(yīng)用于家具制造。這樣既可以提高小徑木自身的性能，又能達(dá)到充分、合理、高效利用的目的[5]。目前主要的具體加工方式（表1）。

后兩種應(yīng)用在家具制造中多采用傳統(tǒng)實(shí)木家具連接方法，即榫接合、五金件接合和膠接合，文章重點(diǎn)探討直接利用小徑原木設(shè)計(jì)制造家具時(shí)的接合設(shè)計(jì)。

2 利用小徑木原木制作家具的接合設(shè)計(jì)

由于小徑木是形態(tài)特征細(xì)而長(zhǎng)，截?cái)嗝鏋閳A形的棒狀結(jié)構(gòu)，因此在直接利用小徑木制作家具的過(guò)程中，小徑木一般以線型構(gòu)件出現(xiàn)，多作為家具的支撐體或應(yīng)用于全以線材為主構(gòu)成的家具中[6]。設(shè)計(jì)時(shí)可以參考棒狀材料或方材的接合基本構(gòu)成形式，如接長(zhǎng)、直角連接、T型連接、十字交叉連接等。需要依據(jù)小徑木本身的形態(tài)特征以及家具不同部位的不用要求選取合適的接合方式，才能更好的體現(xiàn)小徑木家具的藝術(shù)結(jié)構(gòu)形態(tài)。在目前的小徑木家具設(shè)計(jì)中，接合方式主要有以下幾種。

2.1 榫接合

榫卯結(jié)構(gòu)是通過(guò)不同榫卯間的精密配合，無(wú)需借助其他輔助結(jié)構(gòu)條件，使家具經(jīng)久耐用，同時(shí)也保證了家具表面的平整與美觀[7]，是我國(guó)傳統(tǒng)實(shí)木家具中應(yīng)用最廣泛的連接方式，其科學(xué)性使得制作出的家具壽命大大延長(zhǎng)，直接利用小徑木制作家具時(shí)，首先考慮到的接合設(shè)計(jì)便應(yīng)該是傳統(tǒng)的榫卯結(jié)構(gòu)。

直接利用小徑木制作家具時(shí)較為常見(jiàn)的為兩圓形截面構(gòu)件之間的結(jié)合，其榫卯通常采用如圖2所示的兩種方式。

由于小徑木家具取材多來(lái)源于形態(tài)不規(guī)整、力學(xué)強(qiáng)度較差的間伐材，因此其榫卯結(jié)構(gòu)與種類都較為單一。常用的榫卯形式一般為：出頭榫、明榫、暗榫三種；榫頭的形狀可分為圓榫和直角榫?？紤]到小徑木形態(tài)具有不規(guī)則性，家具各部件之間不一定能形成精密的榫卯結(jié)合。因此在使用榫卯結(jié)合的方式設(shè)計(jì)制造小徑木家具時(shí)，要注意選擇合適的榫形，并輔助以木楔、膠黏劑或采用雙榫或多榫結(jié)構(gòu)等方式強(qiáng)化連接部位[8]（圖3）。

2.2 釘接合

由于釘接合具有簡(jiǎn)便、高效等特點(diǎn)，在小徑木家具設(shè)計(jì)制造中得到了廣泛的應(yīng)用。目前常用的釘分為直釘和木螺釘兩種。釘結(jié)合可以不必考慮材料的形狀、尺寸，而只需保證結(jié)合部位的緊密貼合就可以將部件結(jié)合起來(lái)，成本低且效率高。因而在制作一些小型家具時(shí)，通常會(huì)選擇簡(jiǎn)便的釘結(jié)合方式，操作方便、快捷（圖4）。

2.3 膠接合

膠接合在家具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用形式主要分為單一的膠接合和與其他接合方式配合的膠接合。單一的膠接合方式通常要求零部件表面光滑平整，而小徑木由于材性的特殊性，表面樹(shù)皮量大，又易存在蟲(chóng)眼等一定的缺陷，因此利用到單一膠接合的情況并不常見(jiàn)。膠接合這種連接方式在小徑木家具設(shè)計(jì)中通常會(huì)與榫卯等其他接合配合使用，以增加連接部位的強(qiáng)度和穩(wěn)定性（圖5）。

2.4 纏接接合

小徑木家具的主體框架結(jié)構(gòu)多采用榫卯或釘接合的方式連接，但在尺寸較小或材料形態(tài)極不規(guī)整的情況下，通常會(huì)采用適當(dāng)?shù)牡睦K類、藤材或金屬絲對(duì)小徑木家具的部件做捆扎纏接處理，從而對(duì)小徑木家具的部件進(jìn)行固定，增強(qiáng)其牢固程度。在家具設(shè)計(jì)中，主要采用有規(guī)律的纏繞方法，即按照家具的造型和設(shè)計(jì)的圖案，采用疏密對(duì)比，經(jīng)緯交叉、穿插編織等手法，在連接部位形成凹凸起伏、虛實(shí)結(jié)合的浮雕般的藝術(shù)效果，為小徑木家具增加藝術(shù)性和觀賞性，創(chuàng)造出獨(dú)特的個(gè)性化的裝飾效果[9]，常用的纏接方式如圖6所示。

2.5 連接件接合

■圖1 小徑木在家具中的應(yīng)用現(xiàn)狀

■圖3 榫卯接合

■圖2 小徑木圓形截面構(gòu)件常用榫卯

■圖4 釘接合

■圖5 膠接合

■圖6 纏接接合

■圖7 連接件接合

■圖8 3D打印技術(shù)制造的家具連接件

連接件接合通常適用于可裝卸部位的連接，通過(guò)對(duì)小徑木家具連接件的合理選擇和設(shè)計(jì)，可以達(dá)到提高小徑木家具的結(jié)合強(qiáng)度、拆裝方便、可多次重復(fù)拆裝等目的。同時(shí)，對(duì)小徑木家具連接件可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)乃囆g(shù)設(shè)計(jì)，使連接件在緊固家具部件的同時(shí)，又能達(dá)到裝飾的目的，為小徑木家具增添藝術(shù)性和觀賞性（圖7）。

基于快速成型技術(shù)的3D打印機(jī)可以實(shí)現(xiàn)平面圖紙的立體化構(gòu)建，能夠以小批量甚至單件設(shè)計(jì)、生產(chǎn)而不增加產(chǎn)品的成本[10]。在小徑木尺寸和形態(tài)都存在較大差異化的情況下，可以結(jié)合3D打印技術(shù)對(duì)小徑木家具連接件進(jìn)行單獨(dú)的設(shè)計(jì)和制造，選擇合適的打印材料，并加入自己的藝術(shù)靈感，可以制造出充滿自然、復(fù)雜、幾何形態(tài)的連接件，不僅可以滿足使家具更具設(shè)計(jì)性、藝術(shù)性，同時(shí)，對(duì)家具接合部位或連接件的一體成型制造，還可以增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和強(qiáng)度[11]。在進(jìn)行三維建模階段，可以對(duì)家具的連接部位或特殊連接件進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，便可以減少或省去連接件，使連接部位的結(jié)構(gòu)變得更加簡(jiǎn)單明了，并且增強(qiáng)連接強(qiáng)度[12]，如Mina le-Maeda工作室設(shè)計(jì)的keystone系列3D打印家具連接件（圖8）。3D打印技術(shù)可以制造出結(jié)構(gòu)更復(fù)雜、形態(tài)更多樣的連接件，極大簡(jiǎn)化加工工序，降低工藝難度，減少木料浪費(fèi)，使小徑木家具設(shè)計(jì)制造更加模塊化與定制化，不受限制的任意組合，引導(dǎo)新的設(shè)計(jì)方向，賦予小徑木家具設(shè)計(jì)制造帶來(lái)更多的可能性[13]。

3 結(jié)語(yǔ)

小徑原木家具因其材型的多樣性和差異性，在設(shè)計(jì)過(guò)程中通常會(huì)以一種比較另類的形態(tài)出現(xiàn)，給人以天然、粗獷、質(zhì)樸的感覺(jué)，突破了傳統(tǒng)實(shí)木家具的設(shè)計(jì)形態(tài)。通過(guò)對(duì)直接應(yīng)用小徑原木家具接合設(shè)計(jì)的研究和探索，為小徑原木家具選擇合適的接合方式，增強(qiáng)小徑原木家具的結(jié)合部位的力學(xué)性能，延長(zhǎng)使用壽命，增強(qiáng)小徑原木家具的美觀性，對(duì)擴(kuò)大小徑材應(yīng)用具有重要意義。

（責(zé)任編輯：肖 佳）

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