基于小徑原木制作的家具接合設計

■崔 義 李 鵬 Cui Yi amp; Li Peng

(1.2.東北林業大學，黑龍江哈爾濱 150040）

近年來，實木家具以其樸實、自然、大方、個性的特點受到了廣泛的喜愛，成為了許多家庭在選擇家具時的主要選擇。然而天然硬質闊葉木材生長速度十分緩慢，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。因此提高低質人工林木材的利用率，利用小徑木來制造實木家具將能夠更有效地擴大實木家具的用材范圍、豐富家具的內容，滿足消費者的需求。與天然林大徑材相比，小徑木存在著徑級小、材質不穩定、力學性能較差等諸多缺陷，因而在小徑木家具設計過程中，要結合其自身材性，選取合適的接合方式，揚長避短，才能更好地保證小徑木家具的使用壽命。本文通過對小徑木的材型材性及小徑木在家具設計中利用現狀的分析，總結了直接利用小徑原木制作家具時的幾種接合方式，為直接利用小徑原木設計制作家具的生產實踐提供參考。

1 小徑木在家具設計中的利用現狀

依據GB/T 11716-2009《小徑原木》中規定，小徑木為原木直徑在4-16cm范圍內的木材。主要來源于成材快、生長周期及輪伐期短的速生木種。外形多為細長圓棒狀，腐朽、節子等缺陷較少，但彎曲材較多，目前在家具設計中主要應用方式有三種（圖1）。

1.1 原木應用

根據小徑木的材質、徑級以及不同的用途，結合家具常見尺度與形態，一些徑級較小的小徑木，如直徑在4-6cm之間，可以直接用來制作家具。將小徑木干燥后，利用其自身的形態及斷面特性，通過綜合大眾的審美，直接設計制作出原生態的家具，更大程度地表現材料本身的特點和質地[1-2]，提高產品的個性化設計空間，更具有藝術性、真實性、觀賞性[3]。

1.2 鋸材應用

一些徑級稍大的小徑木，如直徑在6-16cm之間，可以通過不同的鋸解方法，結合產品要求的規格尺寸，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子、蟲眼等缺陷，制成桌、椅、架子等實木家具，經透明涂飾后保留材料的紋理和色澤，制作出具有簡樸[4]、自然的田園風格家具。

表1 小徑木集成材應用的幾種加工方式

1.3 集成材應用

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

后兩種應用在家具制造中多采用傳統實木家具連接方法，即榫接合、五金件接合和膠接合，文章重點探討直接利用小徑原木設計制造家具時的接合設計。

2 利用小徑木原木制作家具的接合設計

由于小徑木是形態特征細而長，截斷面為圓形的棒狀結構，因此在直接利用小徑木制作家具的過程中，小徑木一般以線型構件出現，多作為家具的支撐體或應用于全以線材為主構成的家具中[6]。設計時可以參考棒狀材料或方材的接合基本構成形式，如接長、直角連接、T型連接、十字交叉連接等。需要依據小徑木本身的形態特征以及家具不同部位的不用要求選取合適的接合方式，才能更好的體現小徑木家具的藝術結構形態。在目前的小徑木家具設計中，接合方式主要有以下幾種。

2.1 榫接合

榫卯結構是通過不同榫卯間的精密配合，無需借助其他輔助結構條件，使家具經久耐用，同時也保證了家具表面的平整與美觀[7]，是我國傳統實木家具中應用最廣泛的連接方式，其科學性使得制作出的家具壽命大大延長，直接利用小徑木制作家具時，首先考慮到的接合設計便應該是傳統的榫卯結構。

直接利用小徑木制作家具時較為常見的為兩圓形截面構件之間的結合，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源于形態不規整、力學強度較差的間伐材，因此其榫卯結構與種類都較為單一。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。考慮到小徑木形態具有不規則性，家具各部件之間不一定能形成精密的榫卯結合。因此在使用榫卯結合的方式設計制造小徑木家具時，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構等方式強化連接部位[8]（圖3）。

2.2 釘接合

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

2.3 膠接合

膠接合在家具設計中的應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，表面樹皮量大，又易存在蟲眼等一定的缺陷，因此利用到單一膠接合的情況并不常見。膠接合這種連接方式在小徑木家具設計中通常會與榫卯等其他接合配合使用，以增加連接部位的強度和穩定性（圖5）。

2.4 纏接接合

小徑木家具的主體框架結構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極不規整的情況下，通常會采用適當的的繩類、藤材或金屬絲對小徑木家具的部件做捆扎纏接處理，從而對小徑木家具的部件進行固定，增強其牢固程度。在家具設計中，主要采用有規律的纏繞方法，即按照家具的造型和設計的圖案，采用疏密對比，經緯交叉、穿插編織等手法，在連接部位形成凹凸起伏、虛實結合的浮雕般的藝術效果，為小徑木家具增加藝術性和觀賞性，創造出獨特的個性化的裝飾效果[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用現狀

■圖3 榫卯接合

■圖2 小徑木圓形截面構件常用榫卯

■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，通過對小徑木家具連接件的合理選擇和設計，可以達到提高小徑木家具的結合強度、拆裝方便、可多次重復拆裝等目的。同時，對小徑木家具連接件可以進行適當的藝術設計，使連接件在緊固家具部件的同時，又能達到裝飾的目的，為小徑木家具增添藝術性和觀賞性（圖7）。

基于快速成型技術的3D打印機可以實現平面圖紙的立體化構建，能夠以小批量甚至單件設計、生產而不增加產品的成本[10]。在小徑木尺寸和形態都存在較大差異化的情況下，可以結合3D打印技術對小徑木家具連接件進行單獨的設計和制造，選擇合適的打印材料，并加入自己的藝術靈感，可以制造出充滿自然、復雜、幾何形態的連接件，不僅可以滿足使家具更具設計性、藝術性，同時，對家具接合部位或連接件的一體成型制造，還可以增強結構的穩定性和強度[11]。在進行三維建模階段，可以對家具的連接部位或特殊連接件進行適當的結構設計，便可以減少或省去連接件，使連接部位的結構變得更加簡單明了，并且增強連接強度[12]，如Mina le-Maeda工作室設計的keystone系列3D打印家具連接件（圖8）。3D打印技術可以制造出結構更復雜、形態更多樣的連接件，極大簡化加工工序，降低工藝難度，減少木料浪費，使小徑木家具設計制造更加模塊化與定制化，不受限制的任意組合，引導新的設計方向，賦予小徑木家具設計制造帶來更多的可能性[13]。

3 結語

小徑原木家具因其材型的多樣性和差異性，在設計過程中通常會以一種比較另類的形態出現，給人以天然、粗獷、質樸的感覺，突破了傳統實木家具的設計形態。通過對直接應用小徑原木家具接合設計的研究和探索，為小徑原木家具選擇合適的接合方式，增強小徑原木家具的結合部位的力學性能，延長使用壽命，增強小徑原木家具的美觀性，對擴大小徑材應用具有重要意義。

（責任編輯：肖 佳）

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