木制抽屜結(jié)構(gòu)工藝與質(zhì)量控制分析

■魏文超，楊麗娜，魏新莉

(1.深圳家具研究開(kāi)發(fā)院，廣東深圳 518000；2.深圳市賽德檢測(cè)技術(shù)有限公司，廣東深圳 518000；3.中南林業(yè)科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙 410004）

木制抽屜是木制家具實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)藏功能的重要部分，是儲(chǔ)藏類(lèi)家具的重要組成部件，廣泛使用在柜、臺(tái)、桌、等家具產(chǎn)品上。抽屜在使用過(guò)程中，不僅要承擔(dān)一定的儲(chǔ)物重力，還要經(jīng)歷反復(fù)的拉伸與收縮，因此對(duì)木制抽屜的結(jié)構(gòu)與安裝具有很高的強(qiáng)度要求，對(duì)其進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)也顯得尤為必要。標(biāo)準(zhǔn)力學(xué)性能試驗(yàn)通過(guò)模仿或還原家具的使用過(guò)程，檢驗(yàn)家具各部件的受力狀況，據(jù)此對(duì)家具的生產(chǎn)質(zhì)量提出要求，保障家具的使用安全。現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)家具中的抽屜部件也提出具體要求，其質(zhì)量也要通過(guò)力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果衡定。

1 木制抽屜的結(jié)構(gòu)與安裝

1.1 木制抽屜的結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)承擔(dān)著產(chǎn)品造型的連接點(diǎn)，功能的實(shí)現(xiàn)點(diǎn)，于木制抽屜而言，結(jié)構(gòu)是決定其強(qiáng)度的主要因素[1]。常見(jiàn)的木制抽屜形式有兩種，一種由面板、左右兩塊側(cè)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(tǒng)框式結(jié)構(gòu)的抽屜大多采用直角榫或燕尾榫接合，人造板結(jié)構(gòu)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(jù)功能、位置、材料的差異也會(huì)有不同的接合方式，常見(jiàn)的木制抽屜結(jié)構(gòu)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(cè)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(cè)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(cè)板、背板的相同高度位置開(kāi)槽，將底板插入槽中[4]。這類(lèi)連接方式主要用于人造板抽屜，是板式家具中最常見(jiàn)的接合方式，連接牢固，穩(wěn)定性強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)抽屜結(jié)構(gòu)全拆裝（圖1）。偏心連接件的規(guī)格和種類(lèi)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(cè)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(shí)木家具抽屜部件，連接強(qiáng)度高、穩(wěn)定性強(qiáng)，外形美觀，但不可反復(fù)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(cè)板采用螺釘連接。底板與其余板件通過(guò)氣釘連接，或抽屜所有板件均采用氣釘進(jìn)行連接。釘接合的穩(wěn)定性與強(qiáng)度較差，外觀通常會(huì)留下釘孔，有些工廠會(huì)通過(guò)上漆和貼仿木紋貼紙遮擋，此種連接方式不可重復(fù)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(dòng)，所以除了抽屜本身的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，還應(yīng)當(dāng)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(dǎo)軌懸掛式、五金導(dǎo)軌托底式以及五金導(dǎo)軌懸掛式。

1.2.1 木導(dǎo)軌懸掛式

木導(dǎo)軌一般用于實(shí)木框架式家具中。抽屜與柜體通過(guò)木條插嵌連接，即在柜體旁板內(nèi)側(cè)裝小木方條，多采用螺釘或氣釘固定，抽屜左右兩板外側(cè)開(kāi)槽，在木方條上進(jìn)行左右滑動(dòng)。木方條和凹槽根據(jù)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(dòng)會(huì)使木方逐漸下沉從而出現(xiàn)損壞[8]。

1.2.2 五金導(dǎo)軌懸掛式

人造板抽屜通常采用五金導(dǎo)軌進(jìn)行連接。將抽屜導(dǎo)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(wěn)固。將滑軌安裝在抽屜左右兩側(cè)板外側(cè)要求的位置上。然后將柜體側(cè)板上的滑道與抽屜側(cè)板兩邊的滑軌進(jìn)行連接，從而實(shí)現(xiàn)抽屜的滑動(dòng)[9]。通常情況下滑軌安裝在抽屜兩側(cè)板外部的中間位置，且使用此導(dǎo)軌的抽屜不能完全被打開(kāi)。

1.2.3 五金導(dǎo)軌托底式

將抽屜導(dǎo)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(dǎo)軌的抽屜可以完全打開(kāi)，并可任意拆卸。但是這種安裝方式很可能會(huì)由于抽屜底板板材的握螺釘性能弱，導(dǎo)致滑軌松動(dòng)和脫落。

2 木制抽屜質(zhì)量分析

2.1 抽屜相關(guān)的力學(xué)性能試驗(yàn)

抽屜在家具中是一種儲(chǔ)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(qiáng)度抵抗使用過(guò)程中造成的損傷和變形。我國(guó)現(xiàn)行的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)凡涉及抽屜的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)都會(huì)對(duì)抽屜的力學(xué)性能提出要求，GB/T 10357.5-2011《家具力學(xué)性能試驗(yàn)第5部分柜類(lèi)強(qiáng)度和耐久性》中對(duì)抽屜進(jìn)行的力學(xué)試驗(yàn)主要有強(qiáng)度試驗(yàn)（圖3）、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度試驗(yàn)（圖4）、猛開(kāi)或猛關(guān)試驗(yàn)以及耐久性四個(gè)試驗(yàn)，均是通過(guò)對(duì)抽屜施加垂直壓力或水平拉力來(lái)檢驗(yàn)抽屜各部件的接合強(qiáng)度。

■圖3 強(qiáng)度試驗(yàn)

■圖4 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度試驗(yàn)

（1）抽屜強(qiáng)度試驗(yàn)。將抽屜抽出到限位狀態(tài)，若沒(méi)有限位裝置，則抽出至滑道內(nèi)長(zhǎng)的三分之二，內(nèi)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(yàn)通常會(huì)造成抽屜木導(dǎo)軌斷裂、五金導(dǎo)軌的滑道和滑軌部分分離。

（2）抽屜結(jié)構(gòu)強(qiáng)度試驗(yàn)。在抽屜的面板和背板內(nèi)側(cè)中部離抽屜底板約25 mm高的部位按照規(guī)定緩慢加力10次。此試驗(yàn)較常見(jiàn)的損壞現(xiàn)象主要為連接面板與側(cè)板、背板與側(cè)板的偏心連接件和榫松動(dòng)、氣釘與螺釘松脫。

（3）抽屜猛開(kāi)或猛關(guān)試驗(yàn)。此試驗(yàn)的猛開(kāi)部分僅適用于抽出時(shí)具有限位裝置的抽屜。按照要求對(duì)抽屜內(nèi)部進(jìn)行加載，將抽屜抽出300mm，如果抽屜抽出長(zhǎng)度不足300mm，則將抽屜充分拉出，沒(méi)有限位裝置的抽屜則抽出至內(nèi)留100mm的位置。通過(guò)抽屜拉手按規(guī)定速度將抽屜猛關(guān)10次，關(guān)閉力應(yīng)在距離抽屜關(guān)上前10mm的位置停止。如果抽屜有限位裝置，則按同一原理進(jìn)行猛開(kāi)試驗(yàn)。猛開(kāi)猛關(guān)試驗(yàn)中，由于慣性的左右，抽屜各部件都會(huì)受到一定的影響，強(qiáng)度較弱的釘接合部位可能會(huì)出現(xiàn)明顯的變化。

（4）抽屜耐久性試驗(yàn)。按照標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)抽屜內(nèi)部進(jìn)行加載，按規(guī)定循環(huán)次數(shù)通過(guò)抽屜拉手施加啟閉力，緩慢啟閉抽屜，對(duì)于沒(méi)有限位裝置的抽屜，抽出位置是抽屜內(nèi)長(zhǎng)的三分之二，內(nèi)留三分之一等于或100mm。耐久性試驗(yàn)主要是對(duì)導(dǎo)軌性能進(jìn)行考驗(yàn)，通過(guò)幾萬(wàn)次的反復(fù)拉伸以后，連接固定木導(dǎo)軌的釘可能出現(xiàn)變形，導(dǎo)致木導(dǎo)軌逐漸下沉最終損壞，五金導(dǎo)軌出現(xiàn)拉伸卡滯的現(xiàn)象。

2.2 抽屜的試驗(yàn)判定及常出現(xiàn)的損壞現(xiàn)象

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)10357.5規(guī)定，通過(guò)觀察試驗(yàn)中和試驗(yàn)后的抽屜結(jié)構(gòu)的變化，判定抽屜是否出現(xiàn)損壞及不合格，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定試驗(yàn)中和試驗(yàn)后，抽屜部件或連接件不應(yīng)斷裂損壞，用手觸壓證實(shí)，緊固部件不應(yīng)松動(dòng)，所有零部件不應(yīng)磨損或變形，五金連接件不應(yīng)松動(dòng)，活動(dòng)部件活動(dòng)靈活。但在實(shí)際試驗(yàn)過(guò)程中，木質(zhì)抽屜常出現(xiàn)木導(dǎo)軌脫落或斷裂、螺釘或氣釘松動(dòng)脫落、偏心連接件松動(dòng)、五金導(dǎo)軌彎曲變形等現(xiàn)象（圖5-8）。

■圖5 木導(dǎo)軌開(kāi)裂

2.3 木制抽屜常出現(xiàn)的損壞現(xiàn)象原因分析

針對(duì)試驗(yàn)過(guò)程中和過(guò)程后木制抽屜出現(xiàn)的損壞現(xiàn)象，對(duì)木制抽屜損壞的原因應(yīng)進(jìn)行分析。

2.3.1 導(dǎo)軌損壞現(xiàn)象

在抽屜試驗(yàn)過(guò)程中，常出現(xiàn)木導(dǎo)軌的木方條開(kāi)裂、下沉或直接脫落，五金導(dǎo)軌試驗(yàn)后發(fā)生曲變、脫落、位移或卡滯等現(xiàn)象。分析原因，有以下幾個(gè)方面：

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

（2）五金導(dǎo)軌自身的材質(zhì)厚度較小，在加載時(shí)容易發(fā)生曲變，所使用的鋼板強(qiáng)度不足，受力后發(fā)生變形；連接抽屜的家具基材握螺釘力性能差，連接導(dǎo)軌的預(yù)埋螺母在受力后脫落；抽屜長(zhǎng)度設(shè)計(jì)較長(zhǎng)，懸臂載荷較大，試驗(yàn)過(guò)程中是滑道與側(cè)板之間的夾角超過(guò)90°，從而發(fā)生變形。

（3）裝配上的問(wèn)題，裝配工沒(méi)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(lái)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(wèn)題主要是由于連接各板件之間的連接件不穩(wěn)定，木榫松動(dòng)和偏心連接件損壞，松動(dòng)。

（1）試驗(yàn)中木榫出現(xiàn)松動(dòng)，除了膠的強(qiáng)度不夠以外，與木榫的加工工藝缺陷有關(guān)，木榫的加工精度要求高，加工上的細(xì)微差距都可能會(huì)對(duì)整體結(jié)構(gòu)性能產(chǎn)生影響[10]。同時(shí)，木榫所使用的基材干縮濕漲特性也會(huì)造成結(jié)構(gòu)件的不穩(wěn)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(wú)外牙，安裝后出現(xiàn)倒退現(xiàn)象，還有孔位的加工精度有偏差都會(huì)使結(jié)構(gòu)在試驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)位移，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)松動(dòng)，部件之間出現(xiàn)間隙。

2.3.3 螺釘和氣釘松脫

螺釘和氣釘?shù)乃擅摮陨淼膹?qiáng)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(guān)，有的家具所使用的基材握螺釘力性能差，受力過(guò)程中容易發(fā)生松動(dòng)或脫落。

3 木制抽屜質(zhì)量控制方法

3.1 增強(qiáng)結(jié)構(gòu)件自身強(qiáng)度

結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度要求是結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定的基礎(chǔ)，造型及功能都需要通過(guò)結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)[11]。結(jié)構(gòu)件應(yīng)從從原材料的選擇及加工工藝上加強(qiáng)。材料選擇的不標(biāo)準(zhǔn)主要體現(xiàn)在選用材料的剛度、柔性等不符合產(chǎn)品使用要求，五金件應(yīng)選擇柔韌性好的材料制造，木榫應(yīng)選擇質(zhì)地堅(jiān)硬、物理性能好的硬木。常見(jiàn)的偏心連接件有鋅合金、鐵及鋁鎂合金等材質(zhì)，相比原料雜質(zhì)多、質(zhì)地粗糙的鋅合金來(lái)說(shuō)，鐵質(zhì)具有更好的柔韌性，耐扭性能也相對(duì)更好[12]。榫結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)和加工時(shí)應(yīng)采用科學(xué)的分析方法例如有限元分析等方法研究榫的接合節(jié)點(diǎn)，測(cè)算其力學(xué)性能，優(yōu)化結(jié)構(gòu)[13]。

■圖6 五金導(dǎo)軌脫落

■圖7 偏心件松動(dòng)

■圖8 釘脫落

3.2 控制家具基材強(qiáng)度

家具的基材強(qiáng)度直接影響抽屜的連接強(qiáng)度。一方面，人造板標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于小于16 mm厚度的人造板不做握螺釘力的要求，但實(shí)際上抽屜底板的厚度都較薄，通常都達(dá)不到握螺釘力的測(cè)試要求，所以在安裝之初其結(jié)構(gòu)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(diǎn)等，較容易發(fā)生開(kāi)裂、翹曲的現(xiàn)象，應(yīng)當(dāng)選擇性能穩(wěn)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(jié)構(gòu)牢固的方法之一。根據(jù)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(fā)揮連接件的作用。一般來(lái)說(shuō)，實(shí)木采用榫接合、人造板采用偏心件接合是較為穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，但是也有一些實(shí)木類(lèi)抽屜只采用氣釘連接，由于實(shí)木的自重再加上外力的作用，結(jié)構(gòu)損壞的幾率非常大。導(dǎo)軌的連接方式中如五金導(dǎo)軌托底式，這種安裝方式很可能會(huì)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(dǎo)致使用過(guò)程中抽屜掉落，對(duì)于此種抽屜結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)懸掛式導(dǎo)軌的優(yōu)勢(shì)就更加明顯，因此應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況采用合適的連接方式。

3.4 家具的整體裝配強(qiáng)度

從標(biāo)準(zhǔn)中可知，抽屜所有的力學(xué)試驗(yàn)都是在其安裝在家具上或者處于穩(wěn)定水平的階段完成的。因此家具的整體穩(wěn)定性也會(huì)直接影響抽屜的結(jié)構(gòu)。

4 結(jié)語(yǔ)

抽屜在日常使用過(guò)程中無(wú)論出現(xiàn)哪種情況的損壞都會(huì)影響使用，力學(xué)試驗(yàn)對(duì)木制抽屜是通過(guò)模仿和還原日常使用過(guò)程，對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量把控有著非常大的作用，針對(duì)木制抽屜出現(xiàn)的具體問(wèn)題，及時(shí)找出具體原因和相應(yīng)辦法來(lái)控制抽屜的質(zhì)量，保證木制抽屜部件在使用過(guò)程中的牢度穩(wěn)定。