王子寒， 徐 偉，2*

(1.南京林業(yè)大學(xué)家居與工業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)院，江蘇 南京 210037；2.南京林業(yè)大學(xué)智庫(kù)林業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展中心，江蘇 南京 210037)

家具是人們?nèi)粘Ｉ畹谋匦杵罚魏紊罘绞蕉茧x不開家具，其結(jié)構(gòu)大致可分為兩類，分別是固定結(jié)構(gòu)和可拆裝結(jié)構(gòu)[1]。家具的固定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一般通過膠接合、釘接合來實(shí)現(xiàn)，使家具各部件之間形成一個(gè)整體，緊密結(jié)合。家具的可拆裝結(jié)構(gòu)則是通過零部件進(jìn)行安裝與拆卸，其可拆卸零部件一般為榫卯或部分五金連接件，拆卸便捷。隨著電子商務(wù)的發(fā)展、直播帶貨的風(fēng)靡、消費(fèi)者觀念的轉(zhuǎn)變，網(wǎng)購(gòu)家具已成為當(dāng)今互聯(lián)網(wǎng)背景下的家具銷售趨勢(shì)，消費(fèi)者對(duì)可拆裝結(jié)構(gòu)家具的青睞將遠(yuǎn)大于固定式結(jié)構(gòu)家具，為了迎合新趨勢(shì)，企業(yè)需在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、造型以及包裝方面進(jìn)行規(guī)劃來壓縮各方面成本，提高收益[2-3]。

1 可拆裝家具發(fā)展現(xiàn)狀與接合類型

1.1 可拆裝家具發(fā)展現(xiàn)狀

目前，由于社會(huì)文明的迅速發(fā)展，城市人口直線上升，生活各項(xiàng)開銷增大，房?jī)r(jià)居高不下，小戶型住房和配套設(shè)施成為置業(yè)熱門，家具作為住宅的重要組成部分，在人們生活中起到至關(guān)重要的作用，因而對(duì)可拆裝家具的需求逐漸上升，可拆裝成為一個(gè)新興的研究主題。

可拆裝家具設(shè)計(jì)是在設(shè)計(jì)前期考慮家具的拆裝性和裝配性，在不改變零部件及整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的情況下進(jìn)行拆裝[4]。許俊認(rèn)為可拆裝家具是通過各種插件、零部件或連接件將家具各部分結(jié)構(gòu)組裝并反復(fù)裝卸的家具[5]。薛坤指出家具的可拆裝結(jié)構(gòu)分為嵌入式和自鎖式[6]。王碩等又將可拆裝榫接合形式進(jìn)行了歸納和細(xì)分[7]?？刹鹧b結(jié)構(gòu)在學(xué)術(shù)界已慢慢興起，但在技術(shù)層次仍依賴國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，本土原創(chuàng)設(shè)計(jì)有待提升。

可拆裝家具分為需工具配合安裝的可拆裝結(jié)構(gòu)和免工具安裝的可拆裝結(jié)構(gòu)，兩者在市場(chǎng)上都占有一定的份額[8]。需工具配合安裝的可拆裝家具一般以平板化包裝配以專業(yè)人士指導(dǎo)或具體安裝說明幫助消費(fèi)者進(jìn)行安裝，在減少運(yùn)輸成本的同時(shí)，又能使消費(fèi)者了解安裝過程，獲得體驗(yàn)感。免工具拆裝家具即不需任何工具，僅需手工操作便能實(shí)現(xiàn)迅速安裝，在可拆裝家具中屬于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的可拆裝，其可完全脫離安裝手冊(cè)，無需專業(yè)人士指導(dǎo)，消費(fèi)者便可動(dòng)腦實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易安裝，不僅節(jié)約了運(yùn)輸成本，還節(jié)約了安裝費(fèi)用。與此同時(shí)，安裝難度小、易上手、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的免工具拆裝家具讓消費(fèi)者體驗(yàn)到了家具功能之外的追求自我個(gè)性的DIY體驗(yàn)，使消費(fèi)者嘗試了更多使用家具之外的樂趣。

1.2 可拆裝家具接合類型

可拆裝家具是可以進(jìn)行多次拆卸，家具產(chǎn)品外觀、結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性基本保持不變的一種設(shè)計(jì)。家具的可拆裝是通過對(duì)零部件進(jìn)行巧妙設(shè)計(jì)來完成的簡(jiǎn)單拆卸?？刹鹧b接合方式大致可分為榫接式、掛接式、嵌入式、卡扣式以及螺紋式等[9]。

1.2.1 榫接式

榫接式一般由榫頭和榫眼相互匹配拼接形成一種穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的接合方式，其可追溯到古建筑復(fù)雜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，隨著手工作業(yè)的迅速發(fā)展，開始出現(xiàn)了榫接合配合膠接合或釘結(jié)合制作的簡(jiǎn)易不可拆卸榫接式結(jié)構(gòu)。然而伴隨工業(yè)4.0時(shí)代的來臨，現(xiàn)代榫卯結(jié)構(gòu)開始向可拆裝的接合方向演變，如搭接式、自鎖式、插接式和擠壓式等。其無需五金件、膠黏劑以及釘連接，結(jié)構(gòu)內(nèi)斂穩(wěn)定，方便裝卸，符合當(dāng)今可持續(xù)發(fā)展趨勢(shì)[10]。然而，榫接式結(jié)構(gòu)形式變化多樣，機(jī)械化難度高，成本高，與當(dāng)代家居風(fēng)格存在出入。

1.2.2 掛接式

掛接式是指兩個(gè)掛鉤形式的部件相互鉤掛形成的簡(jiǎn)易可拆裝結(jié)構(gòu)接合方式，只需簡(jiǎn)單移動(dòng)一個(gè)掛鉤部件，便能實(shí)現(xiàn)家具結(jié)構(gòu)的拆卸，多為金屬家具，常用于超市、儲(chǔ)藏室等貨架連接。其優(yōu)勢(shì)在于安裝迅速、便利，不需耗時(shí)耗力，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大。在穩(wěn)定性方面略有不足，易松動(dòng)、變形。

1.2.3 嵌入式

嵌入式是兩個(gè)部件相互配合且一個(gè)構(gòu)件滑入另一個(gè)部件卡槽的一種接合方式。其構(gòu)件多為“7”字形卡扣，擁有兩個(gè)卡槽，組裝接合先嵌入第一卡槽再滑動(dòng)嵌入第二卡槽，第一卡槽的寬度需大于第二卡槽，第二卡槽寬度等同于卡口尺寸。該接合方式只需通過滑動(dòng)便能實(shí)現(xiàn)安裝與分離，裝卸效率高，屬于易拆裝結(jié)構(gòu)，不足之處在于，以滑動(dòng)的方式進(jìn)行接合，易產(chǎn)生松動(dòng)現(xiàn)象，穩(wěn)定性不足，難以實(shí)現(xiàn)各方位自鎖固定。

1.2.4 卡扣式

卡扣式一般是塑性材料受力產(chǎn)生彈性形變來實(shí)現(xiàn)物件之間接合的一種方式，即通過外力使連接物產(chǎn)生變形接合再恢復(fù)原狀。其卡扣形式多樣，如球式、圓柱式、懸臂式等。該接合方式優(yōu)勢(shì)眾多，安裝便捷簡(jiǎn)單、裝配費(fèi)用低、穩(wěn)定性強(qiáng)等，但其存在致命缺點(diǎn)，即拆卸壽命低，反復(fù)拆裝容易出現(xiàn)變形、松動(dòng)、裂縫等情況，不符合當(dāng)今可持續(xù)設(shè)計(jì)的趨勢(shì)。

1.2.5 螺紋式

螺紋式的接合方式與木螺釘接合原理沒有本質(zhì)區(qū)別，其結(jié)構(gòu)設(shè)置了容易操作的零件，不需使用復(fù)雜工具和膠黏劑，只需螺絲與五金件相配合，便可簡(jiǎn)單通過旋轉(zhuǎn)實(shí)行安裝。該接合方式可以進(jìn)行反復(fù)拆卸、安裝，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，靈活性強(qiáng)，其零部件可以進(jìn)行互換，便于標(biāo)準(zhǔn)化、批量化生產(chǎn)。然而，在造型上仍存在不足，結(jié)構(gòu)易暴露在外，不存在裝飾性，影響美觀，與大眾審美背道而馳。

綜上所述，目前可拆裝家具的接合類型很多，大致分為五金件接合和榫接合。榫卯結(jié)構(gòu)類型多變，相比于五金件連接，其裝卸便捷、結(jié)構(gòu)規(guī)范、損傷較小[11]。但部分改良榫卯也存在加工精度高，磨損高、成本高等情況。因此，設(shè)計(jì)一種造型簡(jiǎn)單，便于加工，可進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、批量化生產(chǎn)，實(shí)施扁平化包裝來降低成本的易拆裝榫卯結(jié)構(gòu)，對(duì)實(shí)現(xiàn)家具的可拆裝尤為重要[12]。

2 可拆裝家具的榫卯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

2.1 結(jié)構(gòu)易拆裝

可拆裝家具的可拆裝結(jié)構(gòu)，其整體拆裝的難易程度是設(shè)計(jì)思考的前提，易拆裝結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思考包括快速組合與拆卸，組裝后確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、功能完整以及符合審美需求等方面。目前市場(chǎng)上的家具仍大多數(shù)為固定結(jié)構(gòu)，其運(yùn)輸復(fù)雜、成本高，部分拆裝結(jié)構(gòu)需使用工具和說明進(jìn)行安裝，裝配原理復(fù)雜、步驟不清晰，難以實(shí)現(xiàn)多次拆卸。因此，借助簡(jiǎn)易榫卯結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)家具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易拆裝，減少連接部分，提高裝卸效率是結(jié)構(gòu)拆裝設(shè)計(jì)的首要原則[13]。

2.2 造型簡(jiǎn)潔化

造型簡(jiǎn)潔不僅需考慮外觀的簡(jiǎn)潔明了，還需思考外觀的新穎程度。其主要目的是為了迎合消費(fèi)者的購(gòu)買需求、生活需求和審美需求。榫卯結(jié)構(gòu)在家具中的應(yīng)用不需要華麗的表現(xiàn)手法，以生活需求為出發(fā)點(diǎn)，將簡(jiǎn)易化設(shè)計(jì)和榫卯相結(jié)合實(shí)現(xiàn)家具整體的可拆裝。榫卯結(jié)構(gòu)在家具造型中的表現(xiàn)方式大多為外顯和隱藏，如將簡(jiǎn)單且富有美感的榫卯外顯于家具表面，作為造型點(diǎn)綴，簡(jiǎn)潔又不失新穎，如將普通且僅作為接合方式的榫卯結(jié)構(gòu)隱藏于整體造型設(shè)計(jì)中，則保證了造型簡(jiǎn)潔、合理、美觀[14]。

2.3 包裝扁平化

包裝扁平化的目的在于方便運(yùn)輸、減少成本，可拆裝設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)家具整體扁平化包裝方式之一，在進(jìn)行設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、包裝、運(yùn)輸、使用以及替換回收階段需考慮整個(gè)家具產(chǎn)品的生命周期，以確保家具的標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化設(shè)計(jì)，符合綠色設(shè)計(jì)和可持續(xù)發(fā)展設(shè)計(jì)原則[15-16]。榫卯插接結(jié)構(gòu)和五金件連接是進(jìn)行家具可拆裝，實(shí)現(xiàn)扁平化包裝的重要方式。榫卯接合不同于五金件接合，其整體結(jié)構(gòu)可進(jìn)行多次拆卸，對(duì)家具本身損害較小，符合現(xiàn)代家具發(fā)展潮流。榫卯結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)完全拆卸和包裝扁平化，不僅有利于減少占地面積，還可以實(shí)現(xiàn)家具產(chǎn)品系列化、標(biāo)準(zhǔn)化以及模塊化包裝，有助于產(chǎn)品各部件回收再利用，提高家具產(chǎn)品壽命，對(duì)木材資源的保護(hù)有著重要意義[17-19]。

3 可拆裝家具的榫結(jié)構(gòu)創(chuàng)新實(shí)踐

3.1 具體說明

如圖1(a)所示是可拆裝組合榫結(jié)構(gòu)在桌幾中的應(yīng)用，其主要部件分別為面板、橫棖、腿部構(gòu)件以及零部件。通過橫棖、腿部構(gòu)件以及零部件之間榫頭、榫眼之間的卡槽相互互補(bǔ)配合，形成橫棖、腿部結(jié)構(gòu)和零部件之間互鎖的的組合結(jié)構(gòu)，最后通過面板與腿部構(gòu)件的榫頭相互接合，最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)桌幾的組裝。其可拆裝組合榫結(jié)構(gòu)具有快速安裝、無膠黏劑接合、力學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、承載能力良好以及可進(jìn)行扁平化包裝等特點(diǎn)。

桌幾的面板底部設(shè)有4個(gè)橢圓形榫眼，如圖1(b)所示。腿部構(gòu)件上端設(shè)有橢圓榫，中部開設(shè)榫槽，兩條通過榫槽拼接的腿部構(gòu)件唯一不同在于榫眼部分，一為方形榫眼，另一個(gè)為梯形榫眼，梯形榫眼大于方形榫眼。除榫眼外，腿部構(gòu)件可進(jìn)行批量化、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，如圖1(c)所示。兩個(gè)不同的零部件分別設(shè)有方形榫槽和L形榫槽，如圖1(d)所示。如圖1(e)和1(f)所示，橫棖是整個(gè)桌幾拼接結(jié)構(gòu)中的核心部分，起到支撐和連接桌幾腿部構(gòu)件的作用，其設(shè)有獨(dú)特的榫頭，榫頭上開設(shè)榫槽，榫頭的長(zhǎng)度與腿部構(gòu)件和零部件榫槽深度一致，其相互配合保證了桌幾外部形狀的美觀性。本拆裝結(jié)構(gòu)各個(gè)部件的設(shè)計(jì)考慮了機(jī)械加工的便捷性，通過規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，引入模塊化理念來實(shí)現(xiàn)最終的批量化生產(chǎn)。橫棖的榫頭與腿部構(gòu)件的榫眼以及零部件的榫槽在不使用五金件和膠黏劑的情況下實(shí)現(xiàn)自鎖固定，其在接觸時(shí)沒有相互過渡損耗，改善了可拆裝桌幾的拆裝壽命。

圖1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖

3.2 裝配方式

裝配時(shí)，先將腿部構(gòu)件2和3的榫槽2-3和3-2互補(bǔ)拼接，橫棖的榫頭4-1分別依次穿過腿部構(gòu)件的方形榫眼和梯形榫眼，露出榫頭4-3，將零部件6的榫槽6-1與橫棖榫頭4-3相結(jié)合，并將結(jié)合部位拉入梯形榫眼中，最終橫棖榫頭露出4-1，將零部件5的榫槽5-1與榫頭4-1相結(jié)合，如圖2所示。橫棖與一邊的腿部構(gòu)件接合后，另一邊通過相同的方式接合，最后將腿部構(gòu)件的橢圓榫與面板的榫眼相結(jié)合，完成整體結(jié)構(gòu)的接合。其中橫棖、腿部結(jié)構(gòu)和零部件組成的組合榫結(jié)構(gòu)互補(bǔ)、咬合產(chǎn)生的反作用力，形成穩(wěn)定的自鎖結(jié)構(gòu)，拆裝時(shí)只需分離面板并依次取下零部件，拆下腿部結(jié)構(gòu)，操作簡(jiǎn)單，拆裝便捷。

圖2 產(chǎn)品裝配圖

4 結(jié)束語

在電子商務(wù)迅速發(fā)展、線上銷售模式逐漸完善的大背景下，對(duì)家具可拆裝發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行分析、總結(jié)，將可拆裝家具的接合方式和優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比，得出榫接合相較于其他接合方式在可拆裝家具中的突出優(yōu)勢(shì)。將榫卯結(jié)構(gòu)進(jìn)行改良再設(shè)計(jì)，為家具的可拆裝結(jié)構(gòu)提出一種新的設(shè)計(jì)思路。本方案符合當(dāng)今可持續(xù)發(fā)展設(shè)計(jì)思路，結(jié)構(gòu)易拆裝、造型簡(jiǎn)潔化以及包裝扁平化，便于運(yùn)輸，方便拆卸，節(jié)約成本，滿足消費(fèi)者DIY體驗(yàn)感，以期為榫卯結(jié)構(gòu)在可拆裝家具中的應(yīng)用及未來發(fā)展提供一種參考。但其仍存在一定的局限性，需后期進(jìn)行虛擬仿真等方法進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性測(cè)試，進(jìn)一步完善結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)零部件之間穩(wěn)定自鎖。