基于小径原木制作的家具接合设计

■崔 义 李 鹏 Cui Yi amp; Li Peng

(1.2.东北林业大学，黑龙江哈尔滨 150040）

近年来，实木家具以其朴实、自然、大方、个性的特点受到了广泛的喜爱，成为了许多家庭在选择家具时的主要选择。然而天然硬质阔叶木材生长速度十分缓慢，随着大量的采伐，木材资源大大减少。特别是某些珍贵木材，供需矛盾更是尖锐。因此提高低质人工林木材的利用率，利用小径木来制造实木家具将能够更有效地扩大实木家具的用材范围、丰富家具的内容，满足消费者的需求。与天然林大径材相比，小径木存在着径级小、材质不稳定、力学性能较差等诸多缺陷，因而在小径木家具设计过程中，要结合其自身材性，选取合适的接合方式，扬长避短，才能更好地保证小径木家具的使用寿命。本文通过对小径木的材型材性及小径木在家具设计中利用现状的分析，总结了直接利用小径原木制作家具时的几种接合方式，为直接利用小径原木设计制作家具的生产实践提供参考。

1 小径木在家具设计中的利用现状

依据GB/T 11716-2009《小径原木》中规定，小径木为原木直径在4-16cm范围内的木材。主要来源于成材快、生长周期及轮伐期短的速生木种。外形多为细长圆棒状，腐朽、节子等缺陷较少，但弯曲材较多，目前在家具设计中主要应用方式有三种（图1）。

1.1 原木应用

根据小径木的材质、径级以及不同的用途，结合家具常见尺度与形态，一些径级较小的小径木，如直径在4-6cm之间，可以直接用来制作家具。将小径木干燥后，利用其自身的形态及断面特性，通过综合大众的审美，直接设计制作出原生态的家具，更大程度地表现材料本身的特点和质地[1-2]，提高产品的个性化设计空间，更具有艺术性、真实性、观赏性[3]。

1.2 锯材应用

一些径级稍大的小径木，如直径在6-16cm之间，可以通过不同的锯解方法，结合产品要求的规格尺寸，将小径木锯解成板方材，加以合理干燥或去皮，也可以保留小径木本身的节子、虫眼等缺陷，制成桌、椅、架子等实木家具，经透明涂饰后保留材料的纹理和色泽，制作出具有简朴[4]、自然的田园风格家具。

表1 小径木集成材应用的几种加工方式

1.3 集成材应用

目前这种方式是小径木在家具制造业中最为广泛的应用途径之一。根据小径木材性的特点，在将小径木加工成集成材应用时，多从先分解后组合的角度入手，将小径木经合理锯裁成小规格木方，干燥后采用多种途径制成集成材，应用于家具制造。这样既可以提高小径木自身的性能，又能达到充分、合理、高效利用的目的[5]。目前主要的具体加工方式（表1）。

后两种应用在家具制造中多采用传统实木家具连接方法，即榫接合、五金件接合和胶接合，文章重点探讨直接利用小径原木设计制造家具时的接合设计。

2 利用小径木原木制作家具的接合设计

由于小径木是形态特征细而长，截断面为圆形的棒状结构，因此在直接利用小径木制作家具的过程中，小径木一般以线型构件出现，多作为家具的支撑体或应用于全以线材为主构成的家具中[6]。设计时可以参考棒状材料或方材的接合基本构成形式，如接长、直角连接、T型连接、十字交叉连接等。需要依据小径木本身的形态特征以及家具不同部位的不用要求选取合适的接合方式，才能更好的体现小径木家具的艺术结构形态。在目前的小径木家具设计中，接合方式主要有以下几种。

2.1 榫接合

榫卯结构是通过不同榫卯间的精密配合，无需借助其他辅助结构条件，使家具经久耐用，同时也保证了家具表面的平整与美观[7]，是我国传统实木家具中应用最广泛的连接方式，其科学性使得制作出的家具寿命大大延长，直接利用小径木制作家具时，首先考虑到的接合设计便应该是传统的榫卯结构。

直接利用小径木制作家具时较为常见的为两圆形截面构件之间的结合，其榫卯通常采用如图2所示的两种方式。

由于小径木家具取材多来源于形态不规整、力学强度较差的间伐材，因此其榫卯结构与种类都较为单一。常用的榫卯形式一般为：出头榫、明榫、暗榫三种；榫头的形状可分为圆榫和直角榫。考虑到小径木形态具有不规则性，家具各部件之间不一定能形成精密的榫卯结合。因此在使用榫卯结合的方式设计制造小径木家具时，要注意选择合适的榫形，并辅助以木楔、胶黏剂或采用双榫或多榫结构等方式强化连接部位[8]（图3）。

2.2 钉接合

由于钉接合具有简便、高效等特点，在小径木家具设计制造中得到了广泛的应用。目前常用的钉分为直钉和木螺钉两种。钉结合可以不必考虑材料的形状、尺寸，而只需保证结合部位的紧密贴合就可以将部件结合起来，成本低且效率高。因而在制作一些小型家具时，通常会选择简便的钉结合方式，操作方便、快捷（图4）。

2.3 胶接合

胶接合在家具设计中的应用形式主要分为单一的胶接合和与其他接合方式配合的胶接合。单一的胶接合方式通常要求零部件表面光滑平整，而小径木由于材性的特殊性，表面树皮量大，又易存在虫眼等一定的缺陷，因此利用到单一胶接合的情况并不常见。胶接合这种连接方式在小径木家具设计中通常会与榫卯等其他接合配合使用，以增加连接部位的强度和稳定性（图5）。

2.4 缠接接合

小径木家具的主体框架结构多采用榫卯或钉接合的方式连接，但在尺寸较小或材料形态极不规整的情况下，通常会采用适当的的绳类、藤材或金属丝对小径木家具的部件做捆扎缠接处理，从而对小径木家具的部件进行固定，增强其牢固程度。在家具设计中，主要采用有规律的缠绕方法，即按照家具的造型和设计的图案，采用疏密对比，经纬交叉、穿插编织等手法，在连接部位形成凹凸起伏、虚实结合的浮雕般的艺术效果，为小径木家具增加艺术性和观赏性，创造出独特的个性化的装饰效果[9]，常用的缠接方式如图6所示。

2.5 连接件接合

■图1 小径木在家具中的应用现状

■图3 榫卯接合

■图2 小径木圆形截面构件常用榫卯

■图4 钉接合

■图5 胶接合

■图6 缠接接合

■图7 连接件接合

■图8 3D打印技术制造的家具连接件

连接件接合通常适用于可装卸部位的连接，通过对小径木家具连接件的合理选择和设计，可以达到提高小径木家具的结合强度、拆装方便、可多次重复拆装等目的。同时，对小径木家具连接件可以进行适当的艺术设计，使连接件在紧固家具部件的同时，又能达到装饰的目的，为小径木家具增添艺术性和观赏性（图7）。

基于快速成型技术的3D打印机可以实现平面图纸的立体化构建，能够以小批量甚至单件设计、生产而不增加产品的成本[10]。在小径木尺寸和形态都存在较大差异化的情况下，可以结合3D打印技术对小径木家具连接件进行单独的设计和制造，选择合适的打印材料，并加入自己的艺术灵感，可以制造出充满自然、复杂、几何形态的连接件，不仅可以满足使家具更具设计性、艺术性，同时，对家具接合部位或连接件的一体成型制造，还可以增强结构的稳定性和强度[11]。在进行三维建模阶段，可以对家具的连接部位或特殊连接件进行适当的结构设计，便可以减少或省去连接件，使连接部位的结构变得更加简单明了，并且增强连接强度[12]，如Mina le-Maeda工作室设计的keystone系列3D打印家具连接件（图8）。3D打印技术可以制造出结构更复杂、形态更多样的连接件，极大简化加工工序，降低工艺难度，减少木料浪费，使小径木家具设计制造更加模块化与定制化，不受限制的任意组合，引导新的设计方向，赋予小径木家具设计制造带来更多的可能性[13]。

3 结语

小径原木家具因其材型的多样性和差异性，在设计过程中通常会以一种比较另类的形态出现，给人以天然、粗犷、质朴的感觉，突破了传统实木家具的设计形态。通过对直接应用小径原木家具接合设计的研究和探索，为小径原木家具选择合适的接合方式，增强小径原木家具的结合部位的力学性能，延长使用寿命，增强小径原木家具的美观性，对扩大小径材应用具有重要意义。

（责任编辑：肖 佳）

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