快装式抽屉箱框结构设计研究*

孙 香 王 华 刘子欢 高 静 朱倩倩

（1.南京林业大学家居与工业设计学院，江苏 南京 210037；2.广东省宜华生活科技股份有限公司，广东 汕头 515834）

传统实木家具企业可通过合适的互联网平台，运用现代化技术，优化产品结构，实现平板化运输[1]。市面上的抽屉主要通过偏心件连接的方式实现拆装，然而，传统实木抽屉是典型的榫卯结构产物，大多采用燕尾榫、箱框榫接合，一般都是整体结构，这类固定式抽屉不利于运输、维修和回收。同时，实木抽屉部件反复拆装，或多或少会对连接处的关节造成伤害，若能在可拆装的基础上实现快装，即允许局部预装件的存在，这不仅能在保证结构稳定的前提下实现扁平化包装，降低运输成本，还能提高工人的装配效率，节约时间成本[2-3]。若能简化抽屉安装程序，尽可能减少待装部件，使消费者可以自行装配，就可能吸引更多的消费者购买实木家具，促进实木家具行业的可持续发展。

1 抽屉结构分析

1.1 拆装式抽屉结构

目前市场上的现代家具常将抽屉设计为可反复拆装的结构，偏心件连接是最常用的接合方式，如图1a、b所示，这类结构加工简单，拆装便捷，被大规模应用于工业化生产的板式家具中。抽屉前板（或背板）与侧板采用三合一偏心件连接[4-6]，前板、背板以及两侧板开相同高度的榫槽，底板插入所开槽中，以实现拆装；抽屉前板与面板，则用木螺钉连接。偏心件连接通常会使用合理数量的圆棒榫以加强结构，抽屉一般使用φ6的圆棒榫，圆棒榫不涂胶，配合偏心件连接，起到定位辅助作用。偏心件连接的抽屉结构虽然可实现拆装，但是要借助工具，且拆装麻烦，并不能实现快速安装。

图1 偏心连接件结构示意图Fig.1 Structural diagram of the eccentric connector

1.2 固定式实木抽屉结构

作为家具功能的一个重要组成部分，传统的实木抽屉在结构上通常不可拆，其主要采用燕尾榫、箱框榫和企口接合等结构形式实现抽屉前板（或背板）与抽屉侧板的连接[7-8]。燕尾榫接合主要有贯通式燕尾榫、半盲式燕尾榫、滑动燕尾榫等，如图2a、b、c所示。贯通式燕尾榫制造简单，利用专用设备可实现大批量工业化生产。但一些抽屉未另设面板，若使用贯通式燕尾榫，在抽屉前板上会留下接缝，因此需在前板上另加一层面板；半盲式燕尾榫可以更好地隐藏前板上的缝隙；滑动燕尾榫是直通式的燕尾榫，不仅连接稳固，制作上更为简单，截面为梯形的榫头与榫槽均可采用通过式加工，生产效率高，易于装配[9]。

箱框榫是一种直角榫多榫结构，常用于箱框结构的转角接合，如图2d所示。箱框榫必须保证切口干净整齐，肩部线条清晰，机械切割与大面积胶合，使其接头紧密，接合牢固，箱框榫和贯通式燕尾榫一样，接缝不可隐藏。

抽屉侧板与前板（或背板）的接合中还有几种方法，同样可采用高效的通过式加工。一种是企口接合，如图2e所示。虽然其接口缝可隐藏，但是结构稳固性不强，接合处涂胶后还需用钉子加固，钉子钉入时宜带有角度，使其不易脱出。另一种是常见的榫槽插接,如图2f所示。在侧板上开一个宽度与背板厚度等大的凹槽，背板涂胶后直接插入凹槽实现连接。再一种是双槽扣接，如图2g所示。这是一种在侧板和前板（或背板）接口处均开设凹槽，能互相咬合匹配的结构方式，这种方式不但使两者接合紧密，而且增加了胶合面积，是一种优化的榫槽接合方式[10-12]。

抽屉底板与周围板块的连接一般均通过槽接，即在前板、背板和侧板的底部同一高度位置开槽，将底板插入槽中。榫接合的抽屉外观美丽，结构稳固，且无需五金件，但是榫卯接合的结构往往需要涂胶，涂胶以后，就无法实现拆装[13-14]。

图2 实木抽屉结构示意图Fig.2 Structural diagram of solid wood drawer

2 快装式抽屉结构设计原则

快装式家具的特点不仅在于拆装灵活，包装体积小，方便运输[15]，更在于其安装的快速与便利，为简化售后服务提供了技术基础。综合而言，实木抽屉的快装式结构设计应满足以下要求。

1）结构稳定。快装式抽屉不使用胶黏剂和偏心连接件，其结构稳定与否，与榫卯节点的力学强度有直接关系，然而，榫头和榫眼的接点位置相对于抽屉零部件本身，强度较弱，在多次拆装和载荷作用的情况下，榫卯接合处很有可能发生破坏，这就需要根据抽屉本身的受力特征，进行力学分析，应用最佳的榫接方式，保证连接节点的力学性能和抽屉整体的稳定性[16]。

2）拆装快捷。从用户角度来说，快装式抽屉结构不宜过于复杂，零部件数量也要尽可能减少，这是提高用户参与度的前提条件，同时必须简化装配形式，明确装配步骤，使用户能够接受[17]。其次，快装式抽屉并不代表必须完全拆卸各个零部件，再进行包装运输，而是在部分零部件不完全拆卸的情况下也能满足运输要求。对于用户来说，待装部件越少，安装越便捷，拆卸时不费力，同时不影响二次和多次拆装，也可以减少非必要拆装零部件的拆卸次数，延长其使用寿命[18]。

3）工艺合理。快装式抽屉是在传统榫卯结构基础上所作的改进与优化，改进后的零部件结构形态应在现有技术条件下能顺利地被加工出来，不违背工业化生产的大原则，加工方便高效，品质稳定可靠。

4）体积缩小。拆装实现了家具平板化包装，对于企业来说，抽屉包装体积的减小，可大大缩减运输成本。包装体积越小，越有利于后期的维修、回收等，这符合近年来大力提倡的绿色设计理念[19]。

5）无损外观。结构的优化设计应尽量减少对产品外观的影响，尤其是视觉经常可见的部分。快装式结构中一些预组装、可翻折的活动接点不宜暴露，应考虑将其设计在相对隐蔽的部位。

3 快装式抽屉结构优化设计方案

3.1 设计分析

基于以上设计原则，现有的抽屉结构中，主要存在以下问题。首先是以偏心件连接为核心的抽屉结构，这种结构方式虽然实现了拆装，但由于所有零件被完全拆开，在售后环节需要很多步骤才能完成组装，操作繁琐，且依赖于技术工人（一般消费者不易掌握，DIY难以普及），最终导致售后成本增加。其次是以榫卯结构为主的抽屉结构，此类结构虽然方式各异，榫卯样式千变万化，但都是固定式不可拆的，无法实现扁平化包装。尤其是抽屉数量多时，产品体积臃肿更为明显，不利于长途运输或库存仓储。根据以上分析，不难发现，前者是拆装“过度”，后者是完全不拆，因此解决问题的思路即在于平衡这两者，设计一种不完全拆装的结构，可以在保证零部件扁平化包装的前提下，减少组装步骤、降低组装难度，实现消费者能够轻松DIY的快装式结构。

3.2 结构设计

在不改变抽屉整体外观造型上考虑结构设计，抽屉主要由6块板材组成，包括左右侧板、前板、背板、底板以及面板，根据不完全拆装的结构要求，从传统榫卯中提炼出在一定范围内可旋转配合的榫形模块，应用于抽屉侧板与底板上，对底板与侧板的连接方式进行创新设计。材料上可使用简单的金属构件作为辅助，起到加强连接强度的作用。如图3所示，侧板和底板加工若干规格一致，相互错开的榫头，相邻榫头间形成榫槽，两板之间的榫头交错，使其可以正好交叉配合，榫头a与榫槽a适配，榫头b与榫槽b适配，依次配合。榫头均采用圆形榫头，每个榫头中心设有榫孔，通过一根圆柱金属转轴实现连接，免工具安装的金属连接件作为一种插接式结构件，可更好地实现用户装配，并大大降低生产成本。圆柱形状的榫头使得侧板可以以连接件为中心旋转角度，侧板与底板的角度在90°～180°之间变化，角度为90°时，两板完全垂直，前板与背板通过滑动燕尾榫的方式插入左右侧板中，抽屉实现完全约束；当侧板与底板完全展开至180°，两板整体可作为预装部件，实现平板化包装运输[20-21]，结构简洁明了，符合人性化原则。

3.3 拆装步骤

如图3a所示，快装式抽屉箱框结构包括6块结构板和连接组件,连接组件包括榫头a、榫槽a、榫头b、榫槽b和金属连接条。装配时,首先安装抽屉的底板与侧板，两板上加工的榫头和榫槽结构交叉对称，相邻的榫头之间形成榫槽，底板上的榫头a插入侧板上的榫槽a中，榫头b插入榫槽b中，各个榫头插入对应的榫槽中，每个榫头中部设有榫眼，圆柱金属转轴穿过每个榫眼实现连接，两侧板绕着金属连接条在90°～180°之间自由旋转。抽屉底板与两侧板可作为预装件存在，底板与侧板展开至180°，达到完全平铺状态，前板、背板以及面板依次排列，平行叠加在预装件上，打包出货，最大化地压缩了抽屉的包装体积。前板、背板两端加工结构一致的滑动半燕尾榫头如图3b所示，前板两端榫头为前榫头，背板两端榫头为后榫头，售后上门装配，只需要将前板和背板滑动插入侧板上预留的半燕尾榫槽中，两侧板位置便能受到完全约束。前板和背板滑动到底板上时，继续插入底板上预开的榫槽中，通过榫槽插接的方式实现连接[22]。最后使用木螺钉连接前板与面板，完成装配。拆卸步骤则反过来，首先卸掉木螺钉，拆掉面板，接着从底板中向上抽出前板、背板，剩下的左右侧板与底板的角度不再受到约束，整体构件可拆可不拆，展开至180°即可实现扁平化包装[23-26]。

图3 抽屉结构示意图Fig.3 Structure diagram of drawer

4 结语

本文着重研究了快装式实木抽屉箱框结构底板与侧板的连接，而未将重点放在前板与侧板的结构形式上，改变了以往的研究思路。提出的新抽屉结构利用旋转变形的方式，结合实木箱框结构中的滑动燕尾榫，实现了在可拆装基础上更进一步的抽屉快装，不仅提高了生产效率，降低生产成本，还实现了实木家具，特别是储藏类家具的流动性，顺应新的销售模式和市场需求。但是此款快装结构要求抽屉底板和背板为厚板，不利于节约材料，这也是该设计的不足之处，如何用现代化标准去衡量改造尺度，是现代家具企业以及家具设计师需要考虑的问题。设计师除了运用设计方法优化结构，还需勇于创新，助力扩大实木家具在市场上的影响力与竞争力。