可拆装家具榫卯结构设计创新研究

王子寒， 徐 伟，2*

(1.南京林业大学家居与工业设计学院，江苏 南京 210037；2.南京林业大学智库林业产业发展中心，江苏 南京 210037)

家具是人们日常生活的必需品，任何生活方式都离不开家具，其结构大致可分为两类，分别是固定结构和可拆装结构[1]。家具的固定结构设计一般通过胶接合、钉接合来实现，使家具各部件之间形成一个整体，紧密结合。家具的可拆装结构则是通过零部件进行安装与拆卸，其可拆卸零部件一般为榫卯或部分五金连接件，拆卸便捷。随着电子商务的发展、直播带货的风靡、消费者观念的转变，网购家具已成为当今互联网背景下的家具销售趋势，消费者对可拆装结构家具的青睐将远大于固定式结构家具，为了迎合新趋势，企业需在产品结构、造型以及包装方面进行规划来压缩各方面成本，提高收益[2-3]。

1 可拆装家具发展现状与接合类型

1.1 可拆装家具发展现状

目前，由于社会文明的迅速发展，城市人口直线上升，生活各项开销增大，房价居高不下，小户型住房和配套设施成为置业热门，家具作为住宅的重要组成部分，在人们生活中起到至关重要的作用，因而对可拆装家具的需求逐渐上升，可拆装成为一个新兴的研究主题。

可拆装家具设计是在设计前期考虑家具的拆装性和装配性，在不改变零部件及整体结构稳定的情况下进行拆装[4]。许俊认为可拆装家具是通过各种插件、零部件或连接件将家具各部分结构组装并反复装卸的家具[5]。薛坤指出家具的可拆装结构分为嵌入式和自锁式[6]。王硕等又将可拆装榫接合形式进行了归纳和细分[7]。可拆装结构在学术界已慢慢兴起，但在技术层次仍依赖国外先进技术，本土原创设计有待提升。

可拆装家具分为需工具配合安装的可拆装结构和免工具安装的可拆装结构，两者在市场上都占有一定的份额[8]。需工具配合安装的可拆装家具一般以平板化包装配以专业人士指导或具体安装说明帮助消费者进行安装，在减少运输成本的同时，又能使消费者了解安装过程，获得体验感。免工具拆装家具即不需任何工具，仅需手工操作便能实现迅速安装，在可拆装家具中属于结构简单的可拆装，其可完全脱离安装手册，无需专业人士指导，消费者便可动脑实现简易安装，不仅节约了运输成本，还节约了安装费用。与此同时，安装难度小、易上手、结构简单的免工具拆装家具让消费者体验到了家具功能之外的追求自我个性的DIY体验，使消费者尝试了更多使用家具之外的乐趣。

1.2 可拆装家具接合类型

可拆装家具是可以进行多次拆卸，家具产品外观、结构和稳定性基本保持不变的一种设计。家具的可拆装是通过对零部件进行巧妙设计来完成的简单拆卸。可拆装接合方式大致可分为榫接式、挂接式、嵌入式、卡扣式以及螺纹式等[9]。

1.2.1 榫接式

榫接式一般由榫头和榫眼相互匹配拼接形成一种稳定结构的接合方式，其可追溯到古建筑复杂的结构设计，随着手工作业的迅速发展，开始出现了榫接合配合胶接合或钉结合制作的简易不可拆卸榫接式结构。然而伴随工业4.0时代的来临，现代榫卯结构开始向可拆装的接合方向演变，如搭接式、自锁式、插接式和挤压式等。其无需五金件、胶黏剂以及钉连接，结构内敛稳定，方便装卸，符合当今可持续发展趋势[10]。然而，榫接式结构形式变化多样，机械化难度高，成本高，与当代家居风格存在出入。

1.2.2 挂接式

挂接式是指两个挂钩形式的部件相互钩挂形成的简易可拆装结构接合方式，只需简单移动一个挂钩部件，便能实现家具结构的拆卸，多为金属家具，常用于超市、储藏室等货架连接。其优势在于安装迅速、便利，不需耗时耗力，结构强度大。在稳定性方面略有不足，易松动、变形。

1.2.3 嵌入式

嵌入式是两个部件相互配合且一个构件滑入另一个部件卡槽的一种接合方式。其构件多为“7”字形卡扣，拥有两个卡槽，组装接合先嵌入第一卡槽再滑动嵌入第二卡槽，第一卡槽的宽度需大于第二卡槽，第二卡槽宽度等同于卡口尺寸。该接合方式只需通过滑动便能实现安装与分离，装卸效率高，属于易拆装结构，不足之处在于，以滑动的方式进行接合，易产生松动现象，稳定性不足，难以实现各方位自锁固定。

1.2.4 卡扣式

卡扣式一般是塑性材料受力产生弹性形变来实现物件之间接合的一种方式，即通过外力使连接物产生变形接合再恢复原状。其卡扣形式多样，如球式、圆柱式、悬臂式等。该接合方式优势众多，安装便捷简单、装配费用低、稳定性强等，但其存在致命缺点，即拆卸寿命低，反复拆装容易出现变形、松动、裂缝等情况，不符合当今可持续设计的趋势。

1.2.5 螺纹式

螺纹式的接合方式与木螺钉接合原理没有本质区别，其结构设置了容易操作的零件，不需使用复杂工具和胶黏剂，只需螺丝与五金件相配合，便可简单通过旋转实行安装。该接合方式可以进行反复拆卸、安装，结构稳定，灵活性强，其零部件可以进行互换，便于标准化、批量化生产。然而，在造型上仍存在不足，结构易暴露在外，不存在装饰性，影响美观，与大众审美背道而驰。

综上所述，目前可拆装家具的接合类型很多，大致分为五金件接合和榫接合。榫卯结构类型多变，相比于五金件连接，其装卸便捷、结构规范、损伤较小[11]。但部分改良榫卯也存在加工精度高，磨损高、成本高等情况。因此，设计一种造型简单，便于加工，可进行标准化、批量化生产，实施扁平化包装来降低成本的易拆装榫卯结构，对实现家具的可拆装尤为重要[12]。

2 可拆装家具的榫卯结构设计原则

2.1 结构易拆装

可拆装家具的可拆装结构，其整体拆装的难易程度是设计思考的前提，易拆装结构的设计思考包括快速组合与拆卸，组装后确保结构稳定、功能完整以及符合审美需求等方面。目前市场上的家具仍大多数为固定结构，其运输复杂、成本高，部分拆装结构需使用工具和说明进行安装，装配原理复杂、步骤不清晰，难以实现多次拆卸。因此，借助简易榫卯结构进行整体设计，实现家具结构简易拆装，减少连接部分，提高装卸效率是结构拆装设计的首要原则[13]。

2.2 造型简洁化

造型简洁不仅需考虑外观的简洁明了，还需思考外观的新颖程度。其主要目的是为了迎合消费者的购买需求、生活需求和审美需求。榫卯结构在家具中的应用不需要华丽的表现手法，以生活需求为出发点，将简易化设计和榫卯相结合实现家具整体的可拆装。榫卯结构在家具造型中的表现方式大多为外显和隐藏，如将简单且富有美感的榫卯外显于家具表面，作为造型点缀，简洁又不失新颖，如将普通且仅作为接合方式的榫卯结构隐藏于整体造型设计中，则保证了造型简洁、合理、美观[14]。

2.3 包装扁平化

包装扁平化的目的在于方便运输、减少成本，可拆装设计是实现家具整体扁平化包装方式之一，在进行设计、生产、包装、运输、使用以及替换回收阶段需考虑整个家具产品的生命周期，以确保家具的标准化和模块化设计，符合绿色设计和可持续发展设计原则[15-16]。榫卯插接结构和五金件连接是进行家具可拆装，实现扁平化包装的重要方式。榫卯接合不同于五金件接合，其整体结构可进行多次拆卸，对家具本身损害较小，符合现代家具发展潮流。榫卯结构实现完全拆卸和包装扁平化，不仅有利于减少占地面积，还可以实现家具产品系列化、标准化以及模块化包装，有助于产品各部件回收再利用，提高家具产品寿命，对木材资源的保护有着重要意义[17-19]。

3 可拆装家具的榫结构创新实践

3.1 具体说明

如图1(a)所示是可拆装组合榫结构在桌几中的应用，其主要部件分别为面板、横枨、腿部构件以及零部件。通过横枨、腿部构件以及零部件之间榫头、榫眼之间的卡槽相互互补配合，形成横枨、腿部结构和零部件之间互锁的的组合结构，最后通过面板与腿部构件的榫头相互接合，最终实现整个桌几的组装。其可拆装组合榫结构具有快速安装、无胶黏剂接合、力学结构稳定、承载能力良好以及可进行扁平化包装等特点。

桌几的面板底部设有4个椭圆形榫眼，如图1(b)所示。腿部构件上端设有椭圆榫，中部开设榫槽，两条通过榫槽拼接的腿部构件唯一不同在于榫眼部分，一为方形榫眼，另一个为梯形榫眼，梯形榫眼大于方形榫眼。除榫眼外，腿部构件可进行批量化、标准化生产，如图1(c)所示。两个不同的零部件分别设有方形榫槽和L形榫槽，如图1(d)所示。如图1(e)和1(f)所示，横枨是整个桌几拼接结构中的核心部分，起到支撑和连接桌几腿部构件的作用，其设有独特的榫头，榫头上开设榫槽，榫头的长度与腿部构件和零部件榫槽深度一致，其相互配合保证了桌几外部形状的美观性。本拆装结构各个部件的设计考虑了机械加工的便捷性，通过规范标准，引入模块化理念来实现最终的批量化生产。横枨的榫头与腿部构件的榫眼以及零部件的榫槽在不使用五金件和胶黏剂的情况下实现自锁固定，其在接触时没有相互过渡损耗，改善了可拆装桌几的拆装寿命。

图1 产品结构图

3.2 装配方式

装配时，先将腿部构件2和3的榫槽2-3和3-2互补拼接，横枨的榫头4-1分别依次穿过腿部构件的方形榫眼和梯形榫眼，露出榫头4-3，将零部件6的榫槽6-1与横枨榫头4-3相结合，并将结合部位拉入梯形榫眼中，最终横枨榫头露出4-1，将零部件5的榫槽5-1与榫头4-1相结合，如图2所示。横枨与一边的腿部构件接合后，另一边通过相同的方式接合，最后将腿部构件的椭圆榫与面板的榫眼相结合，完成整体结构的接合。其中横枨、腿部结构和零部件组成的组合榫结构互补、咬合产生的反作用力，形成稳定的自锁结构，拆装时只需分离面板并依次取下零部件，拆下腿部结构，操作简单，拆装便捷。

图2 产品装配图

4 结束语

在电子商务迅速发展、线上销售模式逐渐完善的大背景下，对家具可拆装发展现状进行分析、总结，将可拆装家具的接合方式和优缺点进行对比，得出榫接合相较于其他接合方式在可拆装家具中的突出优势。将榫卯结构进行改良再设计，为家具的可拆装结构提出一种新的设计思路。本方案符合当今可持续发展设计思路，结构易拆装、造型简洁化以及包装扁平化，便于运输，方便拆卸，节约成本，满足消费者DIY体验感，以期为榫卯结构在可拆装家具中的应用及未来发展提供一种参考。但其仍存在一定的局限性，需后期进行虚拟仿真等方法进行整体结构稳定性测试，进一步完善结构，实现零部件之间稳定自锁。