1、古典实木家具结构和工艺的改进 2008 年 11 月 04 日来源：珠江商报作者：本刊专家撰稿人、顺德职业技术学院刘晓红博士 中国传统家具的结构采用卯榫，做工虽精湛，但已不适合现代工业化的生产。因此，在现代中国传统家具的设计中，应大力提倡改进旧结构和旧工艺，进而使用新结构、新工艺，如采用模压胶合板弯曲工艺替代实木弯曲工艺，圆棒榫或连接件来替代卯榫等，从而达到节约木材、提高生产效率、简化结构和工艺、降低成本的目的。 1.中国古典实木家具结构改进的必然性和理由 中国古典实木家具以明清家具为代表，以其工艺精湛、结构精妙、设计独特而闻名于世，其中最值得称道的是它的卯榫结构，其种类之多、衔接之巧、强度之
2、高、使用之久，在世界家具史上无人能比，达到了炉火纯青的境界。但是时过境迁，从手工作坊到今天的现代工业化工厂，从单件生产到大批量产品，从局部市场到全球市场，从慢慢的精工细雕到快速的上市速度，从充裕的材质优良的珍贵木材到日益匮乏的良莠不齐的木材，太多的变数，以至于无论是加工方式，还是产品结构，都必须顺应新的需求和变化，只有不断改进才有出路。 1.1 改进的必然性古典实木家具，无论在造型上、尺度上、结构上和工艺上都要较现代板式家具复杂，而且耗用木材量也很大。据统计，在用材方面，板式家具每件耗用人造板（主要为中密度纤维板、刨花板）约为0.06 立方米，实木家具每件耗用板材约为 0.1 立方米。众所周知
3、，木材的短缺已严重制约了木材工业和家具业的发展，而且用于做实木家具的大径级优质木材多半依靠进口，不仅价格一路上涨，而且随着世界珍稀木材的日益减少，来源也越来越少。因此，这种现状迫使我们在设计和制造古典实木家具的时候，在不影响功能和造型的前提下，应尽量少用大料、好料，结构尽量合理、省料，在局部尽量用人造板代替实木，这也已成为众多古典家具制造商的设计和制造原则。 材料的改变必然要引起结构的变革。传统的卯榫结构不仅对材料的物理力学性能要求较高，而且由于是整体结构，因此耗材量很高。其次，传统的卯榫结构不利于机械加工，尽管也有开榫机，但不是什么样的卯榫都能加工。另外，随着家具流通范围日益加速，尤其古典实
4、木家具已成为中国家具出口的主要产品，这也迫使制造商和经销商必须考虑运输成本，因为出口家具的海运成本将占家具销售价的 20%左右。 综上所述，考虑到材料来源和价格、加工难度和运输成本，在开发设计和生产古典实木家具时就必须另辟新径，采用新方法，简化繁杂的工艺，赋予实木古典家具以新的结构，以利工业化生产，减少珍贵木材的用量，同时便于拆卸和安装以利于运输，达到降低运输成本的目的。 1.2 结构改进的理由在家具造型活动中，结构是最重要的，它是产品功能的载体，没有结构就没有产品的存在，因而也就失去了家具设计的价值和意义。家具的结构正像人体的骨骼系统，它构成了人体的框架，用以承受外力和自重，并将载荷自上而下
5、传到结构支点而至地面，辅助其他系统实现人体的各种功能。因此，家具结构是直接为功能服务的，同时它本身在一定的材料和技术条件下，以及在牢固耐久和特殊功能的要求下也有着自己不同的结合方式。 从古到今，从中到西，家具设计师无不重视结构的合理性和艺术性。中国明式家具就是一个典范。它的每一个结构件同时也都是装饰件，如向上挑起的搭脑，形态各异的牙板、撑子，貌不惊人的矮老，无不在起到加强结构的作用时又毫不张扬地表现着明式家具的儒雅含蓄的美。制造强国德国在 1995 年开始的“制造2000”的研究计划中，将产品结构和方法模块化作为研究的重点。德国人认为：不断增长的品种和零部件的多样化的问题应通过产品结构标准化和
6、标准的大力推广应用以及参数化方法得到解决。 家具结构有层次性、有序性、稳定性等特点，为了达到和保证这几个特点，就必须对产品结构进行标准化，否则很难实现结构的这几个特点。不论是实木家具还是板式家具，在结构改进的过程中力求标准化，不仅利于高效的工业化生产和降低成本，还是产品质量稳定、优良的重要保证。 总之，合理的家具结构可以增强家具制品的强度，节省原材料，提高工艺性，同时，不同的结构，由于其本身所具有的技术特征，常常可以表现或加强家具造型的艺术性。因此，研究改进古典实木家具，首先从结构改进入手是十分合理和必要的。 2.古典实木家具结构和工艺改进 2.1 改善与创新的 45斜角连接方式中国的传统家具
7、特别是明式家具中，凡板面都用木框嵌板结构(如图 1所示)，交角为 45斜角，中部为薄木芯板，芯板的背面甚至采用横贯燕尾榫(如图 2 所示)，以防翘曲并增加强度。45斜角传统的做法是做木榫，并且打榫，然后装嵌板，加上木材烘不干，所以嵌板先得上漆，以防收缩留下白线，槽也得打深，以防伸缩(如图 3 所示)，可以说嵌板不是固定在木框上的，这是一种不稳定的关系。 图 1 木框嵌板结构 1、2、3、9-裁口法 4、5、6、7、8-榫槽法 1-木框方材 2-嵌板 3-空隙 图 2 旧式薄板拼合穿带结构 图 3 嵌板结构的预留空隙旧式攒边打槽装板造法（面板背面透视）新结构用 MDF 和木条制造（面板正面透视）
8、图 4 改善与创新的 45斜角连接方式 在现在的生产中，我们可以对它加以改善和创新（如图 4），45斜角，不做榫，改用指接榫，加工简便很多。假如要让木框及嵌板固定，嵌板部分可以改用中密度或双包镶。除了指接办法，也可以用薄木或 68mm 厚的木板接粘钉在嵌板上面（木片端头切成 45)。视觉效果和传统的做法大致一样，但加工快，质量稳定不变形。2.2 台面或其他平面结构的一种改进双包镶结构 传统家具的台面，假如四边是实木框的，则以榫接合加上开槽，中间嵌板也是实木，嵌板与木框之间还得留小槽，以防嵌板伸缩，不但加工困难，而且视觉效果不好，质量难以保证。现在我们可以采用这种办法：中间为中密度板，四边封实木
9、边（实木框最好用密度在 0.5 以下，木边宽度以造型而定），然后双面贴薄木。背面贴薄木是为了双面平衡，正面可以贴各种花色的薄木，甚至采用薄木镶嵌，这是传统做法所欠缺的。这样的做法不仅节省成本，而且质量稳定，生产效率可以大幅度提高，且不易变形，（如图 5 所示）。 图 5 新旧结构对比 2.3 部件连接处的工艺改进中国传统家具特别是明式家具的所有连接处都采用整体榫接合。事实上，明式家具已经发展出一整套整体方榫品种，在什么部位上都有榫可用。但今天工业化时代，一方面是生产求快、求方便，另一方面是今天已经有很好的胶粘剂和螺丝钉等辅助材料，使我们的生产可以更快和简单，这种结构（如图 6、图 7）经实践的
10、检验是可行的。 图 6 古典柜类家具旧式榫接合与改进后插入圆棒榫接合的结构对比 梳妆台高束腰结构图 7 梳妆台新旧高束腰结构对比 3.古典实木家具各工序生产工艺的研究 可见，现在家具工厂生产的古典家具的结构大多摒弃了传统的结构，而是大量使用圆棒榫、各种螺钉和胶粘剂来简化家具的生产。传统木匠的工具是刨、钻、锯等，现代生产流水线上这些传统工具几乎不见了踪影，取而代之是现代化的先进车床。先进的设备加上合理的结构、科学的生产工艺流程就组成了现代化的古典实木家具生产流水线。下面以某古典实木家具公司为基础，研究几个典型工序。 3.1 备料工序工艺的研究传统的古典家具加工的第一步备料，就注定开始就要手工作业
11、。因为传统备料的头等要事是在原木上划线，再根据这些线来开料。之后专材专用，进行配料，将宽度、长度锯出来，开出门料、薄板料、撑料和柱料等等。开好这些料之后，古代是自然风干，可能要摆上一两年，有些特大的甚至要十年八年，才能使用。现代也有用土窑、土法干燥的，极少部分有现代化烘干设备的。 在现代家具工厂中，可以先将木料定厚锯出，一般厚度为 35mm，因为木料是定厚的，所以机械化加工很方便，可以免除手工划线这一步骤。为什么定厚 35mm 呢？有两个原因，一是 35mm 烘干较容易，而且较为有效率（太厚了，非常难烘干，更难烘干得均匀；太薄了，不符合经济效益，35mm 是一个理想的厚度。）另一个原因是大多数
12、零部件的最后厚度都用 22、23、25mm 厚的，35mm 毛料足够能提供这些厚度的料，而且也不浪费。 木材烘干以后，先放两天，让木材稳定下来。稳定下来的木材经纵截，宽度一般为 5080mm 左右，然后横截，按 40、50、60、70cm 的长度锯下来，这样可以去除结疤、弯翘、霉变腐烂的部位，由于有四五种长度，所以木材的利用率反而比整块木材更高。 3.2 木材胶拼工序的研究传统的方法如果需要 1.5m 长的木段时，要求的原料一般就是 1.5m 长或以上的。但在现代化的生产中，因为有了 40、50、60、70cm 的长度，如果要更长的长度的话可以把短木段通过开齿机，然后涂上白胶，在接齿机上接到足
13、够的长度（而且强度也很大）。（如图 8 所示）。 图 8 使用接齿机接长图 图 9 拼板机木材胶拼不单单用在长度上胶接，还可以用在其他地方，比如需要 800mm500mm 幅面的木板，就可以把合适的木材排列起来，中间涂上白胶，两边施加压力进行胶合。这一过程可以在拼板机上完成。（某家具公司的拼板机如图 9，拼接后的板可以放到压刨或者平刨上加工。拼出的木材进行雕刻加工和旋床加工都可以，它的强度甚至可以超过整块的木材。） 3.3 旋床加工工序用传统方法来生产一个旋转类的部件，（如图 10 所示），可能要费较长的时间，而且精度也不会很高。但在现代化生产中此部件可在旋床上实现，而且快捷精确，工作效率也很
14、高。工人上手操作也很快。某家具企业新招的工人在一个礼拜后就可以进行加工了，说明设备带来了便利性和高效率。也说明传统家具，必须借助现代设备进行生产，才能提升该产业的发展。 图 10 旋转类的零部件图 11 家具企业自制的打线机 3.4 部件打线工序的改进前面已经提到古典家具必定会有丰富的线条，这些线条大小不一，形式多样。如果是平直的线可以用立轴或镂铣机打出来。但偏偏有很多的地方线条是不直的，所以起向就变的很难了。为了解决这个难题，某家具企业的工人师傅在专家的指导下自行研发了一台打线机（如图 11）。木制品靠在挡轮上，可以在水平面上随意移动。当然，如果起线的弯角太小，那弯角处只有手工雕刻了。这样一
15、台小打线机制作很简单，但却能大大提高生产效率，而且刀头多种多样（如图 12）可以随意更换，十分简便。 图 12 打线机的各种刀具 3.5 雕刻工序传统的雕刻是纯手工的，这样雕刻的速度比较慢，不适合大规模生产。如某个古典实木家具的生产厂家，几乎每一件家具都有雕刻部分，对于一些大一点的雕刻部件采用了仿形机，其实就像街头配钥匙一样，要先有一个模子，可以叫熟练的雕刻工人先刻一个，该企业的仿型机一次可以仿 4个零件，所用的刀头越小仿的形就越精细。经过仿形机加工的部件再由雕刻工人去修整，加工速度可以成倍的提高。对于部件小到仿形机不能加工时，就只能纯手工雕刻了，在雕刻时可以先把要雕刻的图案画一张下来，再通过
16、复印机复印，贴到木材上面，工人照着图纸刻就方便了很多。 4.结束语 中国古典实木家具结构采用卯榫结构，具有合理的受力状态、足够的接合强度以及精湛的工艺性能；但是卯榫结构对于现代工业化生产却有一定的制约性。它是一种固定式结构，不利于生产和产品的标准化、系列化以及产品的远途运输，给大规模生产和销售带来了极大的不便。因此，在现代家具设计和制造时，应了解新结构、新工艺，如采用模压胶合板弯曲工艺替代实木弯曲工艺，圆棒榫或连接件来替代卯榫等，可以大幅度提高生产效率，简化生产工艺。 在现代实木家具的开发中，结构设计是关键，其中家具产品结构可拆装化是必不可少的一个环节。实现结构可拆装化建立在两项基本技术基础之上，一是连接件的设计和使用，二是家具结构的定性、定量分析。具体工作可从以下几方面着手：(1)探讨部件间结构的可拆装性；(2)简化零件结合的结构，研究采用现代简化结构的合理性和用于生产实际的可行性；(3)进行家具结构稳定性分析；(4)家具零部件强度分析。 只有这几方面的问题都得到解决，尽可以采用新型的简化结构取代传统的复杂的结构，从而便于机械化生产，提高效率，降低成本，促进传统古典家具的普及和发展。
