摘要：家具的材料與結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)家具產(chǎn)品的物質(zhì)基礎(chǔ)與條件。根據(jù)不同的設(shè)計(jì)要求選擇合適的材料和相應(yīng)的結(jié)構(gòu)，再采用合適的技術(shù)才能使構(gòu)思中的家具得以實(shí)現(xiàn)。金屬材料一般是工業(yè)應(yīng)用中的金屬或者合金。它質(zhì)地堅(jiān)硬，可以放置較長(zhǎng)時(shí)間而不變形；它不透明，富有光澤，是一種很奇妙的材料，在家具設(shè)計(jì)中占有著重要的地位。文章從金屬家具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和連接形式入手，分析金屬家具工藝的特點(diǎn)，將為設(shè)計(jì)師提供新的思路、新的經(jīng)驗(yàn)和新的感受。

關(guān)鍵詞：金屬材料 家具 結(jié)構(gòu) 生產(chǎn)工藝

中圖分類號(hào)：TS664.4 文獻(xiàn)標(biāo)示碼：A 文章編號(hào)：1003—0069（2014）09—0035—02

比利時(shí)設(shè)計(jì)師凡，德·費(fèi)爾德指出過(guò)：“設(shè)計(jì)的最高原則是工業(yè)與藝術(shù)的完美結(jié)合。而這種結(jié)合又體現(xiàn)在三個(gè)方面：產(chǎn)品設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)合理，材料運(yùn)用嚴(yán)格準(zhǔn)確、工作程序明確清楚?！?/p>

家具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造工藝是現(xiàn)代家具設(shè)計(jì)的至關(guān)重要的課題與內(nèi)容。由于中國(guó)幾千年來(lái)的傳統(tǒng)教育思想一直是重理論、輕實(shí)踐，“君子動(dòng)口不動(dòng)手”，導(dǎo)致了我國(guó)的藝術(shù)設(shè)計(jì)教育往往偏重在藝術(shù)造型、色彩線條、美學(xué)構(gòu)成等方面的教學(xué)與訓(xùn)練，大量的家具設(shè)計(jì)只停留在紙面的效果圖和平面制圖上，設(shè)計(jì)者不能自己動(dòng)手用真實(shí)的材料和真正的結(jié)構(gòu)去設(shè)計(jì)制造三維立體的家具模型和家具成品，尤其是在家具結(jié)構(gòu)與制造上一直偏重于傳統(tǒng)木制家具的結(jié)構(gòu)與制作，對(duì)現(xiàn)代家具工業(yè)化制造現(xiàn)代材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺乏系統(tǒng)的研究與學(xué)習(xí)。

特別是高新技術(shù)正在全面導(dǎo)入現(xiàn)代家具業(yè)，將全面影響家具業(yè)的進(jìn)步與發(fā)展，家具造型藝術(shù)設(shè)計(jì)、家具結(jié)構(gòu)與工藝設(shè)計(jì)是現(xiàn)代家具設(shè)計(jì)過(guò)程互為依賴、互為補(bǔ)充的辯證關(guān)系，必須在現(xiàn)代家具設(shè)計(jì)中加以強(qiáng)化和掌握，這是構(gòu)建中國(guó)現(xiàn)代家具設(shè)計(jì)體系中最需要重視和加強(qiáng)的課題內(nèi)容之一。

通過(guò)研究金屬家具的種類和特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)參與金屬家具設(shè)計(jì)的材料種類較其他家具種類而言是最多的。并且金屬材料的工藝性能和使用性能非常好，能與很多種的材料進(jìn)行搭配使用，說(shuō)明金屬材料具有“百搭性”和“變化性”，并且金屬家具的表現(xiàn)創(chuàng)意的能力也很強(qiáng)。希望展開(kāi)研究，找到一些設(shè)計(jì)創(chuàng)新方法，將為設(shè)計(jì)師提供新的思路、新的經(jīng)驗(yàn)和新的感受。

1 金屬家具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及連接形式

主要部件由金屬所制成的家具稱金屬家具。金屬材料是由金屬元素構(gòu)成，如銅、鐵、金、銀、錫、鋁等。金屬?gòu)?qiáng)度高、彈性好、富韌性，可進(jìn)行焊、鍛、鑄等加工，可任意彎成不同形狀，營(yíng)造出曲直結(jié)合、剛?cè)嵯酀?jì)、纖巧輕盈、簡(jiǎn)潔明快的各種造型風(fēng)格。金屬可以與其他金屬或非金屬元素在熔融狀態(tài)下形成合金，具有良好的機(jī)械性能和光學(xué)性能。根據(jù)所用材料來(lái)分，可分為：全金屬家具、金屬配以木材、各類人造板家具、金屬與非金屬（竹藤、塑料、玻璃、石材等）制作而成的家具。

1.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

按照結(jié)構(gòu)的不同特點(diǎn)，將金屬家具的結(jié)構(gòu)分為：固定式、拆裝式、折疊式、插接式等。

（1）固定式：通過(guò)焊接的形式將各零、部件接合在一起。此結(jié)構(gòu)受力及穩(wěn)定性較好，有利于造型設(shè)計(jì)，但表面處理較困難，占用空間大，不便運(yùn)輸。

（2）拆裝式：將產(chǎn)品分成幾個(gè)大的部件，部件之間用螺栓、螺釘、螺母連接（加緊固裝置）。有利于電鍍、解決了銷售中的運(yùn)輸問(wèn)題。

（3）折疊式：又可分為折動(dòng)式、與疊積式家具。常見(jiàn)于桌、椅類，適應(yīng)充分利用空間和便于存放的使用需要。

1）折動(dòng)式家具

折動(dòng)式家具主要采用實(shí)木與金屬制作，尤其以金屬為最多。折動(dòng)結(jié)構(gòu)是利用平面連桿機(jī)構(gòu)原理，應(yīng)用兩條或多條折動(dòng)連接線，在每條折動(dòng)線上設(shè)置不同距離、不同數(shù)量的折動(dòng)點(diǎn)，同時(shí)，必須使各個(gè)折動(dòng)點(diǎn)之間的距離總和與這條線的長(zhǎng)度相等，這樣才能折得動(dòng)，合得攏如（圖1）。

隨著家具產(chǎn)品的日益更新，新的折疊結(jié)構(gòu)及折疊方式被應(yīng)用于家具設(shè)計(jì)中（圖2）。

2）疊積式家具

疊積式家具不僅節(jié)省占地面積，還方便搬運(yùn)。越合理的疊積（層疊）式家具，疊積的件數(shù)也越多。

疊積式家具有柜類、桌臺(tái)類、床類和椅類，但常見(jiàn)的是椅類（如圖3）。疊積結(jié)構(gòu)并不特殊主要在腳架與背板空間中的位置上來(lái)考慮。

（3）插接式：利用金屬管材制作，將小管的外徑套入大管的內(nèi)徑，用螺釘連接固定?？梢岳幂p金屬鑄造二通、三通、四通的插接件。

1.2 連接形式

金屬家具的連接形式主要可分為：焊接、鉚接、螺釘連接、插接、板材咬縫接合等。

（1）焊接：可分為氣焊、電弧焊、儲(chǔ)能焊。牢固性及穩(wěn)定性較好，多應(yīng)用于固定式結(jié)構(gòu)，主要用于受剪力、載荷較大的零件（如圖4）。

（2）鉚接：主要用于折疊結(jié)構(gòu)或不適于焊接的零件，此種連接方式可先將零件進(jìn)行表面處理后再裝配，給工作帶來(lái)方便。其強(qiáng)度要視用作鉚接的材料和鉚接的形式而定，因鉚接的材料是經(jīng)物理變形，已很難恢復(fù)再鉚，所以鉚接的牢固程度僅次于焊接，也是個(gè)死鏈接。鉚接方式對(duì)材料的要求較低。很多材料都可用，不同種材料之間也可用此連接。但須強(qiáng)大的外力方能實(shí)施作業(yè)（如圖5）。

（3）螺栓連接：螺栓的連接方式也可視為鉚接的一種變化形式，同樣，其強(qiáng)度視用作螺栓材料和螺栓的形式而定。除了具有鉚接的特點(diǎn)外，螺栓的最大特點(diǎn)是可多次使用，實(shí)現(xiàn)部件的可拆裝。另外，它對(duì)連接工藝的要求降低了，只要有一般小型的或手動(dòng)的工具就能實(shí)施連接作業(yè)（如圖6）。

（4）插接：是通過(guò)插接頭將兩個(gè)或多個(gè)零件連接在一起，插接頭與零件間常常采用過(guò)盈配合有時(shí)也有在零件的側(cè)向用螺釘或軸銷鎖住插接頭提高插接強(qiáng)度（如圖7）。

（5）板材咬縫接合：常用于金屬薄鋼板間的連接（如圖8）。

1.3 家具設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)實(shí)例分析

由于金屬材料不會(huì)因氣候變化而變形開(kāi)裂，因而易于提高構(gòu)件的加工制造精度，使金屬構(gòu)件、輔助零部件、連接件可以分散加工，互換性強(qiáng)，有利于實(shí)現(xiàn)零部件的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化。比木家具的榫連接裝嵌方便，有更大的靈活性。

（1）垂直金屬支架部件與水平部件間的螺釘接合。這種接合的特點(diǎn)是接合強(qiáng)度高，便于實(shí)現(xiàn)拆裝結(jié)構(gòu)。

（2）活動(dòng)鉚接的一個(gè)典型例子，折疊桌的腿采用連桿運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)桌腿的展開(kāi)與收起，連桿機(jī)構(gòu)的鉸接點(diǎn)則是由鉚釘來(lái)完成的（如圖9）。

（3）一把金屬網(wǎng)椅，椅子的主要骨架用金屬薄壁鋼管彎曲而成，薄壁鋼管零件之間采用焊接的方法接合，座面與靠背材料為金屬絲網(wǎng)，金屬絲網(wǎng)的交差點(diǎn)上、金屬絲與薄壁鋼管零件之間用閃光對(duì)焊或高頻點(diǎn)焊的方法接合（如圖10）。網(wǎng)狀線為絲狀，分布緊密且具有一定的彈性，座椅柔軟度比較好，增加了座椅的使用舒適感。

（4）一把三角形小凳，由三根鋼管、金屬連接球、三角形皮革組成。三根鋼管采用插入式的接合方式與金屬連接球連接，三角形皮革用吊扣掛在三根鋼管的端頭（如圖11）。

一個(gè)快裝式金屬支架的結(jié)構(gòu)實(shí)例。水平的鋁合金型材及腿通過(guò)三叉型的插接件連接成一體，支架的四周用帶鎖口的繃帶拉緊，防止插接部位的脫落（如圖12、圖13）。設(shè)計(jì)的創(chuàng)新僅僅就體現(xiàn)在連接工藝，但是創(chuàng)新效果卻是非常醒目的。

2 金屬家具的生產(chǎn)工藝（如圖14）

（1）管材的截?cái)?/p>

進(jìn)行管材截?cái)嗟姆椒ㄖ饕兴姆N：割切、鋸切、車切、沖截。其中用金屬車床切得的零件端面加工精度較高，一般用于管材需要使用電容式儲(chǔ)能焊的零件加工；而沖截生產(chǎn)效率高，但沖口易產(chǎn)生縮癟，因此應(yīng)用面較窄。

（2）彎管

彎管一般用做支架結(jié)構(gòu)中，彎管工藝是指在專用機(jī)床上，借助型輪將管材彎曲成圓弧型的加工工藝。彎管一般可分為熱彎、冷彎兩種加工方法，熱彎用于管壁厚或?qū)嵭牡墓懿模诮饘偌揖咧袘?yīng)有較少：冷彎在常溫下彎曲，加壓成型，加壓的方式有機(jī)械加壓、液壓加壓及手工加壓彎曲。

（3）打眼與沖孔

當(dāng)金屬零件采用螺釘接合或鉚釘接合時(shí)，零件必須打眼或沖孔。打眼的工具一般采用臺(tái)鉆、立鉆及手電鉆。沖孔的生產(chǎn)率比鉆孔高2-3倍，加工尺度較為準(zhǔn)確，可簡(jiǎn)化工藝。有時(shí)在設(shè)計(jì)中會(huì)用到槽孔，槽孔可利用銑刀銑出。

（4）焊接

焊接的方法有多種，常用的氣焊、電焊、儲(chǔ)能焊等。鋼管在焊接后會(huì)有焊瘤，必須切除，使管外表面平滑。

（5）表面處理

零件的表面要經(jīng)過(guò)電鍍或涂飾的處理，涂飾的方法有噴金屬漆或電泳涂漆。

（6）部件裝配

零件在進(jìn)行最后的矯正后，根據(jù)不同的連接方式，用螺釘、鉚釘?shù)冉M裝成為產(chǎn)品。

產(chǎn)品加工藝是否合理，是否用利用工業(yè)化生產(chǎn)，與家具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是密不可分的。合理的結(jié)構(gòu)可在很大程度上可簡(jiǎn)化工藝，提高生產(chǎn)率。下圖為椅系列金屬家具（如圖15～圖17）。

3 結(jié)語(yǔ)

在設(shè)計(jì)中有這樣的一句話：“用材料思考?！辈牧献鳛樵O(shè)計(jì)的表現(xiàn)主題，是以其自身的固有特性和感覺(jué)特性參與設(shè)計(jì)構(gòu)思的，它能為設(shè)計(jì)師提供新的思路、新的經(jīng)驗(yàn)和新的感受。設(shè)計(jì)師應(yīng)注重對(duì)金屬材料語(yǔ)言的運(yùn)用和把握，并對(duì)金屬材料進(jìn)行探索和創(chuàng)新。金屬材料為不可再生資源，但是可以回收再利用，目前還有較好的利用前景，未來(lái)將越來(lái)越注重金屬家具的設(shè)計(jì)及開(kāi)發(fā)，還將大力開(kāi)展金屬配件的開(kāi)發(fā)，開(kāi)發(fā)出更能簡(jiǎn)化工藝、功能更強(qiáng)、更節(jié)約材料的家具金屬配件。金屬材料的開(kāi)發(fā)將會(huì)是現(xiàn)代設(shè)計(jì)的一個(gè)重要過(guò)程。

獲得武漢工程大學(xué)?；痦?xiàng)目基金編號(hào)：Q201311