朱志紅 劉 岸

由于材性優(yōu)良且蓄積量大，杉木歷來是家具的主要用材類型之一。杉木木材一般呈黃白色，心材帶紅褐色；質(zhì)地細膩，強度和比重適中，紋理較為通直，易加工且尺寸和形狀穩(wěn)定性好，杉木的耐腐力強，不受白蟻蛀食。因此，民間尤其是在江南地區(qū)，杉木家具深受百姓的喜愛[1]。但隨著材質(zhì)較硬的闊葉材實木家具在市場中日益走俏，杉木家具逐漸退出市場。近年來，家具網(wǎng)購消費異軍突起，而適合網(wǎng)購的家具產(chǎn)品一般要求性能穩(wěn)定、質(zhì)地較輕、價格便宜，而杉木家具正好具備這樣的特點。由此可見，為開辟杉木家具新的市場途徑，研究適合網(wǎng)購的杉木家具產(chǎn)品設(shè)計十分必要。

1 適合網(wǎng)購需求的小件產(chǎn)品類型

從理論上說，杉木適合制作任何類型的實木家具，但從目前杉木材料的供應(yīng)市場來看，由于木材采伐政策的限制，市場上的杉木木材多以中小徑級的間伐材為主，材性較為松軟，且節(jié)多，產(chǎn)品的品質(zhì)難以保證，且外觀視覺較為低檔，如果用來制作柜類、床、寫字臺等大型和重要的家具類型，難以得到消費者認(rèn)可。另一方面，通過網(wǎng)購市場的調(diào)研分析發(fā)現(xiàn)：用于家庭“填漏補缺”用途且價廉物美的家具產(chǎn)品類型，如小型家用樓梯、擱物架、鞋凳、掛衣架等小型家具則深受市場歡迎[2]，如表1 所示。

分析上述產(chǎn)品，它們反映出如下共同的特征：

1）功能：套裝家具系列容易忽視、但功能較為專一或者多用途的實用產(chǎn)品類型。

2）結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)簡單，用戶采用常規(guī)裝配工具即可自行組裝和安裝。

3）用材：零部件構(gòu)成以小規(guī)格的線型方材為主。

4）款式：輕巧、現(xiàn)代感強。

表1 受市場歡迎的小型杉木家具類型Tab. 1 Small Cunninghamia Lanceolata furniture types of market-welcomed

2 因包裝、運輸和裝配需要的可拆裝結(jié)構(gòu)

通過網(wǎng)購消費行為調(diào)查，適合網(wǎng)購的產(chǎn)品一般應(yīng)具有如下特征：

1）設(shè)計合理，能保證預(yù)期的使用功能，滿足強度、穩(wěn)定性、安全性要求。

2）成品的外包裝尺度較小，單品的重量較輕，產(chǎn)品在郵寄和送貨上門過程中方便搬運。

3）結(jié)構(gòu)簡單，用戶在閱讀產(chǎn)品說明書后，利用簡易家用日常工具即可執(zhí)行安裝。

4）運輸和搬運過程中不易受損。

5）合理的使用壽命。

針對上述需求，功能形式和結(jié)構(gòu)成為設(shè)計工作的重點。功能需求決定了產(chǎn)品零部件的構(gòu)成形式和秩序。其他需求則集中體現(xiàn)在產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計上。

杉木實木家具常見的結(jié)構(gòu)形式很多，如榫接、膠接、釘接等[3]。但結(jié)合上述產(chǎn)品類型和應(yīng)對網(wǎng)購行為分析的結(jié)果，可拆裝的結(jié)構(gòu)形式成為首選?？紤]到產(chǎn)品零件多以線型方材為主，零件間的構(gòu)成形式多以T型、L型為主，以及五金連接件的可靠性和產(chǎn)品加工的簡單性等因素，空套螺釘接合的可拆裝結(jié)構(gòu)形式是合理選擇。

已有研究表明：采用空套螺釘接合方式時，影響家具整體強度的主要因素是空套螺母與基材間的抗拔力[4]。杉木材質(zhì)較為松軟，尤其是市場上普遍供應(yīng)的是小徑材、樹梢材。因此，空套螺母的選擇尤為重要。

影響空套螺釘抗拔力的主要指標(biāo)為空套螺母的螺紋長度L、螺紋底徑D、螺紋間距T和螺紋高度H，如圖1所示。以湖南木材市場的杉木木材為試材，通過徑向極限抗拔力實驗發(fā)現(xiàn)：螺母底徑的影響不顯著，螺紋長度的影響最為顯著，其次是螺紋間距、螺紋高度，最后是螺母直徑[5]。同時，綜合考慮螺紋參數(shù)對空套螺母擰入導(dǎo)向孔的難易程度，由于較大的螺紋長度和螺紋高度會導(dǎo)致手工擰入螺母較為困難，最終選擇較優(yōu)的螺紋參數(shù)組合，如表2所示。

圖1 空套螺釘接合的螺母件Fig.1 The nut of hollow set screw joint

表2 適合杉木小件家具構(gòu)件接合的空套螺釘參數(shù)Tab.2 The parameters of sleeve screws that suitable for the component joint of small Cunninghamia Lanceolata furniture

3 保證產(chǎn)品品質(zhì)的零部件設(shè)計

在上述的小件家具產(chǎn)品中，其主要零部件：一是杉木木方，二是杉木拼板板件，三是柜門。

木方零件的品質(zhì)由材質(zhì)、材料最終含水率及尺寸和形狀穩(wěn)定性、零件的加工精度等因素決定?？紤]到杉木木方零件在搬運和安裝過程中易出現(xiàn)崩邊等質(zhì)量問題，設(shè)計時應(yīng)規(guī)定對零件的各條棱線進行倒圓處理，倒圓半徑視木方的截面尺寸而定，一般為R1.5～3。

在設(shè)計杉木拼板部件時，既要保證部件有較好的尺寸和形狀穩(wěn)定性，又要保證部件具有較精致的外觀。拼板部件較為常見的質(zhì)量問題有二：一是表面質(zhì)量。由杉木材性決定，在杉木加工過程中，木方的橫截面往往較為粗糙，如果直接暴露在外，會影響其視覺效果甚至是使用（如掛壞衣物等）；二是拼板部件的變形。采用包邊形拼板則能夠較好地解決上述兩個問題。包邊拼板就是在拼板構(gòu)件的四周包覆杉木條，使其與中心拼板成為一個整體，中心部位的拼板方式則可選擇平拼、槽口拼等，如圖2所示。

柜門的設(shè)計采用攢邊結(jié)構(gòu)。基于前面提到的避免出現(xiàn)杉木橫斷面的原因，門的攢邊木方采用45°接合，之間用圓榫和直方榫均可。為了使用可拆裝鉸鏈，門立挺的寬度應(yīng)不小于50 mm，如圖3所示。

4 滿足交貨期和環(huán)保要求的快干型水性涂裝

圖2 拼板包邊Fig.2 Butt joint and edge treatment of panel

圖3 攢邊板件Fig.3 The frame-type panel

環(huán)保理念已深入人心，水性涂裝很好地解決了家具產(chǎn)品有毒揮發(fā)物的問題。采用水性涂裝既起到了保護木材的作用，同時讓家具依稀散發(fā)出杉木淡淡的清香。

影響網(wǎng)購的主要因素之一是交貨期。國內(nèi)一般從網(wǎng)上訂貨到產(chǎn)品運送到顧客手中的理想交貨期為15 d左右，如果不考慮生產(chǎn)企業(yè)現(xiàn)有庫存的情況，從接受訂單到交貨的合同時間內(nèi)，留給生產(chǎn)企業(yè)的解單、排單、排產(chǎn)、加工、檢驗、包裝等生產(chǎn)時間一般為3～5 d，其間最耗費時間的工序就是涂飾。市場上出現(xiàn)的快干型水性涂料，可以保證在2 h之內(nèi)完成涂裝加工。

總之，杉木家具是一種傳統(tǒng)的家具產(chǎn)品類型，雖然在家具用材多元化的今天，杉木家具難以成為主流產(chǎn)品，但只要設(shè)計目標(biāo)明確，因材設(shè)計合理，杉木家具也仍然具有廣闊的市場前景。

[1]吳昊. 基于材料物理屬性的杉木家具造型設(shè)計研究[D]. 長沙:中南林業(yè)科技大學(xué), 2011.

[2]譚亞國. 適合網(wǎng)購的家具產(chǎn)品設(shè)計分析[D]. 長沙:中南林業(yè)科技大學(xué), 2016.

[3]張紹明, 賀揚眉, 李素霞. 杉木制品結(jié)構(gòu)分析及應(yīng)用[J]. 林產(chǎn)工業(yè),2008, 35(6):48-52.

[4]郝景新, 周騰飛, 劉文金, 等. 空套螺母的設(shè)計參數(shù)對橫紋夾持梓木構(gòu)件極限抗拔力的影響[J]. 中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報,2015,35(2):100-102.

[5]李雙雙, 唐立華. 杉木家具中空套螺母的抗拔力研究[J]. 木材加工機械, 2013(1):23-26.