朱志红 刘 岸

由于材性优良且蓄积量大，杉木历来是家具的主要用材类型之一。杉木木材一般呈黄白色，心材带红褐色；质地细腻，强度和比重适中，纹理较为通直，易加工且尺寸和形状稳定性好，杉木的耐腐力强，不受白蚁蛀食。因此，民间尤其是在江南地区，杉木家具深受百姓的喜爱[1]。但随着材质较硬的阔叶材实木家具在市场中日益走俏，杉木家具逐渐退出市场。近年来，家具网购消费异军突起，而适合网购的家具产品一般要求性能稳定、质地较轻、价格便宜，而杉木家具正好具备这样的特点。由此可见，为开辟杉木家具新的市场途径，研究适合网购的杉木家具产品设计十分必要。

1 适合网购需求的小件产品类型

从理论上说，杉木适合制作任何类型的实木家具，但从目前杉木材料的供应市场来看，由于木材采伐政策的限制，市场上的杉木木材多以中小径级的间伐材为主，材性较为松软，且节多，产品的品质难以保证，且外观视觉较为低档，如果用来制作柜类、床、写字台等大型和重要的家具类型，难以得到消费者认可。另一方面，通过网购市场的调研分析发现：用于家庭“填漏补缺”用途且价廉物美的家具产品类型，如小型家用楼梯、搁物架、鞋凳、挂衣架等小型家具则深受市场欢迎[2]，如表1 所示。

分析上述产品，它们反映出如下共同的特征：

1）功能：套装家具系列容易忽视、但功能较为专一或者多用途的实用产品类型。

2）结构：结构简单，用户采用常规装配工具即可自行组装和安装。

3）用材：零部件构成以小规格的线型方材为主。

4）款式：轻巧、现代感强。

表1 受市场欢迎的小型杉木家具类型Tab. 1 Small Cunninghamia Lanceolata furniture types of market-welcomed

2 因包装、运输和装配需要的可拆装结构

通过网购消费行为调查，适合网购的产品一般应具有如下特征：

1）设计合理，能保证预期的使用功能，满足强度、稳定性、安全性要求。

2）成品的外包装尺度较小，单品的重量较轻，产品在邮寄和送货上门过程中方便搬运。

3）结构简单，用户在阅读产品说明书后，利用简易家用日常工具即可执行安装。

4）运输和搬运过程中不易受损。

5）合理的使用寿命。

针对上述需求，功能形式和结构成为设计工作的重点。功能需求决定了产品零部件的构成形式和秩序。其他需求则集中体现在产品的结构设计上。

杉木实木家具常见的结构形式很多，如榫接、胶接、钉接等[3]。但结合上述产品类型和应对网购行为分析的结果，可拆装的结构形式成为首选。考虑到产品零件多以线型方材为主，零件间的构成形式多以T型、L型为主，以及五金连接件的可靠性和产品加工的简单性等因素，空套螺钉接合的可拆装结构形式是合理选择。

已有研究表明：采用空套螺钉接合方式时，影响家具整体强度的主要因素是空套螺母与基材间的抗拔力[4]。杉木材质较为松软，尤其是市场上普遍供应的是小径材、树梢材。因此，空套螺母的选择尤为重要。

影响空套螺钉抗拔力的主要指标为空套螺母的螺纹长度L、螺纹底径D、螺纹间距T和螺纹高度H，如图1所示。以湖南木材市场的杉木木材为试材，通过径向极限抗拔力实验发现：螺母底径的影响不显著，螺纹长度的影响最为显著，其次是螺纹间距、螺纹高度，最后是螺母直径[5]。同时，综合考虑螺纹参数对空套螺母拧入导向孔的难易程度，由于较大的螺纹长度和螺纹高度会导致手工拧入螺母较为困难，最终选择较优的螺纹参数组合，如表2所示。

图1 空套螺钉接合的螺母件Fig.1 The nut of hollow set screw joint

表2 适合杉木小件家具构件接合的空套螺钉参数Tab.2 The parameters of sleeve screws that suitable for the component joint of small Cunninghamia Lanceolata furniture

3 保证产品品质的零部件设计

在上述的小件家具产品中，其主要零部件：一是杉木木方，二是杉木拼板板件，三是柜门。

木方零件的品质由材质、材料最终含水率及尺寸和形状稳定性、零件的加工精度等因素决定。考虑到杉木木方零件在搬运和安装过程中易出现崩边等质量问题，设计时应规定对零件的各条棱线进行倒圆处理，倒圆半径视木方的截面尺寸而定，一般为R1.5～3。

在设计杉木拼板部件时，既要保证部件有较好的尺寸和形状稳定性，又要保证部件具有较精致的外观。拼板部件较为常见的质量问题有二：一是表面质量。由杉木材性决定，在杉木加工过程中，木方的横截面往往较为粗糙，如果直接暴露在外，会影响其视觉效果甚至是使用（如挂坏衣物等）；二是拼板部件的变形。采用包边形拼板则能够较好地解决上述两个问题。包边拼板就是在拼板构件的四周包覆杉木条，使其与中心拼板成为一个整体，中心部位的拼板方式则可选择平拼、槽口拼等，如图2所示。

柜门的设计采用攒边结构。基于前面提到的避免出现杉木横断面的原因，门的攒边木方采用45°接合，之间用圆榫和直方榫均可。为了使用可拆装铰链，门立挺的宽度应不小于50 mm，如图3所示。

4 满足交货期和环保要求的快干型水性涂装

图2 拼板包边Fig.2 Butt joint and edge treatment of panel

图3 攒边板件Fig.3 The frame-type panel

环保理念已深入人心，水性涂装很好地解决了家具产品有毒挥发物的问题。采用水性涂装既起到了保护木材的作用，同时让家具依稀散发出杉木淡淡的清香。

影响网购的主要因素之一是交货期。国内一般从网上订货到产品运送到顾客手中的理想交货期为15 d左右，如果不考虑生产企业现有库存的情况，从接受订单到交货的合同时间内，留给生产企业的解单、排单、排产、加工、检验、包装等生产时间一般为3～5 d，其间最耗费时间的工序就是涂饰。市场上出现的快干型水性涂料，可以保证在2 h之内完成涂装加工。

总之，杉木家具是一种传统的家具产品类型，虽然在家具用材多元化的今天，杉木家具难以成为主流产品，但只要设计目标明确，因材设计合理，杉木家具也仍然具有广阔的市场前景。

[1]吴昊. 基于材料物理属性的杉木家具造型设计研究[D]. 长沙:中南林业科技大学, 2011.

[2]谭亚国. 适合网购的家具产品设计分析[D]. 长沙:中南林业科技大学, 2016.

[3]张绍明, 贺扬眉, 李素霞. 杉木制品结构分析及应用[J]. 林产工业,2008, 35(6):48-52.

[4]郝景新, 周腾飞, 刘文金, 等. 空套螺母的设计参数对横纹夹持梓木构件极限抗拔力的影响[J]. 中南林业科技大学学报,2015,35(2):100-102.

[5]李双双, 唐立华. 杉木家具中空套螺母的抗拔力研究[J]. 木材加工机械, 2013(1):23-26.