設(shè)計(jì)工程技術(shù)基礎(chǔ) 木材及家具設(shè)計(jì)課件

1、設(shè)計(jì)工程技術(shù)基礎(chǔ) *上 藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院工業(yè)設(shè)計(jì)系梁正澤教材材料工藝學(xué)主編 鄭建啟湖北美術(shù)出版社產(chǎn)品造型材料與工藝主編 程能林北京理工大學(xué)出版社參考教材產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程基礎(chǔ)編著 劉立紅上海人民美術(shù)出版社教學(xué)方法 進(jìn)行專題教學(xué)：材料及其成型工藝與相應(yīng)的產(chǎn)品類別捆綁進(jìn)行講解，便于獲得更好教學(xué)效果 課堂理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)模型樣機(jī)制作相結(jié)合第一章：概述第二章：木材（有機(jī)高分子材料）與家具設(shè)計(jì)冷杉針葉樹(shù)材落葉松云杉柏木紅松水曲柳水曲柳 落葉大喬木，高達(dá)30米，胸徑可達(dá)1米以上，為古老的殘遺植物。主要分布于我國(guó)東北海拔200至1100米地區(qū)。分布區(qū)雖廣，但多為零星散生。為陽(yáng)性樹(shù)種，幼樹(shù)稍耐蔭，成齡后需充分光照

2、。喜濕潤(rùn)，但不耐水漬。15至20年開(kāi)始結(jié)實(shí)，花期4、5月，翅果8月成熟。 木紋明顯，邊材黃白色，心材褐色微黃，鋸刨加工后木材顏色略現(xiàn)金黃色。材質(zhì)中硬，紋理通順，花紋美麗，加工性能和油漆性能均好,耐水耐磨，變形較小。水曲柳是理想的表面用材，宜做仿柚木色的高級(jí)家具。 當(dāng)今家庭裝修，因水曲柳價(jià)格較低，色澤較均勻，用得較多，但水曲柳紋樣大，木質(zhì)不細(xì)膩，且色澤偏黃，目前用白櫸、紅櫸替代水曲柳木的越來(lái)越多。 闊葉樹(shù)材：水曲柳樺木闊葉樹(shù)材:樺木/白樺/春樺 樺木是一種較好的表面用材,質(zhì)地較松,適合做面板。木材心、邊材區(qū)別不明顯,弦切面有美麗的花紋。椴木質(zhì)地松軟，加工、著色力、油漆性能好，還可以染色、漂白，染

3、上紅色可代替紅香木，做表面鑲嵌用,收縮性小，不易變形。樺木、色木結(jié)構(gòu)細(xì)密，強(qiáng)度大、色澤好、易加工,但干燥時(shí)容易開(kāi)裂、翹曲、變形，使用時(shí)應(yīng)特別注意，適于做家具的腳檔、門框條等。 樺木溝國(guó)家森林公園櫸木 櫸木色澤明亮淺黃，有密集的“針”（木射線），旋切有山紋。在中國(guó)，櫸木主要集中生長(zhǎng)在江蘇、浙江和安徽。櫸樹(shù)可以長(zhǎng)到30多米，直徑可達(dá)1.5米。櫸木紋理層層疊疊，比榆木更豐富，蘇州工匠稱其為“寶塔紋”櫸木木質(zhì)也比一般木材堅(jiān)硬，但不算硬木。在明清家具用材中，櫸木有重要地位，自古受人重視。櫸木是蘇州地區(qū)制作家具的普遍材料。北方也有不少櫸木家具，多作明式造型及做工與黃花梨同，素為匠師和收藏家重視。江蘇工匠常

4、把櫸木分成三類：黃櫸、紅櫸和血櫸。樹(shù)齡不同造成了顏色和密度的差異。老齡且?guī)С嗌弑环Q“血櫸,最為人所珍視。闊葉樹(shù)材：櫸木榆木闊葉樹(shù)材：榆木 堅(jiān)硬，硬是其最大特點(diǎn)?？梢宰黾揖?質(zhì)地有韌性，這可能是最好的一面。 過(guò)去北方鄉(xiāng)村家具以及城鎮(zhèn)一般人家使用的家具榆木最多。榆木為落葉喬木，樹(shù)高大，遍及北方各地，尤其黃河流域，隨處可見(jiàn)。榆木紋理通達(dá)清晰，硬度與強(qiáng)度適中，一般透雕浮雕均能適應(yīng)，木性堅(jiān)韌。所以北方家具以榆木為最大宗，有擦蠟做，也有擦漆做。榆木以肉眼區(qū)分，有黃榆和紫榆。黃榆多見(jiàn)，木料新剖開(kāi)時(shí)呈淡黃，隨年代久遠(yuǎn)顏色逐步加深；而紫榆天生黑紫，色重者近似老紅木的顏色。由于這兩種榆木的色差明顯，工匠有利用其

5、長(zhǎng)分色制做家具。比如以黃榆作框架，以紫榆作芯板，效果非常好。 榆木仿明式梳背雙人椅榆木彫花博古架榆木紅漆描金柜 榆木高束腰席面咖啡臺(tái)榆木榆木方凳榆木官帽椅 榆木家具在北方分布均勻，與其他材質(zhì)共生，山西、山東、河北、河南等古家具大省隨時(shí)可見(jiàn)榆木家具的蹤跡。榆木家具制作年代跨度也大，從明早期至清晚期從未停止生產(chǎn)，其演變過(guò)程、地域特點(diǎn)都非常清晰。早期的榆木家具以供奉家具為主，比如供桌供案，形制古拙，多陳設(shè)在寺廟、家祠等處，因而才能保留至今。從品種上講，榆木家具幾乎囊括所有家具品種，坐具、臥具、承具、庋具應(yīng)有盡有。坐具中的各類椅子，如圈椅、官帽椅、南官帽椅、玫瑰椅、燈掛椅，甚至交椅都有非常上乘者；臥具

6、中榻與羅漢床常見(jiàn)，但架子床罕見(jiàn)，這是因?yàn)楸狈饺肆?xí)慣睡炕的緣故；承具中的桌案，從一腿三牙的方桌到夾頭榫、插肩榫的條案，由明至清結(jié)構(gòu)少有變化，只是裝飾有所改變；庋具中的柜子，清式以頂箱大柜最為普及，表明清式家具中重實(shí)用功能的一面。 老榆木雙門鞋柜 榆木雕花黑漆描金柜紅木紫檀木(檀香紫檀）別名：紫旋、赤檀、紅木、薔薇木、玫瑰木、海紫檀。黃花梨木(降香黃檀)別名：降香木、香紅木、花櫚、香枝、花梨母。酸枝木(黃檀類) 別名：紫榆、紅木、黑木等?；ɡ婺?紫檀類) 別名：新花梨、香紅木等。紅木家具特點(diǎn)功能合理 以椅子為例，其中的彎背椅、圈椅均契合人體需要，坐感舒適。造型優(yōu)美 莊重典雅的紅木家具，在變化中未統(tǒng)

7、一，雕飾精細(xì)，線條流暢。結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，做工精細(xì) 采用準(zhǔn)卯結(jié)合，做法靈妙巧合，牢固耐用，從力學(xué)角度來(lái)看 具有很強(qiáng)的科學(xué)性。用料講究 均用質(zhì)地優(yōu)良、堅(jiān)硬耐用、紋理沉著、美觀大方、富于光澤的珍貴硬木(即紅木)制成。保值性 集實(shí)用、觀賞、保值于一體。年代久遠(yuǎn)、品質(zhì)高超的中國(guó)傳統(tǒng)紅木家具，是中武收藏家夢(mèng)寐以求的珍品。紫檀木(檀香紫檀) 特征:邊材窄、白色；心材鮮紅或橘紅色，久露空氣后變紫紅褐色；材色較均勻，常見(jiàn)紫褐色。生長(zhǎng)輪不明顯。有光澤，具特殊香氣，紋理交錯(cuò)，結(jié)構(gòu)致密，耐腐、耐久性強(qiáng)。材質(zhì)硬重,細(xì)膩。紫檀木大寶座 規(guī)格：12980117厘米黃花梨木(降香黃檀) 特征:邊材淺黃褐色，心材紅褐色到紫紅褐色，久

8、則變?yōu)榘瞪徊纳痪鶆?，常雜有深褐色條紋。生長(zhǎng)輪略明顯。徑面斑紋略明顯，弦面具波痕。有光澤，具辛辣香氣。紋理斜或交錯(cuò),結(jié)構(gòu)細(xì)而勻，耐腐、耐久性強(qiáng)。材質(zhì)硬重，強(qiáng)度高。 黃花梨圈椅酸枝木(黃檀類) 酸枝木因其木材剖開(kāi)后有一種較刺鼻的酸味而得名。酸枝是熱帶常綠喬木，產(chǎn)地主要有印度、越南、泰國(guó)、老撾、緬甸等東南亞國(guó)家，原先在我國(guó)福建、廣東、云南等地也有出產(chǎn)。在酸枝木材制作的家具中，主要以紅酸枝和黑酸枝兩種木材為主，一般有“油脂”的質(zhì)量上乘，結(jié)構(gòu)細(xì)密，性堅(jiān)質(zhì)重，可沉于水。特別明顯之處是在深紅色中還常常夾有深褐色或黑色的條紋，條紋即清晰又富有變化。黑酸枝，以其更以物稀而顯價(jià)高。酸枝家具經(jīng)打磨擦漆，平整潤(rùn)滑

9、，光澤耐久，給人一種醇厚含蓄的美。 酸枝木是清代紅木家具主要的原料，酸枝制作的家具，即使幾百年之后，只要稍稍加以打磨擦漆，依舊換若新，可見(jiàn)酸枝木質(zhì)之優(yōu)良，早為世人矚目。 黑酸枝木書(shū)卷幾花梨木(紫檀類) 特征:邊材黃白色到灰褐色；心材淺黃褐色、橙褐色、紅褐色、紫紅色到紫褐色；材色較均勻，可見(jiàn)深色條紋。木材有光澤,具輕微或顯著清香氣； 紋理交錯(cuò)、結(jié)構(gòu)細(xì)而均(部分南美、非洲產(chǎn)略粗)，耐腐、耐久性強(qiáng)。材質(zhì)硬重(部分中等)，強(qiáng)度高(部分中等)，通常浮于水。商品材主要樹(shù)種:緬甸紫檀、越南紫檀、烏足紫檀、安達(dá)曼紫檀、印度紫檀、刺紫檀、非洲紫檀等?；ɡ婺?紫檀類)老花梨木圓梗直背椅 此種形式為蘇式家具中年代較

10、早的一種。通體材料均取圓梗形，鵝脖、聯(lián)幫棍、靠背都挺直不彎，造型簡(jiǎn)潔，雋永耐看。鋸材板材 寬度為厚度的三倍或三倍以上的稱為板材。2) 方材 鋸格的寬不足厚的三倍稱為方材。薄木1)鋸制薄木2)刨制薄木3)旋制薄木 曲木1）實(shí)木彎曲2）薄木膠合彎曲3) 膠合板彎曲4）割鋸彎曲人造板(刨花板) 刨花板是利用施加或未施加膠料的木質(zhì)刨花或木質(zhì)纖維材料（如木片、鋸屑和亞麻等）壓制的板材。 定向刨花板 貼面刨花板 因?yàn)榕倩ò褰Y(jié)構(gòu)比較均勻，加工性能好，可以根據(jù)需要加工成大幅面的板材，是制作不同規(guī)格、樣式的家具較好的原材料。制成品刨花板不需要再次干燥，可以直接使用，吸音和隔音性能也很好。但它也有其固有的缺點(diǎn)，因

11、為邊緣粗糙，容易吸濕，所以用刨花板制作的家具封邊工藝就顯得特別重要。另外由于刨花板容積較大，用它制作的家具，相對(duì)于其他板材來(lái)說(shuō)，也比較重。 人造板(纖維板) 中密度纖維板是將木材或植物纖維經(jīng)機(jī)械分離和化學(xué)處理手段，摻入膠粘劑和防水劑等，再經(jīng)高溫、高壓成型制成的一種人造板材，是制作家具較為理想的人造板材。 中密度纖維板的結(jié)構(gòu)比天然木材均勻，也避免了腐朽、蟲(chóng)蛀等問(wèn)題，同時(shí)它脹縮性小，便于加工。由于中密度纖維板表面平整，易于粘貼各種飾面，可以使制成品家具更加美觀。在抗彎曲強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度方面，均優(yōu)于刨花板。 人造板(膠合板) 膠合板：膠合板是將一組單板按相鄰層木紋方向互相垂直組坯膠合而成的板材。 膠合

12、木：用較厚的零碎木板膠合成大型木構(gòu)件，稱為膠合木。膠合木可以使小材大用，短材長(zhǎng)用，并可使優(yōu)劣不等的木材放在要求不同的部位，也可克服木材缺陷的影響?？捎糜诔兄亟Y(jié)構(gòu)。 膠合木 膠合板人造板(細(xì)木工板)細(xì)木工板(木芯板)人造板（防火板）紙質(zhì)飾面人造板 用于裝飾的人造板材是普通人造板材經(jīng)飾面二次加工的產(chǎn)品。按飾面材料區(qū)分，有天然實(shí)木飾面人造板、塑料飾面人造板、紙質(zhì)飾面人造板等多種類型。 防火板 又稱“塑料飾面人造板”，它具有優(yōu)良的耐磨、阻燃、易清潔和耐水等性能。這種人造板材是做餐桌面、廚房家具、衛(wèi)生間家具的好材料。 紙質(zhì)飾面人造板 這種板材是以人造板為基材，在表面貼有木紋或其他圖案的特制紙質(zhì)飾面材料。

13、它的各種表面性能比塑料飾面人造板稍差，常見(jiàn)的有寶麗板、華麗板等。人造板（甲醛釋放量 ） 由于人造板家具多以刨花板和中密度纖維板為基材，就不能不關(guān)注甲醛釋放量。關(guān)于板材的甲醛釋放量國(guó)家是有明確規(guī)定的，刨花板甲醛釋放量每百克應(yīng)小于等于50毫克、中密度纖維板甲醛釋放量每百克應(yīng)小于等于40毫克。如果選購(gòu)人造板家具時(shí)，打開(kāi)門和抽屜，聞到有酸味的刺激性異味，造成眼睛流淚或引起咳嗽，則說(shuō)明家具中甲醛釋放量有可能超過(guò)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，這樣的家具會(huì)直接傷害身體健康，不宜購(gòu)買。 板式家具板式家具木材的種類木材按樹(shù)種進(jìn)行分類，一般分為針葉樹(shù)材和闊葉樹(shù)材。針葉樹(shù)材 如紅松、落葉松、云杉、冷杉、杉木、柏木等。針葉樹(shù)材往往密度較

14、小，材質(zhì)較松軟，通常稱為軟材(softwood)，主要供建筑、橋梁、家具、造船、電柱、坑木、樁木等用途。闊葉樹(shù)材 如樺木、水曲柳、櫟木、櫸木、椴木、樟木、柚木、紫檀、酸枝、烏木等，種類比針葉樹(shù)材多得多。大多數(shù)闊葉樹(shù)材密度較大，材質(zhì)較堅(jiān)硬，因此俗稱硬材(hardwood)，用途如家具、室內(nèi)裝修、車輛、造船等等。與針葉樹(shù)材相比，闊葉樹(shù)材更多地被用于家具和室內(nèi)裝修。榫卯結(jié)構(gòu) 中國(guó)傳統(tǒng)的硬木家具之所以被世界重視，其結(jié)構(gòu)合理是首要的。中國(guó)榫卯工藝是世界家具之最，匠師們可以隨心所欲地制造出既互避互讓，又相輔相成的各種各樣精巧絕倫的榫子。構(gòu)件之間金屬釘銷完全不用，鰾膠也是一種并不重要的輔佐材料，僅憑榫卯就可

15、以做到上下左右、粗細(xì)斜直、聯(lián)結(jié)合理、面面俱到、工藝精確、扣合嚴(yán)密、天衣無(wú)縫、間不容發(fā)。榫卯結(jié)構(gòu)榫卯結(jié)構(gòu)（應(yīng)用）榫卯結(jié)構(gòu)（應(yīng)用）家具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則 1.1材料性原則結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)離不開(kāi)材料的性能，對(duì)材料性能的理解是家具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所必備的基礎(chǔ)。材料不同，其材料的構(gòu)成元素、組織結(jié)構(gòu)也不相同，材料的物理、力學(xué)性能和加工性能就會(huì)有很大的差異，零件之間的接合方式也就表現(xiàn)出各自的特征。實(shí)木家具的構(gòu)成形式為框架結(jié)構(gòu)、榫卯接合，其合理性在于框架可以由線型構(gòu)件構(gòu)成。這是由于木材的干縮濕脹特性使得實(shí)木板狀構(gòu)件難以駕馭的緣故。至于榫卯接合方式也是由于木材的組織構(gòu)造和粘彈性性能所提供的條件。人造板盡管克服了木材各向異性的缺陷，

16、但由于在制造過(guò)程中（尤其是纖維板、刨花板），木材的自然結(jié)構(gòu)已被破壞，許多力學(xué)性能指標(biāo)（抗彎強(qiáng)度最為明顯）大為降低，因而榫卯結(jié)構(gòu)對(duì)人造板來(lái)說(shuō)無(wú)法使用。但人造板幅面尺寸穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)為板式家具的連接開(kāi)辟了新的途徑，采用圓孔連接方式是板式家具連接的最佳方法。所以現(xiàn)代家具的結(jié)構(gòu)，木家具以榫卯接合為主，板式家具則以連接件接合為主，金屬家具以焊接、鉚接為主，竹藤家具以紡織、捆綁為主，塑料家具以澆鑄、鉚接為主，玻璃家具以澆鑄、鉚接為主，玻璃家俱以鉸接為主。根據(jù)家具材料，選擇、確定接合方式，是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的有效途徑。 家具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則1.2穩(wěn)定性原則家具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是保證產(chǎn)品在使用過(guò)程中牢固穩(wěn)定。家具的屬性之

17、一是使用功能。各種類型的產(chǎn)品在使用過(guò)程中，都會(huì)受到外力的作用。如果產(chǎn)品不能克服外力的干擾保持其穩(wěn)定性，就會(huì)喪失其基本功能。家具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)就是要根據(jù)產(chǎn)品的受力特征，運(yùn)用力學(xué)原理，合理構(gòu)建產(chǎn)品的支撐體系，保證產(chǎn)品的正常使用。 家具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則 1.3工藝性原則加工設(shè)備、加工方法是家具產(chǎn)品的技術(shù)保障。零部件的生產(chǎn)不僅是形的加工，更重要的是接口的加工。接口加工的精度、經(jīng)濟(jì)性直接決定了產(chǎn)品的質(zhì)量和戚本。因此，在進(jìn)行產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的風(fēng)格、檔次和企業(yè)的生產(chǎn)條件合理確定接合方式。例如木質(zhì)家具在工業(yè)革命以前，只能采用榫接合；自從蒸汽技術(shù)運(yùn)用于家具生產(chǎn)后，零部件可以一次成型。不僅簡(jiǎn)化了接合

18、方式，而且使產(chǎn)品的造型流暢、簡(jiǎn)約。板式家具，由于設(shè)備的加工精度高，因而可以采用拆裝結(jié)構(gòu)。且圓孔加工是用鉆頭間距為32mm的排鉆加工的，所以板式家具的接口能應(yīng)用32mm系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)接口。 家具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則1.4裝飾性原則家具不僅是一種簡(jiǎn)單的功能性物質(zhì)產(chǎn)品，而且是一種廣為普及的大眾藝術(shù)品。家具的裝飾性不只是由產(chǎn)品的外部形態(tài)表現(xiàn)，更主要的是由其內(nèi)部結(jié)構(gòu)所決定。因?yàn)榧揖弋a(chǎn)品的形態(tài)（風(fēng)格）是由產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和接合方式所賦予的。如，榫卯接合的框式家具充分體現(xiàn)了線的裝飾藝術(shù)；五金連接件接合的板式家具，則在面、體之間變化。再者，連接方式的接口（各種榫、五金連接件等），本身就是一種裝飾件。藏式接口（包括暗鉸鏈、暗榫

19、）外表不可見(jiàn)，使產(chǎn)品更加簡(jiǎn)潔；接口外露（合頁(yè)、玻璃門鉸、腳輪等連接件、明榫），不僅具有相應(yīng)的功能，而且可以起到點(diǎn)綴的作用，尤其是明榫能使產(chǎn)品具有自然天成的鄉(xiāng)村田野風(fēng)格。 竹子、藤、麻在家具設(shè)計(jì)中的運(yùn)用閑暇野趣的境界，讓手工味極濃的制作方式得以充分的展現(xiàn)：如竹籬笆的椅靠背、參差不齊的排列、榫頭結(jié)構(gòu)的外露等，無(wú)一不透出幾份濃郁的鄉(xiāng)野風(fēng)情！ 粗如碗口的長(zhǎng)竹筒，下部被削成六根支撐，底下用竹條固定六根支撐，結(jié)構(gòu)合理，工藝簡(jiǎn)便，構(gòu)思新穎。竹子、木材、藤不同材料的結(jié)合，在統(tǒng)一的深褐色達(dá)到了意想不到的和諧。古老的東方元素在現(xiàn)代家居環(huán)境中延續(xù)著它們昨日的輝煌。藤是介于草和木之間的一種材料，因而既有草的柔韌特性，而能保持木的堅(jiān)硬特點(diǎn)，家具設(shè)計(jì)師充分利用藤條的優(yōu)勢(shì)，發(fā)揮其豐富的想象力，讓柔韌的藤條隨著形態(tài)各異的造型任意纏繞，（圖七）藤椅在現(xiàn)代時(shí)尚中己脫胎換骨，構(gòu)建成與現(xiàn)代空間和諧統(tǒng)一的造型元素。