板式家具结构五金件的新型连接方法研究

吴远兴

摘要：板式家具以其高度的工业化、高生产率和时尚多样性的绝对优势而受到人们的青睐。和板式家具最密切相关的五金配件在板式家具的属性、功能、质量和品味以及家具的使用寿命中起着十分重要的作用。在许多种类的五金配件中，结构五金是最核心的五金连接件。随着科学技术的日趋成熟，板式家具结构件的连接方法也发生了突破性的变化。基于板式家具结构五金件的各种链接方法以及不同的属性，从智能家具制造的角度进行分析和设计，探讨了板式家具未来的发展前景。

关键词：板式家具;结构五金件;连接方法

不同于其他家具，板式家具是由人造板为基材。以板件为基本结构的，它们的光泽度非常高，手感也很不错，工艺精细，很受市场的欢迎。常见的板式家具材料有中密度纤维板、刨花板、胶合板、细木工板等，最常用的是刨花板和中纤板。板式家具五金配件常用有以下3种形式：（1）结构型：沙发腿、金属腿、床脚、柜脚、底盘、脚垫等。（2）功能型：螺丝、螺母、板托、三合一连接件、滑轨、抽屉轨道、拉杆、鞋架、偏心轮、合页、骑马抽、隔断配件等。（3）装饰型：挂件、拉手、铝封边等。

五十多年来，由于钢制铰链连接技术的应用，板式家具的拆卸和组装特性带动了各种板式家具五金连接件的发展。国家标准将家具五金件定义为：“能满足家具造型与结构要求，在家具中起连接、活动、紧固、支撑和装饰等功能的金属制件。”因此，根据家具五金的作用和应用场景，我们将家具五金分为结构五金、功能五金和装饰五金等。结构五金可以在紧固连接和位置调整中发挥作用，通常用作核心的五金连接件。具有结构简单、生产成本低、组装效率高、拆装方便、运输方便等优点。它有利于家具企业板式家具的机械化流水线批量生产。对于板式家具来说，结构五金件就好比我们人的关节，家具功能构造的任何开合抬落、曲折弯转都必须由他来实现。如果在连接中起作用的结构五金件没有发挥相应的作用，则板式家具将无法生产成型，我们的生活是将不会出现具有滑动、悬挂、存储和调节保护功能的普通板式家具。因此，在设计使用何种五金件来组合板式家具时，就有必要采用更合适的连接方法进行应用。

1 直接咬合式五金件的应用

直接咬合式五金件的连接依靠五金件与板式家具之间的摩擦力以及其自身的咬合强度来达到连接效果。常用的是螺钉、螺栓、螺母、自攻螺钉和其他紧固件。根据五金件与板件的具体连接方式的差异，可分为快速安装螺钉（不需要安装工具就可以实现快速安装，只需要用手将五金件压入侧板中）、拧入式带有直接固定螺钉（有自攻螺纹可以直接拧入侧板中）、旋入式螺纹螺钉（带机线螺纹，需要在侧板中安装嵌入式螺母），双头螺钉（用在中间板，连接两个层板）等等。该连接方法操作起来简单直接，连接要求不高，应用的范围非常广，并且具有多种扩展形式。

2 间接咬合式五金件的应用

当将间接咬合式五金件连接器嵌入两个板中时，五金件起不到直接固定板的作用，需要旋转和排列五金件并将其布置到特定的角度和位置，以起到固定板的作用。间接咬合式五金件的“三合一”连接件，也被称为偏心连接件。它由偏心轮、螺钉和嵌入式螺母组成（如图1所示），其结构类似于我国传统木工中的钉子和榫卯结构。三合一连接的原理为，当偏心轮的底部偏离偏心轮的中心时，当偏心轮在第三方的作用下旋转时，卡在弧形中的连杆将缓慢靠近偏心轮的中心沿弧线，使两者之间的距离紧密，使连接紧密。三合一连接可以进行多次的拆卸，这也是板式家具其中的一个优点。安装好后，从板式家具的外表面也是看不到三合一连接件的，该连接件具有良好的隐藏功能。同时，三合一连接大大减少了粘合剂的使用，使板式家具更加的环保，但是三合一连接的缺点是只能做成直角零件连接来应用。由瑞士某公司开发的P连接系统是T型锁紧系统，这是一种新型的板式家具五金连接件（如图2所示）。其原理类似于三合一五金连接件，都是在板上开槽或打孔，并且通过锁扣的方式来实现连接。如果连接系统与板连接，则密度板最大强度能够达到50kg上下，实木最大能够达到200kg上下。连接系统仅需要两个独立的板就可以安全牢固地连接，而家具则不需要背板。P系统的应用使板式家具结构设计的有了更多的创新性和灵活性，且家具具有远高于传统连接件的连接强度和更为丰富的连接角度进行连接。

3 五金连接件的其他特性

在瞬息万变的现代社会中，人们对五金件性能的探索已经变得越来越广泛和深入。根据五金件的独特特性，例如强硬度、弹性、刚性、冲击韧性、抗氧化性和耐腐蚀性等，设计出了众多与传统不同的各种五金连接件。InvisMx2的新型五金连接件（如图3所示）。此五金连接件使用“磁力驱动原理”，该五金连接件可以完全隐藏在木板内部中使用，使已安装的家具从外面看不到任何孔痕。该项设计获得了汉诺威木工机械的最高奖项，正式名称是MiniMag，其内部结构是带有正极和负极的磁铁块。通过旋转，它可以驱动连接零件的紧固，就像一个齿轮驱动另一个齿轮一样。在磁场力的作用下，螺栓上的螺纹与螺母上的内螺纹连接。驱动MiniMag，使磁性块工具可以使用无绳电钻，该电钻可以与速度在1200至1500r/min的任何无绳电钻兼容。连接件的实际结构称为M5，它由不锈钢制成。M5的特殊之处在于，它还带有内部带有正极和负极的磁铁块。在外部磁场的作用下，螺栓杆被驱动旋转。另外，不必担心它们是否连接牢固，每个连接器可以承受250kg的外力。这种磁性驱动的连接件具有被完全隐藏以及重复拆卸优点。扩展InvisMx2新型五金连接件的设计制造思路，根据五金连接件的导电性和磁性，可以设计出各种易于安装、隐蔽性强，并且可以解决特殊问题的结构性五金连接件。研究五金连接件的导电性、耐腐蚀性、抗氧化性等特性，通过现代化的高新技术，将芯片插入五金连接件，制造合适的磁场，采用特殊的锻造等手段，设计出具有独特性能的新型结构五金连接件，以改善结构五金连接件的制造方法。

随着互联网+浪潮的兴起，定制概念和智能家居等产业链的深化发展，“智能家具”的国际贸易已经来到。板式家具的智能化设计上更多地体现在高端五金连接件的使用。智能家具五金连接件的设计迎合了“以人为本”的现代设计理念，使板式家具五金连接件的功能得到不断改进和创新。随着新型技术的不断发展和应用，三维扫描技术被用于提取板式家具连接结构的横截面形状和尺寸特征，并重新建立连接结构的三维实体模型。通过分析和实验研究方法，研究了连接结构的抗弯强度和抗拉强度的力学性能。通过对仿真结果与测试结果进行详细的对比分析，验证了仿真结果。开发专门的定制解决方案，以进一步扩展其适用范围和方法，并为现代家居提供更多优质的板式家具产品。

4 结语

具有连接功能的结构五金连接件不仅具有板式家具的連接功能，还具有其自身的功能和装饰功能。本文着重从直接咬合式五金件、间接咬合式五金件和五金连接件其他特性的三个方面，分析了在板式家具连接时需要考虑的问题以及与传统木作有所不同的设计方法。影响板式家具连接的因素非常多，也比较复杂，利用科学合理的方法和五金连接件的特点来扩展设计方案，找到适合实际需求的结构五金连接方法的解决方案，以便于更好地服务于板式家具的生产实践。

参考文献

[1]刘曼曼.板式家具自体装配锁扣结构研究及其加工成型铣刀设计[D].东北林业大学，2018.

[2]李哲.板式家具结构设计的技术美研究[D].中南林业科技大学，2017.

[3]方科可.可拆装藤编家具创新设计研究[D].浙江工业大学.

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