设计工程技术基础 木材及家具设计课件

1、设计工程技术基础 *上 艺术与设计学院工业设计系梁正泽教材材料工艺学主编 郑建启湖北美术出版社产品造型材料与工艺主编 程能林北京理工大学出版社参考教材产品设计工程基础编著 刘立红上海人民美术出版社教学方法 进行专题教学：材料及其成型工艺与相应的产品类别捆绑进行讲解，便于获得更好教学效果 课堂理论教学与实验室设计模型样机制作相结合第一章：概述第二章：木材（有机高分子材料）与家具设计冷杉针叶树材落叶松云杉柏木红松水曲柳水曲柳 落叶大乔木，高达30米，胸径可达1米以上，为古老的残遗植物。主要分布于我国东北海拔200至1100米地区。分布区虽广，但多为零星散生。为阳性树种，幼树稍耐荫，成龄后需充分光照

2、。喜湿润，但不耐水渍。15至20年开始结实，花期4、5月，翅果8月成熟。 木纹明显，边材黄白色，心材褐色微黄，锯刨加工后木材颜色略现金黄色。材质中硬，纹理通顺，花纹美丽，加工性能和油漆性能均好,耐水耐磨，变形较小。水曲柳是理想的表面用材，宜做仿柚木色的高级家具。 当今家庭装修，因水曲柳价格较低，色泽较均匀，用得较多，但水曲柳纹样大，木质不细腻，且色泽偏黄，目前用白榉、红榉替代水曲柳木的越来越多。 阔叶树材：水曲柳桦木阔叶树材:桦木/白桦/春桦 桦木是一种较好的表面用材,质地较松,适合做面板。木材心、边材区别不明显,弦切面有美丽的花纹。椴木质地松软，加工、着色力、油漆性能好，还可以染色、漂白，染

3、上红色可代替红香木，做表面镶嵌用,收缩性小，不易变形。桦木、色木结构细密，强度大、色泽好、易加工,但干燥时容易开裂、翘曲、变形，使用时应特别注意，适于做家具的脚档、门框条等。 桦木沟国家森林公园榉木 榉木色泽明亮浅黄，有密集的“针”（木射线），旋切有山纹。在中国，榉木主要集中生长在江苏、浙江和安徽。榉树可以长到30多米，直径可达1.5米。榉木纹理层层叠叠，比榆木更丰富，苏州工匠称其为“宝塔纹”榉木木质也比一般木材坚硬，但不算硬木。在明清家具用材中，榉木有重要地位，自古受人重视。榉木是苏州地区制作家具的普遍材料。北方也有不少榉木家具，多作明式造型及做工与黄花梨同，素为匠师和收藏家重视。江苏工匠常

4、把榉木分成三类：黄榉、红榉和血榉。树龄不同造成了颜色和密度的差异。老龄且带赤色者被称“血榉,最为人所珍视。阔叶树材：榉木榆木阔叶树材：榆木 坚硬，硬是其最大特点。可以做家具 质地有韧性，这可能是最好的一面。 过去北方乡村家具以及城镇一般人家使用的家具榆木最多。榆木为落叶乔木，树高大，遍及北方各地，尤其黄河流域，随处可见。榆木纹理通达清晰，硬度与强度适中，一般透雕浮雕均能适应，木性坚韧。所以北方家具以榆木为最大宗，有擦蜡做，也有擦漆做。榆木以肉眼区分，有黄榆和紫榆。黄榆多见，木料新剖开时呈淡黄，随年代久远颜色逐步加深；而紫榆天生黑紫，色重者近似老红木的颜色。由于这两种榆木的色差明显，工匠有利用其

5、长分色制做家具。比如以黄榆作框架，以紫榆作芯板，效果非常好。 榆木仿明式梳背双人椅榆木彫花博古架榆木红漆描金柜 榆木高束腰席面咖啡台榆木榆木方凳榆木官帽椅 榆木家具在北方分布均匀，与其他材质共生，山西、山东、河北、河南等古家具大省随时可见榆木家具的踪迹。榆木家具制作年代跨度也大，从明早期至清晚期从未停止生产，其演变过程、地域特点都非常清晰。早期的榆木家具以供奉家具为主，比如供桌供案，形制古拙，多陈设在寺庙、家祠等处，因而才能保留至今。从品种上讲，榆木家具几乎囊括所有家具品种，坐具、卧具、承具、庋具应有尽有。坐具中的各类椅子，如圈椅、官帽椅、南官帽椅、玫瑰椅、灯挂椅，甚至交椅都有非常上乘者；卧具

6、中榻与罗汉床常见，但架子床罕见，这是因为北方人习惯睡炕的缘故；承具中的桌案，从一腿三牙的方桌到夹头榫、插肩榫的条案，由明至清结构少有变化，只是装饰有所改变；庋具中的柜子，清式以顶箱大柜最为普及，表明清式家具中重实用功能的一面。 老榆木双门鞋柜 榆木雕花黑漆描金柜红木紫檀木(檀香紫檀）别名：紫旋、赤檀、红木、蔷薇木、玫瑰木、海紫檀。黄花梨木(降香黄檀)别名：降香木、香红木、花榈、香枝、花梨母。酸枝木(黄檀类) 别名：紫榆、红木、黑木等。花梨木(紫檀类) 别名：新花梨、香红木等。红木家具特点功能合理 以椅子为例，其中的弯背椅、圈椅均契合人体需要，坐感舒适。造型优美 庄重典雅的红木家具，在变化中未统

7、一，雕饰精细，线条流畅。结构严谨，做工精细 采用准卯结合，做法灵妙巧合，牢固耐用，从力学角度来看 具有很强的科学性。用料讲究 均用质地优良、坚硬耐用、纹理沉着、美观大方、富于光泽的珍贵硬木(即红木)制成。保值性 集实用、观赏、保值于一体。年代久远、品质高超的中国传统红木家具，是中武收藏家梦寐以求的珍品。紫檀木(檀香紫檀) 特征:边材窄、白色；心材鲜红或橘红色，久露空气后变紫红褐色；材色较均匀，常见紫褐色。生长轮不明显。有光泽，具特殊香气，纹理交错，结构致密，耐腐、耐久性强。材质硬重,细腻。紫檀木大宝座 规格：12980117厘米黄花梨木(降香黄檀) 特征:边材浅黄褐色，心材红褐色到紫红褐色，久

8、则变为暗色；材色不均匀，常杂有深褐色条纹。生长轮略明显。径面斑纹略明显，弦面具波痕。有光泽，具辛辣香气。纹理斜或交错,结构细而匀，耐腐、耐久性强。材质硬重，强度高。 黄花梨圈椅酸枝木(黄檀类) 酸枝木因其木材剖开后有一种较刺鼻的酸味而得名。酸枝是热带常绿乔木，产地主要有印度、越南、泰国、老挝、缅甸等东南亚国家，原先在我国福建、广东、云南等地也有出产。在酸枝木材制作的家具中，主要以红酸枝和黑酸枝两种木材为主，一般有“油脂”的质量上乘，结构细密，性坚质重，可沉于水。特别明显之处是在深红色中还常常夹有深褐色或黑色的条纹，条纹即清晰又富有变化。黑酸枝，以其更以物稀而显价高。酸枝家具经打磨擦漆，平整润滑

9、，光泽耐久，给人一种醇厚含蓄的美。 酸枝木是清代红木家具主要的原料，酸枝制作的家具，即使几百年之后，只要稍稍加以打磨擦漆，依旧换若新，可见酸枝木质之优良，早为世人瞩目。 黑酸枝木书卷几花梨木(紫檀类) 特征:边材黄白色到灰褐色；心材浅黄褐色、橙褐色、红褐色、紫红色到紫褐色；材色较均匀，可见深色条纹。木材有光泽,具轻微或显著清香气； 纹理交错、结构细而均(部分南美、非洲产略粗)，耐腐、耐久性强。材质硬重(部分中等)，强度高(部分中等)，通常浮于水。商品材主要树种:缅甸紫檀、越南紫檀、乌足紫檀、安达曼紫檀、印度紫檀、刺紫檀、非洲紫檀等。花梨木(紫檀类)老花梨木圆梗直背椅 此种形式为苏式家具中年代较

10、早的一种。通体材料均取圆梗形，鹅脖、联帮棍、靠背都挺直不弯，造型简洁，隽永耐看。锯材板材 宽度为厚度的三倍或三倍以上的称为板材。2) 方材 锯格的宽不足厚的三倍称为方材。薄木1)锯制薄木2)刨制薄木3)旋制薄木 曲木1）实木弯曲2）薄木胶合弯曲3) 胶合板弯曲4）割锯弯曲人造板(刨花板) 刨花板是利用施加或未施加胶料的木质刨花或木质纤维材料（如木片、锯屑和亚麻等）压制的板材。 定向刨花板 贴面刨花板 因为刨花板结构比较均匀，加工性能好，可以根据需要加工成大幅面的板材，是制作不同规格、样式的家具较好的原材料。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点，因

11、为边缘粗糙，容易吸湿，所以用刨花板制作的家具封边工艺就显得特别重要。另外由于刨花板容积较大，用它制作的家具，相对于其他板材来说，也比较重。 人造板(纤维板) 中密度纤维板是将木材或植物纤维经机械分离和化学处理手段，掺入胶粘剂和防水剂等，再经高温、高压成型制成的一种人造板材，是制作家具较为理想的人造板材。 中密度纤维板的结构比天然木材均匀，也避免了腐朽、虫蛀等问题，同时它胀缩性小，便于加工。由于中密度纤维板表面平整，易于粘贴各种饰面，可以使制成品家具更加美观。在抗弯曲强度和冲击强度方面，均优于刨花板。 人造板(胶合板) 胶合板：胶合板是将一组单板按相邻层木纹方向互相垂直组坯胶合而成的板材。 胶合

12、木：用较厚的零碎木板胶合成大型木构件，称为胶合木。胶合木可以使小材大用，短材长用，并可使优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响。可用于承重结构。 胶合木 胶合板人造板(细木工板)细木工板(木芯板)人造板（防火板）纸质饰面人造板 用于装饰的人造板材是普通人造板材经饰面二次加工的产品。按饰面材料区分，有天然实木饰面人造板、塑料饰面人造板、纸质饰面人造板等多种类型。 防火板 又称“塑料饰面人造板”，它具有优良的耐磨、阻燃、易清洁和耐水等性能。这种人造板材是做餐桌面、厨房家具、卫生间家具的好材料。 纸质饰面人造板 这种板材是以人造板为基材，在表面贴有木纹或其他图案的特制纸质饰面材料。

13、它的各种表面性能比塑料饰面人造板稍差，常见的有宝丽板、华丽板等。人造板（甲醛释放量 ） 由于人造板家具多以刨花板和中密度纤维板为基材，就不能不关注甲醛释放量。关于板材的甲醛释放量国家是有明确规定的，刨花板甲醛释放量每百克应小于等于50毫克、中密度纤维板甲醛释放量每百克应小于等于40毫克。如果选购人造板家具时，打开门和抽屉，闻到有酸味的刺激性异味，造成眼睛流泪或引起咳嗽，则说明家具中甲醛释放量有可能超过规定标准，这样的家具会直接伤害身体健康，不宜购买。 板式家具板式家具木材的种类木材按树种进行分类，一般分为针叶树材和阔叶树材。针叶树材 如红松、落叶松、云杉、冷杉、杉木、柏木等。针叶树材往往密度较

14、小，材质较松软，通常称为软材(softwood)，主要供建筑、桥梁、家具、造船、电柱、坑木、桩木等用途。阔叶树材 如桦木、水曲柳、栎木、榉木、椴木、樟木、柚木、紫檀、酸枝、乌木等，种类比针叶树材多得多。大多数阔叶树材密度较大，材质较坚硬，因此俗称硬材(hardwood)，用途如家具、室内装修、车辆、造船等等。与针叶树材相比，阔叶树材更多地被用于家具和室内装修。榫卯结构 中国传统的硬木家具之所以被世界重视，其结构合理是首要的。中国榫卯工艺是世界家具之最，匠师们可以随心所欲地制造出既互避互让，又相辅相成的各种各样精巧绝伦的榫子。构件之间金属钉销完全不用，鳔胶也是一种并不重要的辅佐材料，仅凭榫卯就可

15、以做到上下左右、粗细斜直、联结合理、面面俱到、工艺精确、扣合严密、天衣无缝、间不容发。榫卯结构榫卯结构（应用）榫卯结构（应用）家具结构设计的原则 1.1材料性原则结构设计离不开材料的性能，对材料性能的理解是家具结构设计所必备的基础。材料不同，其材料的构成元素、组织结构也不相同，材料的物理、力学性能和加工性能就会有很大的差异，零件之间的接合方式也就表现出各自的特征。实木家具的构成形式为框架结构、榫卯接合，其合理性在于框架可以由线型构件构成。这是由于木材的干缩湿胀特性使得实木板状构件难以驾驭的缘故。至于榫卯接合方式也是由于木材的组织构造和粘弹性性能所提供的条件。人造板尽管克服了木材各向异性的缺陷，

16、但由于在制造过程中（尤其是纤维板、刨花板），木材的自然结构已被破坏，许多力学性能指标（抗弯强度最为明显）大为降低，因而榫卯结构对人造板来说无法使用。但人造板幅面尺寸稳定的优点为板式家具的连接开辟了新的途径，采用圆孔连接方式是板式家具连接的最佳方法。所以现代家具的结构，木家具以榫卯接合为主，板式家具则以连接件接合为主，金属家具以焊接、铆接为主，竹藤家具以纺织、捆绑为主，塑料家具以浇铸、铆接为主，玻璃家具以浇铸、铆接为主，玻璃家俱以铰接为主。根据家具材料，选择、确定接合方式，是结构设计的有效途径。 家具结构设计的原则1.2稳定性原则家具结构设计的主要任务是保证产品在使用过程中牢固稳定。家具的属性之

17、一是使用功能。各种类型的产品在使用过程中，都会受到外力的作用。如果产品不能克服外力的干扰保持其稳定性，就会丧失其基本功能。家具结构设计的主要任务就是要根据产品的受力特征，运用力学原理，合理构建产品的支撑体系，保证产品的正常使用。 家具结构设计的原则 1.3工艺性原则加工设备、加工方法是家具产品的技术保障。零部件的生产不仅是形的加工，更重要的是接口的加工。接口加工的精度、经济性直接决定了产品的质量和戚本。因此，在进行产品的结构设计时，应根据产品的风格、档次和企业的生产条件合理确定接合方式。例如木质家具在工业革命以前，只能采用榫接合；自从蒸汽技术运用于家具生产后，零部件可以一次成型。不仅简化了接合

18、方式，而且使产品的造型流畅、简约。板式家具，由于设备的加工精度高，因而可以采用拆装结构。且圆孔加工是用钻头间距为32mm的排钻加工的，所以板式家具的接口能应用32mm系统的标准接口。 家具结构设计的原则1.4装饰性原则家具不仅是一种简单的功能性物质产品，而且是一种广为普及的大众艺术品。家具的装饰性不只是由产品的外部形态表现，更主要的是由其内部结构所决定。因为家具产品的形态（风格）是由产品的结构和接合方式所赋予的。如，榫卯接合的框式家具充分体现了线的装饰艺术；五金连接件接合的板式家具，则在面、体之间变化。再者，连接方式的接口（各种榫、五金连接件等），本身就是一种装饰件。藏式接口（包括暗铰链、暗榫

19、）外表不可见，使产品更加简洁；接口外露（合页、玻璃门铰、脚轮等连接件、明榫），不仅具有相应的功能，而且可以起到点缀的作用，尤其是明榫能使产品具有自然天成的乡村田野风格。 竹子、藤、麻在家具设计中的运用闲暇野趣的境界，让手工味极浓的制作方式得以充分的展现：如竹篱笆的椅靠背、参差不齐的排列、榫头结构的外露等，无一不透出几份浓郁的乡野风情！ 粗如碗口的长竹筒，下部被削成六根支撑，底下用竹条固定六根支撑，结构合理，工艺简便，构思新颖。竹子、木材、藤不同材料的结合，在统一的深褐色达到了意想不到的和谐。古老的东方元素在现代家居环境中延续着它们昨日的辉煌。藤是介于草和木之间的一种材料，因而既有草的柔韧特性，而能保持木的坚硬特点，家具设计师充分利用藤条的优势，发挥其丰富的想象力，让柔韧的藤条随着形态各异的造型任意缠绕，（图七）藤椅在现代时尚中己脱胎换骨，构建成与现代空间和谐统一的造型元素。