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中國榫卯結構與家具中的應用創(chuàng)新

时间:2018-04-08     【转载】   阅读

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榫卯結構是中國古典建筑和家具的傳統(tǒng)連接方式,是中國家具對世界家具文化的獨有貢獻。本文介紹了榫卯的起源、分類和加工方式,引申出古典家具到現(xiàn)代家具結構的演變和連接方式的改變,以及整木定制的連接方式和問題。在對比了歐美櫥柜行業(yè)的連接方式之后,從榫卯工藝傳承角度對美國木得易隱形連接件做了比對分析,并介紹了中國整木定制行業(yè)對它的創(chuàng)新應用。


1. 榫卯與中國家具


榫卯結構起源于中國。目前考古發(fā)現(xiàn)最早的榫卯結構來自于寧波的河姆渡文化遺址,距今已經(jīng)有7000年歷史。當時的木結構建筑使用干欄式,使用最基本的榫卯來連接木質構件,是后來各種復雜榫卯的起源。


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隨著中國木質建筑工藝水平的發(fā)展,榫卯結構也演變得越來越復雜和精巧。目前看到的古建筑基本都是用木梁柱作為框架,梁柱之間使用復雜的斗拱結構結合。榫卯結構在中國發(fā)展到了巔峰,這在木結構歷史上是獨一無二的,世界上沒有任何一個民族發(fā)展出如此復雜的建筑構架方式。


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歷史上,家具的發(fā)展一直深受建筑的影響,無論是在材料、風格、結構,還是在工藝上都是如此。因此中國古典家具也是梁柱構架,并使用榫卯連接,經(jīng)歷多年的發(fā)展,榫卯結構在明清時代達到風格和工藝的巔峰,成為中國古典家具的代表。


明清家具簡約、內斂、優(yōu)美的風格,和榫卯結構是分不開的。榫卯結構的連接完全隱藏在家具部件內部,家具部件本身就是連接件,不需要額外使用連接件,家具的造型流暢簡潔。榫卯可以在較小的部件上實現(xiàn)最大的結構強度,所以家具用料才可以精簡到極致,達到減之一分則少的設計境界。


在中國家具達到巔峰的明清時期,歐洲也正處于文藝復興階段的高峰,巴洛克風格(1600-1750)和洛可可風格(1700-1800)正在歐洲風行,并對歐洲隨后的藝術、建筑、家具、裝飾風格產(chǎn)生了深遠的影響。


歐洲建筑材料以石材為主,受其風格影響,歐洲家具以塊面結構為主,曲線多變,雕刻華美,描金涂漆。


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巴洛克風格家具


在家具的結構上,歐洲家具的連接方式比較簡單,大多使用木釘和木棒隼,并使用膠粘加固,雖有簡單的榫卯應用,但仍處于非常初級的水平,也并非是家具的主要結構連接方式。


綜上所述,榫卯起源于中國,雖然并非中國獨有,但只在中國才從結構、形制、加工工藝、藝術價值方面發(fā)展到了前所未有的高度,并成為中國建筑和家具文化中核心的部分之一。


2. 榫卯的分類


隨著家具制造工藝的發(fā)展,家具榫卯發(fā)展和衍生出了許多不同的種類,用于實現(xiàn)家具部件的制造和部件之間的連接。因為尺寸和強度所限,總體來說家具榫卯要比建筑榫卯簡單得多,但是根據(jù)應用需要發(fā)展出了很多特有的結構,很多結構除了具有實用性之外,還有很高的工藝美術價值,是家具設計風格中非常重要的組成部分。


按照用途,家具中的榫卯可以分為以下幾個大類:


2.1 拼板

拼板工藝用于將較窄的板材拼成寬板,比如桌面、椅面、門芯板等。拼板至今仍是木業(yè)備料的基本工序,拼板的質量和穩(wěn)定性對成品品質有著重要影響。除了最簡單的側面拼接之外,對品質要求更高的工廠往往會采用人字槽拼、搭口拼和穿條拼等工藝來增加膠合面積,提高產(chǎn)品穩(wěn)定性。



2.2 拼板嵌端

拼板嵌端用于在直拼板的端頭加裝橫板,如桌面板端頭、門板的邊框等。除了遮蓋木材端頭使其更美觀之外,也有固定拼板寬度方向防止變形、增加穩(wěn)定性的作用。



2.3 直料縱向接長

將短料縱接成長料也是一種榫卯工藝,現(xiàn)代家具基本都會使用指接工藝,適合用設備進行批量高效生產(chǎn)。在手工業(yè)階段,則完全要通過榫卯結構來實現(xiàn)。



2.4 彎曲件的制作

在中國古典家具上,普遍使用彎曲和弧形部件,加工時用榫卯將短料接長,或將彎曲部件連接。



2.5 框架的連接——平面嵌入

在家具部件連接時,平面嵌入或者開口嵌入是最簡單的連接方式,對工藝精度要求最低,可以節(jié)約人工,但強度和耐用性也是最低的。



2.6 框架的連接——開口插入

開口插入是開口嵌入的升級,比嵌入增加了結構接觸面積。通過過盈配合,在榫頭和卯眼之間產(chǎn)生摩擦力,使家具的結構更加穩(wěn)固。



2.7 框架的連接——夾角連接

夾角連接是在制作“L”型或者邊框型部件時,發(fā)展出來的特有連接方式。



2.8 箱框結構

代表性的箱框結構有抽屜盒、柜子柜體等平板連接而成的箱式結構,稱為箱框結構。需要用榫卯將平板連接在一起。其中應用最廣泛的就是各種各樣的燕尾榫,堅固、美觀、耐用。



2.9 方材三方向連接

將長、寬、高三個方向的方材部件連接在一起,這是工藝難度最高,也是最具美感的榫卯結構。尤其是其中的綜角榫,代表著中國家具榫卯的工藝巔峰。在綜角榫連接完成后,整個家具渾然一體,結構流暢自然,完全看不到連接點,是明清家具的重要特征。



3. 榫卯的加工

傳統(tǒng)工藝完全是由工匠手工加工,榫卯的復雜程度和精度也是家具價值的重要組成部分。加工榫卯的工具仍然是木匠的傳統(tǒng)工具:刨、鑿、鋸、鉆、銼等,只是根據(jù)榫卯的特點,發(fā)展出專業(yè)形制和尺寸的工具。工匠手工作業(yè)的速度很慢,每個榫卯都要從計算、劃線開始,先初步下料,再一步步精修、試裝和微調,直到達到完美效果才可以。一旦任何一步加工失誤整個部件就報廢了,又要從頭開始。



對熟練工匠的依賴一直是制約榫卯結構大范圍應用的瓶頸,復雜手工勞動帶來的效率低下也大大增加家具制造的人工成本。近幾年,國內已經(jīng)開發(fā)出專用的榫卯加工中心,可以加工出包括綜角榫在內的復雜榫卯。常用榫卯的參數(shù)已經(jīng)預存在設備里面,只要根據(jù)部件規(guī)格輸入尺寸參數(shù)即可自動完成加工,普通工人經(jīng)過培訓即可操作,生產(chǎn)效率比手工大大提高,是紅木家具企業(yè)實現(xiàn)工業(yè)化和批量化的加工利器。


4. 現(xiàn)代家具的連接方式


4.1 板式和框式結構

當家具的原材料從木材變成了刨花板、中纖板、膠合板等人造板之后,家具的外形和結構也發(fā)生了根本性的變化,我們稱之為現(xiàn)代家具,F(xiàn)代家具和古典家具最大的不同是結構的變化。古典家具是框式結構,使用木材方材作為原材料,通過榫卯結構組成框架支撐全部荷重,再圍合板件于框架之上,用于分隔和封閉空間,板材是不承重的,F(xiàn)代家具使用標準尺寸的人造板加工成板式部件,再以專門的連接件將部件結合裝配成箱式結構,板件既是承重構件,又起分隔及封閉空間的作用。因為人造板的強度和厚度所限,榫卯結構無法使用于板式家具。


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4.2 板式結構的連接方式

板式結構使用專業(yè)的金屬連接件來連接,目前應用最廣泛的為偏心式連接件,市場一般稱之為三合一連接件。它在兩個部件上分別預埋螺桿和偏心螺母,組裝時通過旋轉偏心螺母鎖緊螺桿,完成部件的連接。三合一連接件基本已經(jīng)成為行業(yè)標準,各種設備、軟件、工藝和標準的設計都以它為基礎,它的應用成熟、資源豐富、價格低廉、配套完善,是板式結構的重要組成部分。從業(yè)人員對其認知度也很高,對企業(yè)來說完全沒有學習和培訓成本。


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5. 整木定制的連接方式


三合一連接件最初是為刨花板、中纖板等材質的板式家具設計的,在板式成品家具上的應用成熟廣泛,已經(jīng)被市場廣泛認可。但板式家具因為成本較低,在市場中一直處于中低端定位。最近幾年以來,隨著中國中產(chǎn)階級消費能力的提升,實木家具成為中端市場的主流,只要經(jīng)濟條件允許,一般消費者都會首選實木產(chǎn)品。跟隨市場的需要,原來板式定制的櫥柜、衣柜、書柜、室內門等也發(fā)展為實木定制,統(tǒng)稱為整木定制。最近五年,整木定制在中國進入了黃金發(fā)展期。


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整木定制雖然使用了實木制作門板、裝飾線條等,但柜體仍然是板式結構,即使是使用實木拼板,其規(guī)格和人造板是一樣的,生產(chǎn)工藝和連接方式仍然習慣性沿用板式家具模式。然而,直接將三合一連接工藝應用到整木定制產(chǎn)品,會帶來以下的問題:

(1)外觀無法滿足消費者對實木家具的期望。三合一連接件會在家具表面留下很多螺絲孔,而一般消費者心目中的實木家具都應該是榫卯結構的渾然一體。外觀問題會大大影響產(chǎn)品的價值感。為了達到傳統(tǒng)家具的外觀效果,少數(shù)高端實木定制企業(yè)堅持使用榫卯和木棒榫工藝,整裝出廠,但生產(chǎn)和運輸成本都大大增加。


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(2)實木的濕漲干縮遠大于刨花板,傳統(tǒng)家具都會留有伸縮縫來吸收變形。而板式結構是不需要有這方面的考慮的,三合一是完全的剛性連接,沒有漲縮的余地。因此在實木定制產(chǎn)品上木材的輕微變形就會造成三合一連接結構的破壞。


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既然三合一并不是整木定制的理想連接方案,那么整木行業(yè)到底需要什么樣的連接件呢?根據(jù)行業(yè)的特點,簡單來說最好能夠滿足以下要求:

(1)加工簡單,不像榫卯加工那么費時費力;

(2)堅固耐用,至少要達到三合一的強度;

(3)彈性結構,可以適當吸收實木變形;

(4)無孔外觀,提升產(chǎn)品的外觀價值;

(5)快速安裝,部件出廠后可以進行現(xiàn)場快速安裝,節(jié)約安裝人工費;

(6)多次拆卸,考慮到實木產(chǎn)品較高的售后幾率,任何一個部件最好都可拆卸,方便有問題出現(xiàn)時單獨返廠 。


那么,究竟有沒有滿足上述要求的產(chǎn)品呢?


6. 歐美櫥柜行業(yè)的連接方式


在發(fā)展多年的歐美家居行業(yè),家具制造中已經(jīng)很少使用三合一來連接。一方面三合一工藝有上述提到的弱點,另一方面也是差異化競爭的需要。以美國櫥柜市場為例,前三大櫥柜品牌占據(jù)了市場份額的80%,企業(yè)的規(guī)模足以支撐開發(fā)自己專有的工藝結構和連接件,形成自己獨有的產(chǎn)品特點和競爭力。下圖是美國兩家櫥柜企業(yè)的產(chǎn)品,其結構連接方式是完全不一樣的,都是自己的專有結構。



下圖是一家意大利櫥柜企業(yè)的柜體結構,仍然使用木棒榫打膠的方式現(xiàn)場連接,完成之后的結構一樣堅固耐用,只是不能拆卸。


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7. 榫卯結構的替代連接件


美國木得易公司(Modular System Inc)位于美國的汽車城底特律,前身是創(chuàng)立于1928年的一家機車修造廠,在機械加工和金屬熱處理方面積累了豐富的經(jīng)驗。1965年后轉型為家具連接件制造商,一直根據(jù)行業(yè)的發(fā)展研發(fā)新型產(chǎn)品。上世紀70年代,美國家具行業(yè)從傳統(tǒng)結構發(fā)展到板式結構,也面臨與今天中國整木定制企業(yè)一樣的連接問題。木得易將原來的實木家具連接件經(jīng)過改造開發(fā),使之也可以用于板式結構,不僅解決了三合一的缺陷,并且具有和框式結構同樣的強度。之后的幾十年里,木得易成為北美板式實木家具企業(yè)的主流產(chǎn)品,并行銷歐洲和全球市場。


即使是第一眼,我們也很容易發(fā)現(xiàn)木得易隱形連接件和榫卯結構的傳承關系。


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下面這枚“小鋼炮”,是不是和木棒榫道理一樣呢?木棒榫通過吸膠膨脹產(chǎn)生摩擦力緊固連接,小鋼炮本身就是彈性材質,被壓縮時即產(chǎn)生巨大的膨脹力,無需打膠也無需等待,可馬上完成連接。


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傳統(tǒng)榫卯結構產(chǎn)品部件就是連接件,木得易則是專用連接件;傳統(tǒng)榫卯連接材質是木材,木得易則是高強度的金屬材料;正是因為材料強度更高,與傳統(tǒng)榫卯相比,木得易的尺寸大大縮小了。


木得易在實木板式產(chǎn)品,也就是實木定制行業(yè)中能夠得到廣泛應用,是因為它解決了以下問題:

(1)加工簡單。工廠的工作量和使用三合一時相當。尤其對于沒有數(shù)控設備開孔的工廠,計算孔位的工作非常簡單,開孔出錯率很低;

(2)堅固耐用。高強度金屬材質強度是三合一的三倍,是目前強度最高的連接件,基本可以實現(xiàn)榫卯的強度和穩(wěn)定性;

(3)彈性結構。金屬榫卯均為內凹的彈性造型,榫卯之間連接是有伸縮余量的,可以在一定范圍內吸收實木的膨脹收縮;

(4)無孔外觀。和榫卯一樣,安裝完成后連接件不可見,外觀流暢整潔;

(5)快速安裝。部件預埋出廠后,現(xiàn)場安裝只需要插入鎖定即可,節(jié)約50%左右的工作量;

(6)多次拆卸。任何一個部件都可單獨抽出。


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8. 鋼榫卯在中國整木定制行業(yè)的特別應用


中國的整木定制行業(yè)在全球都是一種獨一無二的現(xiàn)象,歐美絕大部分的實木家居,如櫥柜、衣柜、木門、樓梯、木飾面等都是標準規(guī)格,批量生產(chǎn),倉儲銷售。中國則不同,因為現(xiàn)在還缺乏統(tǒng)一的建筑標準,家居產(chǎn)品也無法按標準批量生產(chǎn),只能根據(jù)每家每戶的尺寸單獨設計定制生產(chǎn)。所以中國整木定制行業(yè)的工藝需求和歐美有明顯的差異。正是因為產(chǎn)品和工藝不同,木得易在中國被用于很多創(chuàng)新領域。


比如,實木墻板的內部連接。以前墻板只能是整片出廠,尺寸很大,運輸安裝都不方便,遇到售后問題拆卸返廠更是麻煩。做成拆裝結構之后,運輸更加方便。部件之間可以互換,便于快速補貨。如遇售后問題更換部件即可,再也不需要整件返廠 。


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拼框門的連接。以前使用木棒榫打膠連接,在膠固化時需要用夾具固定。耗時長,占用場地大。用木得易小鋼炮之后不需要再打膠,安裝完成即可出廠。


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樓梯踏步,使用鋼釘扣做成可拆卸結構。一方面方便維修更換,另一方面客戶可以根據(jù)家居風格定期更換不同風格的踏步,一套樓梯,百變效果。


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框式結構的書架是無法使用三合一的,要通過小鋼炮連接實現(xiàn)拆裝結構。


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開放式展示柜,渾然一體的外觀,正是榫卯結構所無法替代的工藝美感。


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結 語

榫卯是中國傳統(tǒng)家具工藝的精華所在,也是支撐當代紅木家具價值的重要部分。如果要讓榫卯對世界家具行業(yè)貢獻出更大的價值,為更多的家庭所使用和欣賞,我們不僅要恪守傳統(tǒng),更要在加工方式、產(chǎn)品方式上不斷創(chuàng)新,才能讓榫卯在當代煥發(fā)出越來越旺的生命力,讓我們的傳統(tǒng)文化不僅得到傳承,更能得到發(fā)展。


文章來源:網(wǎng)絡


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