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交错式细木构件榫接连接结构

项目分类:通用机械零部件 发布时间:2021-12-04 ID:434627
  • 交错式细木构件榫接连接结构
  • 交错式细木构件榫接连接结构

  在实木家具、定制木作、古建木构的现场装配与预制加工环节,构件之间的连接可靠性直接决定成品的结构寿命与外观完整性,这类交错式的细木连接结构,正是针对两根正交布置的矩形截面木方设计的无额外紧固件连接方案,完全依靠木材自身的咬合实现力的传递,避免了金属连接件带来的锈蚀、外露影响美观、不同材质热胀冷缩系数差异导致的连接松动问题。从实际应用场景来看,这类结构常出现在实木框架的横纵撑交接处、抽屉柜体的内部支撑连接、户外木栈道的龙骨交错拼接、仿古木构的檩条与枋件交接位置,不需要额外的角码、自攻钉或者胶水辅助,就可以实现两个构件的垂直方向锁止,同时能承受沿构件长度方向的剪切力与垂直于拼接面的拉脱力,在拆装式实木家具的设计中,这类结构还能支持反复拆装而不损失连接强度,相比胶粘或者钉接的结构,后期维护更换构件的难度大幅降低。

  从设计思路上看,这个连接结构没有采用传统的贯通式榫眼,而是在两根木方的贴合面分别加工出半深度的搭接缺口,缺口的截面尺寸与对接木方的截面尺寸完全匹配,同时在两个构件的搭接重叠区域,设计了两个圆柱形的定位销孔,装配时两个木方沿垂直于贴合面的方向扣合后,打入同材质的木销,就能完全限制两个构件在六个自由度上的相对位移,不会出现沿木方长度方向的滑移,也不会出现垂直于搭接面的翘起。这种设计相比传统的燕尾榫、直角榫,加工难度更低,不需要在木方端部加工复杂的榫头,只需要在木方的杆身位置铣削出定深的缺口即可,即使用手持修边机配合简单的定位治具,也能在现场完成加工,不需要大型的开榫设备,非常适合现场施工的木作场景,也适合批量预制的标准化木构件生产。

  从外形尺寸与安装边界来看,这类连接结构的搭接重叠长度通常设置为木方截面宽度的1.5到2倍,能保证足够的咬合接触面积,避免受力时木材局部承压过大出现劈裂;铣削的缺口深度为单根木方厚度的二分之一,扣合之后两个木方的上表面、下表面分别保持齐平,不会出现局部凸起或者凹陷,不会影响后续的表面打磨、上漆或者覆面处理;两个定位销的位置分别设置在搭接区域的两端,距离搭接边缘的距离不小于木方截面厚度的三分之二,能避免销孔位置过于靠近边缘导致木材受力开裂,销孔的直径通常设置为木方厚度的四分之一左右,既保证足够的抗剪切强度,也不会因为销孔过大削弱木方自身的结构强度。在实际安装过程中,只需要将两个木方的缺口对齐扣合,在预钻的销孔内涂抹少量木蜡油后打入木销,待木销完全打入后将露出的销头齐平截断打磨即可,整个装配过程不需要复杂的工装夹具,单人即可完成操作。

  从功能特性上看,这种连接结构的受力路径非常清晰,当其中一根木方承受垂直向下的载荷时,载荷会通过搭接面的承压直接传递到另一根木方上,两个木销主要承担限位与抗扭作用,不需要承受主要的结构载荷,因此长期使用过程中木销不会出现剪切断裂的问题;同时因为两个构件的接触面是完全贴合的平面,装配后整体的刚性非常好,不会出现普通钉接结构常见的晃动、异响问题。在户外使用场景下,因为没有金属连接件,不会出现连接件锈蚀流黄水污染木材表面的问题,木材本身的湿胀干缩也能通过搭接面的微小形变自行适配,不会因为温湿度变化导致连接部位开裂。在家具生产场景中,这种结构的加工精度容错率更高,即使缺口加工存在0.1到0.2毫米的尺寸误差,也能顺利完成装配,不会像精密榫卯结构那样因为微小的尺寸偏差就出现装配困难或者装配间隙过大的问题,非常适合规模化的量产加工,能有效降低生产过程中的品控难度,减少废品率。

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