金属家具结构设计

金属家具结构设计前言金属代表了人类的进化与文明，金属材料与工具的革新不仅提高了人类改造自然的能力，而且成为社会发展历程中的重要转折因素，代表着人类的文化、科学和技术出现一个台阶式的跃进。现代工业社会中，金属在现代人的衣、食、住、行中扮演着非常重要的角色。家具结构设计1金属家具概述金属家具的主要材料金属家具的连接结构床垫的结构234家具结构设计1.金属家具概述金属家具是完全由金属材料制作或以金属管材、板材或线材等作为主构件，辅以木材、人造板、玻璃、塑料等制作而成的家具。金属家具按组成划分，可以分为板类金属家具和框架类家具。金属家具按所用材料可分为：全金属家具、金属与木质材料结合的家具、金属与其他材料结合的家具三大类。家具结构设计1.金属家具概述图6-1板类金属家具图6-2框架类金属家具家具结构设计1.金属家具概述图6-3全金属家具图6-4金属与木材结合的家具图6-5金属与其他材料结合的家具家具结构设计2.1金属家具的材料分类金属材料包括金属和以金属为主的合金。金属及其合金数目繁多，为了便于使用，工业上常把金属材料分为黑色金属和有色金属两大类。黑色金属是指以铁（还包括铬和锰）为主要成分的铁及铁合金；有色金属是指除黑色金属以外的其他金属及其合金，如铝、铜、铅、锌等金属及其合金。2.金属家具的主要材料家具结构设计2.软体家具的主要材料（1）铸铁：是指含碳量在2.11%以上的铁碳铸造合金，它是铸造生铁为原料，在重熔后直接浇铸成的铸件。图6-6铸铁家具家具结构设计2.软体家具的主要材料（2）锻铁：含碳量在0.15%以下的铁，称为锻铁、熟铁或软钢。图6-7锻铁家具家具结构设计2.软体家具的主要材料（3）钢：是指以铁为主要元素，含碳量在0.02%-2.11%的铁碳合金。在家具及室内装饰中常使用钢板与带钢、钢管等普通钢材、各种小型型钢和不锈钢、装饰钢板等特殊钢材。图6-8钢家具家具结构设计2.软体家具的主要材料（4）铝及铝合金：铝是属于有色金属中的轻金属，密度约为2.7g／cm3。在铝中入铜、镁、硅、锰、锌等合金元素形成各种类别的铝合金以改变铝的某些性质。图6-9铝家具家具结构设计2.软体家具的主要材料（5）铜及铜合金：铜是一种容易精炼的金属材料，铜的密度为8.92g/cm3。在铜中掺入锌、锡等元素形成铜合金。常见的铜合金有黄铜（铜锌合金）、青铜（铜锡合金）等。图6-10铜家具家具结构设计2.2金属家具的材料特性（1）具有良好的导电和导热性能。（2）表面具有金属所特有的色彩与光泽。（3）具有良好的延展性，易于加工成型。（4）可以制成金属间化合物，可以与其他金属或非金属在熔融态下形成合金。（5）除少数贵重金属外，几乎所有金属的化学性能都较为活泼，易于氧化而生锈，产生腐蚀。（6）表面工艺性能良好，可以进行装饰以获得理想的表面质感。2.金属家具的主要材料家具结构设计3.金属家具的连接结构家具的结构主要取决于造型要求、材料使用及加工工艺选择。由于金属材料的特性，所以金属家具的结构与木质家具有较大区别。金属家具适宜于采用拆装、折叠、套叠、插接等结构形式，零部件连接可使用焊接、铆接、螺纹连接、咬接等多种方式。3.1金属家具的结构类型结构形式取决于造型、使用功能以及所采用的材料特点和加工工艺的可能性。按结构的不同特点，我们将金属家具的结构分为：固定式、拆装式、折叠式、插接式。家具结构设计①固定式这类结构是指产品零部件之间均采用焊接、固定铆接、咬接等连接方式，连接后不可拆卸，各零部件间也没有相对运动。这种结构形态稳定、牢固度好、有利于造型设计，常用于一些重载的柜类家具。3.金属家具的连接结构图6-11固定式结构家具结构设计②拆装式这类结构是将产品分解成几大部件，用螺栓、螺钉及其他可拆联接起来。要求拆装方便稳妥，讲究紧固件的精度、强度、刚度，并要加防松装置等。折装式有利于设计多用的组合家具。3.金属家具的连接结构图6-12拆装式结构家具结构设计③折叠式折叠结构的典型特征是以铆接结合铰链的方式将重要的零配件装配在一起。金属家具的折叠结构普遍适用于钢管椅、钢木家具系列和金属支架的沙发。3.金属家具的连接结构图6-13折叠式结构家具结构设计④插接式又名套接式，是利用产品的构件之一管子作为插接件，将小管的外径插入大管的内径之中，从而使之连接起来。亦可采用压铸的铝合金插接头，如二通、三通、四通等。3.金属家具的连接结构图6-14插接式结构家具结构设计3.金属家具的连接结构3.2金属家具的连接形式金属家具的金属件与木质材料及塑料件之间大都采用螺栓或螺钉、铆接等方式进行连接；金属与玻璃之间往往采用胶接和嵌接。而金属零件之间的连接方式则较多，各种连接方式都有各自的特点，在结构设计时应根据造型及功能要求、材料特性、加工工艺来进行选择。家具结构设计3.金属家具的连接结构（1）焊接焊接不同于螺钉连接，铆钉连接等机械连接方法。利用专门设备，通过加热或加压让金属熔化，使分离的两部分金属靠得足够近，原子互相扩散，形成原子间的结合。这就是焊接的实质。根据家具所用材料及结构的特点，金属家具目前主要采用的焊接工艺有熔化焊（气焊、电弧焊、CO2气体保护焊）、压力焊（电阻焊、电容储能焊）、钎焊（软钎焊、硬钎焊），钎焊大量用于刀具刀齿与刀体间的焊接。根据焊接空间位置，焊接工艺有平焊、立焊、横焊和仰焊。家具结构设计3.金属家具的连接结构接头形式指母材焊接处的相对位置。接头形式的选择是根据结构的形状和焊接生产工艺而定，要考虑易于保证焊接质量和尽量降低成本。图6-15接头形式家具结构设计3.金属家具的连接结构手工电弧焊对接基本坡口形式：图6-16对接坡口形式家具结构设计3.金属家具的连接结构角接基本坡口形式：图6-17对接坡口形式家具结构设计3.金属家具的连接结构T型接基本坡口形式：图6-18T型接坡口形式家具结构设计3.金属家具的连接结构管材对接形式：图6-20圆管T型接形式图6-19管材对接形式圆管T型接形式：家具结构设计3.金属家具的连接结构矩形截面管材T型接形式：图6-22管件与板件的焊接形式图6-21矩形截面管材T型接形式管件与板件的焊接形式：家具结构设计3.金属家具的连接结构（2）铆接铆接是指在两零件钻出通孔后再用铆钉连接起来，使之成为不可拆卸的结构形式。由于焊接技术的发展和广泛采用，金属家具的非活动部件大部分已被焊接所代替。铆接方法根据不同的分类方式有热铆、冷铆和混合铆，以及手工铆和机械铆等多种形式。一般金属家具用铆钉直径大都小于8mm，故均采用冷铆，具体的连接方式则有活动铆接和固定铆接。家具结构设计3.金属家具的连接结构图6-20固定式铆接结构（1）钢管与配件铆接（2）钢管与钢管铆接1——抽芯铆钉2——实心铆钉图6-24活动式铆接结构（1）钢管与钢管铆接（2）钢管与配件铆接（2）配件与配件铆接1——抽芯铆钉2——实心铆钉家具结构设计3.金属家具的连接结构铆钉是铆接结构中最基本的连接件，由圆柱杆、铆钉头和镦头组成。在金属铆接结构中，常见的铆钉形式有半圆头铆钉、平锥头铆钉、沉头铆钉、半沉头铆钉、平头铆钉、扁圆头铆钉、空心铆钉和最近发展的抽芯铆钉等。图6-25各类铆钉家具结构设计3.金属家具的连接结构（3）螺栓与螺钉连接金属家具某些部件之间装配后又可以拆装的结构，称为可拆连接。而螺栓或螺钉是可拆连接的一种。它具有安装容易、拆卸方便的特点，同时便于零件电镀等表面处理。根据连接件不同，螺纹连接有螺钉连接和螺栓连接等形式。螺钉连接中又有机制螺钉连接、自攻螺钉连接、木螺钉连接。一般钢质件大都用机制螺钉，铝合金件常用自攻螺钉，而木螺钉则用于金属件与木质零件的连接。家具结构设计3.金属家具的连接结构图6-26螺钉螺栓连接（1）半圆头螺钉、螺母连接（2）螺栓、螺母片连接（3）圆柱头内六角螺钉、螺母芯连接（4）平头内六角螺钉、圆柱螺母连接（5）双头螺柱、螺母片连接（6）沉头螺钉、铆螺母连接图6-27自攻螺钉连接家具结构设计3.金属家具的连接结构（4）插接插接主要用于插接式家具两个零件之间的滑配合或紧配合。销也是一种通用的连接件，主要应用于不受力或受较小力的零件，起定位和帮助连接作用。销的直径可根据使用的部位、材料适当确定。图6-28插接家具结构设计4.金属家具的加工工艺（4）插接插接主要用于插接式家具两个零件之间的滑配合或紧配合。销也是一种通用的连接件，主要应用于不受力或受较小力的零件，起定位和帮助连接作用。销的直径可根据使用的部位、材料适当确定。图6-28插接