木窗研究:傳統木窗和歐式木窗的榫分類研究

傳統木窗和歐式木窗的榫分類研究
袁海濱,任長清
(東北林業大學林業與木工機械工程技術中心,黑龍江 哈爾濱 150040)
摘 要:簡要介紹了傳統木窗的連接榫型以及直榫的分類方法,對現有的歐式木窗連接榫型進行分析,在此基礎上提出了適合數控加工的歐式木窗連接榫型(暗斜榫),並對兩者進行了分析對比。
榫接合是木製品比較常見的接合方式,在傳統和現代實木傢俱中被廣泛採用,隨著接合技術的發展,榫的類型也發生了一定的變化,但基本接合原理是相同的。榫接合就是將榫頭壓入榫槽內,或者是用榫塊同時壓入兩個榫槽以把兩個部件連接起來。
1 木窗連接榫型的分析
1.1 傳統木窗的連接方式及其缺陷

傳統木窗的連接大多採用直角接合的方式,這種連接方式的榫型構造較簡單,便於生產加工,一般都是通過人工加工出榫頭和榫槽,然後將榫頭壓入榫眼或榫槽內,把兩個零件連接起來。榫接合是我國傳統傢俱及木結構建築中常採用的結構形式,具有連接穩固、適應性強、外表整潔美觀等特點。它是通過木構件之間的突出物與孔洞相互穿插,在穿插中產生咬合力而形成的結構件。每一個榫接合結構中一般總是由榫頭和榫眼兩個相對應的匹配單元接合而成。榫接合從外觀上來說包含直角接合、斜角接合、十字形接合、丁字形接合和彎形接合等。直角接合指構件之間採用直角相交的接合形式,榫的構造簡單;斜角接合指榫接處的外觀作斜角處理,一般作成45°的斜角,斜角接合外形美觀,但製作難度較高;十字形接合指兩個或三個構件在某一構件的中間位置接合,在外觀上有直角與斜角相交兩種;彎形接合指兩根彎曲構件以弧形狀態相接合,常用於圓弧形的構件上,如圓形門窗、圓形傢俱等。

傳統木窗存在很多缺陷,其中最主要的是密封性不好,因為沒有採取密封措施,風天的時候灰塵很容易進到室內,天冷的時候(尤其是在北方)保溫效能也差;另外,傳統木窗都是採用單層玻璃,這更影響它的保溫效能。提高其保溫效能一般是採用兩層窗戶,中間有20cm左右的間隔,這樣既占據了空間又浪費了大量的木材;還有一個缺陷是外觀不美,因為傳統木窗多採用手工加工,產品精度低,油漆也是大多採用普通的硝基漆,其漆膜手感不好,效果不理想,時間久了還會出現脫落和變色等問題。傳統木窗結構形式見圖1。

圖1 傳統木窗結構形式
1.2 木窗榫型分類

木窗的榫型很多,按榫頭的基本形狀可將榫分為直角榫(見圖2)、燕尾榫(見圖3)、圓(棒)榫(見圖4)、橢圓榫和片榫等。按榫頭的數目多少可分為單榫、雙榫、多榫。根據榫頭與方材之間是否分離也可分為整體榫與插入榫,其中整體榫是直接在方材零件上加工而成的,如直角榫、燕尾榫、橢圓榫;而插入榫與零件是分離的,不是一個整體,是單獨加工後再裝入榫棒預製孔或槽中,如圓(棒)榫(見圖5)。按榫頭與榫孔接合形式還可分為貫通榫、不貫通榫、開口榫、閉口榫、半閉口榫。而按榫肩形狀又可分為單肩榫、雙肩榫、截肩榫、四面肩榫、中間夾口榫和斜肩榫。

圖2 直角榫

圖3 燕尾榫

圖4 圓(棒)榫

圖5 榫棒
光圓榫 直槽圓榫 螺旋圓榫
常用的直榫其榫肩和榫舌互成90°.框架結構的木製品大都採用直角榫接合,如門窗、桌椅、活動房屋蓋扇、牆扇內邊框等。
2 歐式木窗榫型形狀的分類
歐式木窗的接合形式屬於框架角部接合,一般採用直角接合和斜角接合兩種接合方式。
2.1 歐式木窗的直角接合方式
目前歐式木窗的角部接合方式多採用直角接合,這種接合方式的優點是接觸面積大,接合強度高,缺點是加工時消耗功率大,外表不美觀。圖6所示為歐式IV68實木窗窗框零件端部榫型,圖7所示為IV68實木窗窗扇零件端部榫型,圖8所示為歐式木窗窗框直角接合榫立體圖。

圖6 IV68實木窗窗框零件端部榫型
橫檔 豎檔上 豎檔下 中挺下 中挺上墊高料

圖7 IV68實木窗窗扇零件端部榫型

圖8 直角接合榫立體圖
2.2 歐式木窗的斜角接合方式
在木結構設計中,木框角部斜角接合是人們既關注又無法迴避的問題。就斜角接合而言,其接合方式多種多樣,且各有優缺點,主要分為單肩斜角明榫(見圖9)、單肩斜角插入圓榫(見圖10)、斜角插入圓榫(見圖11)和斜角插入條榫(見圖12)等等。其接合方式直接影響到產品的整體強度和穩定性,也涉及到加工工藝以及產品的造型。所以,木框角部斜角接合效能在實木產品結構設計中具有重要意義。

圖9 單肩斜角明榫

圖10 單肩斜角插入圓榫

圖11 斜角插入圓榫

圖12 斜角插入條榫
歐式木窗也有很多採用斜角榫的接合方式。斜角榫接合屬於角部斜角接合,研究結果表明:角部斜角接合的整體結構效能不低於直角接合;另外歐式木窗的榫型大多採用暗榫的接合方式。歐式木窗榫型的特點如下:
①外形美觀,結構緊湊;
②接合強度高,不易分離;
③在榫眼的結構上易於採用數控加工。
為保證榫結合在木窗結構中有很好的強度,使得木窗經久耐用,就必須在結構設計與節點設計時進行科學計算與評估,也就是說一扇好的木窗應該是技術與藝術的結合。下面分別對木窗的榫頭長度、厚度、寬度進行分析。
非貫通榫連接時,一般的榫頭長度要小於榫眼深度l~2mm,這樣裝配時可防止由於加工時的誤差使榫頭頂靠到榫眼底部,形成裝配的間隙誤差;另外,當榫頭的長度在15~35mm之間時,其抗拉、抗剪強度會隨著長度的加長而有所提高。
榫頭的厚度通常按照方材的斷面尺寸而定,為了確保接合強度,單榫榫頭的厚度一般為方材厚度或寬度的二分之一,當方材的斷面尺寸大於40mm×40mm時,應採用雙榫頭或多榫頭接合,榫頭的總厚度應大於方材斷面尺寸的三分之一或二分之一。
榫頭的厚度一般要小於榫眼寬度0.1~0.2mm,這樣的榫接合抗拉強度最大。當採用開口榫接合時,榫頭的寬度應與連接的榫槽同寬;當採用閉口榫接合時,榫頭的寬度一般要比榫眼的長度大0.5~lmm(普通規格的硬材取0.5mm,而軟材取1mm),這樣接合的強度最大,榫眼也不會被脹破;當採用截肩榫時,其截肩部分一般為方材寬度的三分之一或取10~15mm。
圖13所示為新型的歐式木窗斜角接合暗榫,其是雙榫頭,榫頭厚度均為10mm,長度為20mm和15mm,寬度為50mm和30mm。它在外觀上是斜榫但內部榫頭和榫肩又呈90°,所以其兼有斜榫和直榫的優點。其由一個直徑10mm的柄銑刀在專用的工具機上加工完成,既容易實現數控加工又可降低功率消耗。

圖13 斜角接合暗榫
3 小結
本文結合傳統木窗和歐式木窗的榫型,提出了一種全新的適合歐式木窗的榫型——暗斜榫。它既保證了外形美觀和接合強度,又極大降低了加工所消耗的功率。

/home/yzmzg9g
手工木窗-20

服務區域

  • 台北市
    中正區大同區中山區松山區大安區萬華區信義區士林區北投區內湖區南港區文山區
  • 新北市
    板橋區中和區永和區新莊區五股區泰山區林口區三重區蘆洲區土城區樹林區三峽區鶯歌區新店區淡水區八里區汐止區深坑區
  • 基隆市
    仁愛區中正區信義區中山區安樂區七堵區暖暖區
  • 桃園市
    桃園區中壢區平鎮區八德區楊梅區蘆竹區大溪區龍潭區龜山區大園區觀音區新屋區復興區
  • 新竹市
    東區北區香山區
  • 苗栗縣
    苗栗市通霄鎮苑裡鎮竹南鎮頭份鎮後龍鎮卓蘭鎮西湖鄉頭屋鄉公館鄉銅鑼鄉三義鄉造橋鄉三灣鄉南庄鄉大湖鄉獅潭鄉泰安鄉
  • 臺中市
    中區東區南區西區北區北屯區西屯區南屯區太平區大里區霧峰區烏日區豐原區后里區東勢區東勢區東勢區石岡區新社區和平區神岡區潭子區大雅區大肚區龍井區沙鹿區梧棲區清水區大甲區外埔區大安區
  • 南投縣
    南投市埔里鎮草屯鎮竹山鎮集集鎮名間鄉鹿谷鄉中寮鄉魚池鄉國姓鄉水里鄉信義鄉仁愛鄉
  • 彰化縣
    彰化市員林鎮和美鎮鹿港鎮溪湖鎮二林鎮田中鎮北斗鎮花壇鄉芬園鄉大村鄉永靖鄉伸港鄉線西鄉福興鄉秀水鄉埔心鄉埔鹽鄉大城鄉芳苑鄉竹塘鄉社頭鄉二水鄉田尾鄉埤頭鄉溪州鄉
  • 雲林縣
    斗六市斗南鎮虎尾鎮西螺鎮土庫鎮北港鎮莿桐鄉林內鄉古坑鄉大埤鄉崙背鄉二崙鄉麥寮鄉臺西鄉東勢鄉褒忠鄉四湖鄉口湖鄉水林鄉元長鄉
  • 嘉義縣
    太保市朴子市布袋鎮大林鎮民雄鄉溪口鄉新港鄉六腳鄉東石鄉義竹鄉鹿草鄉水上鄉中埔鄉竹崎鄉梅山鄉番路鄉大埔鄉阿里山鄉
  • 嘉義市
    東區西區
  • 臺南市
    中西區東區南區北區安平區安南區永康區歸仁區新化區左鎮區玉井區楠西區南化區仁德區關廟區關廟區關廟區龍崎區官田區麻豆區佳里區西港區七股區將軍區學甲區北門區新營區後壁區白河區東山區六甲區下營區柳營區鹽水區善化區大內區山上區新市區安定區
  • 高雄市
    楠梓區左營區鼓山區三民區鹽埕區前金區新興區苓雅區前鎮區小港區旗津區鳳山區大寮區鳥松區林園區仁武區大樹區大社區岡山區路竹區橋頭區梓官區彌陀區永安區燕巢區田寮區阿蓮區茄萣區湖內區旗山區美濃區內門區杉林區甲仙區六龜區茂林區桃源區那瑪夏區
  • 屏東縣
    屏東市潮州鎮東港鎮恆春鎮萬丹鄉長治鄉麟洛鄉九如鄉里港鄉鹽埔鄉高樹鄉萬巒鄉內埔鄉竹田鄉新埤鄉枋寮鄉新園鄉崁頂鄉林邊鄉南州鄉佳冬鄉琉球鄉車城鄉滿州鄉枋山鄉霧台鄉瑪家鄉泰武鄉來義鄉春日鄉獅子鄉牡丹鄉三地門鄉
  • 宜蘭縣
    宜蘭市羅東鎮蘇澳鎮頭城鎮壯圍鄉員山鄉冬山鄉五結鄉三星鄉大同鄉南澳鄉
  • 花蓮縣
    花蓮市鳳林鎮玉里鎮新城鄉吉安鄉壽豐鄉秀林鄉光復鄉豐濱鄉瑞穗鄉萬榮鄉富里鄉卓溪鄉
  • 臺東縣
    臺東市成功鎮關山鎮長濱鄉海端鄉池上鄉東河鄉鹿野鄉延平鄉卑南鄉金峰鄉大武鄉達仁鄉綠島鄉蘭嶼鄉太麻里鄉
我有木窗維修問題,我想估價
小姐/先生(必填)
連絡電話
所在區域
施工項目
詢問內容
驗證碼點擊驗證圖可更換驗證碼
>>更多知識