解析工具柜抽屜的優(yōu)化設(shè)計(jì)

　工具柜制造是一種多工序、短周期、勞動(dòng)密集型的加工產(chǎn)業(yè)，家具企業(yè)要能夠持續(xù)穩(wěn)定地發(fā)展，就必須對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，力求做到形式與功能的統(tǒng)一，技術(shù)與藝術(shù)的統(tǒng)一，宏觀與微觀的統(tǒng)一，真正做到以較低的成本生產(chǎn)出較高質(zhì)量、符合環(huán)保、具有個(gè)性、滿足客戶需要的產(chǎn)品，才能使企業(yè)在市場競爭中處于不敗之地。 
　　工具柜產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計(jì)，是通過對(duì)產(chǎn)品的零部件進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)的，其中抽屜在家具產(chǎn)品中應(yīng)用非常廣泛，具有一定的代表意義。本文根據(jù)工具柜抽屜的組成和結(jié)構(gòu)，對(duì)抽屜的零部件進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化設(shè)計(jì)，使抽屜滿足互換性和優(yōu)化設(shè)計(jì)的原則，從而達(dá)到降低成本、提升材料利用率、提高生產(chǎn)效率的目的。 
　　一、　抽屜的組成和結(jié)構(gòu)分析 
　　1）　拆裝式抽屜的組成結(jié)構(gòu) 
　　a、　屜面板、屜側(cè)板、屜后（背）板和屜底板（見圖1）。 
　　b、　屜面板、屜側(cè)板、屜前板、屜后（背）板和屜底板（見圖2）。 

　　從優(yōu)化設(shè)計(jì)考慮，（圖1）較省材料，本文按（圖1）的設(shè)計(jì)來介紹。 
　　2）　抽屜的連接結(jié)構(gòu) 
　　a、?。ㄆ倪B接件+木榫+自攻螺絲）全拆裝結(jié)構(gòu)。屜側(cè)板與屜面用偏心件連接，屜側(cè)板與屜后板用自攻螺絲連接（見圖3）。 

　　b、　（偏心連接件＋木榫）全拆裝結(jié)構(gòu)。屜側(cè)板與屜面板、屜后板都用偏心件連接。 
　　從五金材料成本分析，a結(jié)構(gòu)更能降低成本。本文按a結(jié)構(gòu)來介紹。 
　　3）　抽屜的材料應(yīng)用 
　　一般來說，抽屜各組成部件都可以用各種厚度的板材。但從優(yōu)化設(shè)計(jì)來分析，抽屜面板可用16毫米或18毫米厚的人造板，表面裝飾材料隨產(chǎn)品設(shè)計(jì)而定；屜側(cè)板和屜后板用12毫米厚中纖板，表面為三聚氰氨紙飾面或免漆紙飾面；屜底板用3毫米厚中纖板，表面為三聚氰氨紙飾面或免漆紙飾面。五金配件材料用直徑 6×30毫米的木榫，直徑3.5×30毫米自攻螺絲，直徑10毫米的三合一偏心連接件就能滿足強(qiáng)度要求；抽屜滑軌用自關(guān)托底滑軌，根據(jù)實(shí)際需要也可用三節(jié)鋼珠滑軌，或隱藏式自關(guān)滑軌。從加工工藝及成本來分析，自關(guān)托底滑軌最經(jīng)濟(jì)實(shí)用，能滿足大部分產(chǎn)品設(shè)計(jì)的需要。本文都是依據(jù)自關(guān)托底滑軌的技術(shù)參數(shù)來介紹。 
　　二、　抽屜的優(yōu)化設(shè)計(jì) 
　　1）　抽屜側(cè)板的優(yōu)化設(shè)計(jì) 
　　a、　抽屜側(cè)板的長度確定 
　　抽屜側(cè)板的長度是根據(jù)所用抽屜滑軌的長度來確定的：屜側(cè)板長度=抽屜滑軌長度。抽屜滑軌長度的國標(biāo)規(guī)格有250毫米（10〞）~600毫米（24〞），其間以50 毫米（即2〞）遞增，即抽屜滑軌長度=200＋50n（n=1、2、3……8）毫米共8種規(guī)格；設(shè)定此8規(guī)格為抽屜長度的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格。具體選擇那種滑軌規(guī)格，應(yīng)根據(jù)安裝抽屜的柜內(nèi)凈深度來確定（見圖4），即滑軌長度≤柜內(nèi)凈深度－21（毫米）（公式一）。 

　　根據(jù)（公式一）選擇滑軌長度國標(biāo)規(guī)格中最接近的一種長度規(guī)格，從而可以確定抽屜側(cè)板長度的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格。由（圖4）可知（公式一）所確定的的滑軌規(guī)格既能使抽屜安裝為外抽屜（抽屜面板蓋住柜側(cè)板）也能安裝為內(nèi)抽屜（抽屜面板嵌于柜側(cè)板內(nèi)）。 
　　b、　抽屜側(cè)板高度的確定 
　　根據(jù)所用自關(guān)托底滑軌來安裝的抽屜，抽屜側(cè)板的高度規(guī)格可設(shè)計(jì)為： 
　　屜側(cè)板高度=56+20n(n=1、2、3、7、9)毫米（公式二） 
　　共有5種規(guī)格，具體選那一種規(guī)格，可根據(jù)所用抽屜滑軌的最小安裝距離和實(shí)際需要而定。對(duì)于用托底滑軌的抽屜，抽屜側(cè)板與柜頂板的最小間隙為16毫米（見圖5）。 

　　當(dāng)然，若用3節(jié)走珠滑軌，可以不受安裝最小空隙的限制。對(duì)于縱向只有一個(gè)抽屜的家具，由（圖5）只需滿足： 
　　屜側(cè)板高度≤柜內(nèi)凈高度-21毫米（公式三） 
　　并由（公式二）計(jì)算選擇一種標(biāo)準(zhǔn)的屜側(cè)板高度規(guī)格；對(duì)于縱向有多個(gè)抽屜的家具，由于設(shè)計(jì)家具外觀造型時(shí)已確定了抽屜面板的規(guī)格，考慮柜體底板的厚度可以是16毫米或18毫米。為了使內(nèi)抽屜和外抽屜都能通用互換，結(jié)合（圖5）只需屜側(cè)板的高度滿足：屜側(cè)板高度≤屜面板高度－（16+5+18－4）毫米，即： 
　　屜側(cè)板高度≤屜面板高度－35毫米（公式四） 
　　并由（公式二）計(jì)算選擇一種標(biāo)準(zhǔn)的屜側(cè)板高度規(guī)格。 
　　由（公式二）所確定的抽屜側(cè)板高度系列最小高度為76毫米，最大高度為236毫米，共5種標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格。由于常用人造板材的規(guī)格為2440×1220毫米，裁板開料時(shí)整板要裁去毛邊，以及鋸片有寬度按4毫米計(jì)算，對(duì)高度為76毫米的抽屜側(cè)板計(jì)算，則1220÷（76+4）＞15，即每張板裁高度76毫米的抽屜側(cè)板，寬度方向能裁出15塊（見圖6），使板材的利用率能達(dá)到最高值。 
抽屜側(cè)板高度=56+20n(n=1、2、3、7、9)的每種規(guī)格都符合優(yōu)化設(shè)計(jì)的原理，使所開出抽屜側(cè)板數(shù)達(dá)到最大值且板材的利用率能達(dá)到最高。對(duì)于高度小于76 毫米的屜側(cè)板，屬于特殊規(guī)格，根據(jù)板材用料優(yōu)化原理，其高度應(yīng)設(shè)計(jì)為56毫米；但實(shí)際應(yīng)用中會(huì)根據(jù)具體情況有所改變，且對(duì)于高度很小的抽屜還可以改為釘裝結(jié)構(gòu)和用三節(jié)滑軌來安裝。 
　　c、　屜側(cè)板孔位，槽位的確定 
　　根據(jù)加工工藝優(yōu)化原理，要使人為誤差，機(jī)器誤差所產(chǎn)生的誤差累積為最小值，各加工定位基準(zhǔn)及測(cè)量基準(zhǔn)需從同一基準(zhǔn)出發(fā)，即從抽屜側(cè)板底端出發(fā)。故設(shè)定抽屜側(cè)板底端至抽屜側(cè)板最下孔中心的距離為30毫米（若設(shè)定為32毫米，對(duì)于96毫米高的抽屜側(cè)板上下兩孔形成對(duì)稱，后一工序難以分辨前一工序的定位基準(zhǔn)容易造成誤差累積擴(kuò)大），然后依次按“32mm”系列向上排孔。一般排3個(gè)孔（76毫米和96毫米高的屜側(cè)板只排2個(gè)孔，無中間的木榫孔），中間的孔作為木榫孔（見圖7）。 

　　與屜面板相連接的一端：偏心輪孔大小、深度為直徑10×10.5毫米，孔心距端頭為18毫米，連接桿孔大小、深度為直徑7x×22毫米，圓木榫孔的大小深度為直徑6×22毫米； 
　　與屜后板相連接的一端：自攻螺絲孔的大小、深度為外側(cè)面沉孔直徑8×2毫米、直徑5毫米通孔，圓木榫孔的大小深度為直徑6×10毫米，孔心距端頭設(shè)定為 7毫米。設(shè)計(jì)為7毫米而不設(shè)為屜后板厚度的一半6毫米，是為了使安裝后屜后板從屜側(cè)板端頭縮進(jìn)1毫米，從工藝和視覺上能產(chǎn)生完美的效果。 
　　抽屜側(cè)板上槽的位置：設(shè)定槽的最下端離屜側(cè)板底端的距離為13毫米。設(shè)計(jì)為13毫米，是考慮若抽屜跨度過大（大于600毫米）時(shí)，需增加一塊12毫米厚的抽屜底板托板，以保證3毫米厚的屜底板承載一定重量也不會(huì)彎曲脫離屜側(cè)板槽。抽屜底板是嵌入安裝，需預(yù)留安裝余量，取為0.5毫米，故屜側(cè)板上的槽規(guī)格為寬4毫米，深6毫米，與屜面板相連接的一端槽要開通，另一端與屜背柜相連接則可以不開通，即： 
　　屜側(cè)板槽長度=屜側(cè)板長度－（7－2）（mm）（公式五） 
　　其中2毫米為開槽鏤刀的半徑。 
　　2）　抽屜后板的優(yōu)化設(shè)計(jì) 
　　a、　抽屜后板的長度確定 
　　一般的抽屜滑軌，其安裝計(jì)算厚度尺寸為12.5毫米，屜側(cè)板厚度為12毫米，預(yù)留1毫米的安裝余量，故屜后板的長度為： 
　　屜后板長度=安裝抽屜柜內(nèi)凈長度－50（毫米）（公式六） 
　　屜后板高度的確定在理論上應(yīng)與屜側(cè)板同高。但現(xiàn)實(shí)中考慮到對(duì)加工誤差的補(bǔ)救以及工藝的美觀性，屜側(cè)板夾著屜后板，使屜后板頂端略低于屜側(cè)板頂端，能產(chǎn)生完美協(xié)調(diào)的視覺效果，故通常將屜后板高度設(shè)計(jì)為比屜側(cè)板高度小1毫米，即： 
　　屜后板高度=屜側(cè)板高度－1（毫米）（公式七） 

抽屜側(cè)板高度=56+20n(n=1、2、3、7、9)的每種規(guī)格都符合優(yōu)化設(shè)計(jì)的原理，使所開出抽屜側(cè)板數(shù)達(dá)到最大值且板材的利用率能達(dá)到最高。對(duì)于高度小于76毫米的屜側(cè)板，屬于特殊規(guī)格，根據(jù)板材用料優(yōu)化原理，其高度應(yīng)設(shè)計(jì)為56毫米；但實(shí)際應(yīng)用中會(huì)根據(jù)具體情況有所改變，且對(duì)于高度很小的抽屜還可以改為釘裝結(jié)構(gòu)和用三節(jié)滑軌來安裝。 
　　c、　屜側(cè)板孔位，槽位的確定 
　　根據(jù)加工工藝優(yōu)化原理，要使人為誤差，機(jī)器誤差所產(chǎn)生的誤差累積為最小值，各加工定位基準(zhǔn)及測(cè)量基準(zhǔn)需從同一基準(zhǔn)出發(fā)，即從抽屜側(cè)板底端出發(fā)。故設(shè)定抽屜側(cè)板底端至抽屜側(cè)板最下孔中心的距離為30毫米（若設(shè)定為32毫米，對(duì)于96毫米高的抽屜側(cè)板上下兩孔形成對(duì)稱，后一工序難以分辨前一工序的定位基準(zhǔn)容易造成誤差累積擴(kuò)大），然后依次按“32mm”系列向上排孔。一般排3個(gè)孔（76毫米和96毫米高的屜側(cè)板只排2個(gè)孔，無中間的木榫孔），中間的孔作為木榫孔（見圖7）。 

　　與屜面板相連接的一端：偏心輪孔大小、深度為直徑10×10.5毫米，孔心距端頭為18毫米，連接桿孔大小、深度為直徑7x×22毫米，圓木榫孔的大小深度為直徑6×22毫米； 
　　與屜后板相連接的一端：自攻螺絲孔的大小、深度為外側(cè)面沉孔直徑8×2毫米、直徑5毫米通孔，圓木榫孔的大小深度為直徑6×10毫米，孔心距端頭設(shè)定為 7毫米。設(shè)計(jì)為7毫米而不設(shè)為屜后板厚度的一半6毫米，是為了使安裝后屜后板從屜側(cè)板端頭縮進(jìn)1毫米，從工藝和視覺上能產(chǎn)生完美的效果。 
　　抽屜側(cè)板上槽的位置：設(shè)定槽的最下端離屜側(cè)板底端的距離為13毫米。設(shè)計(jì)為13毫米，是考慮若抽屜跨度過大（大于600毫米）時(shí)，需增加一塊12毫米厚的抽屜底板托板，以保證3毫米厚的屜底板承載一定重量也不會(huì)彎曲脫離屜側(cè)板槽。抽屜底板是嵌入安裝，需預(yù)留安裝余量，取為0.5毫米，故屜側(cè)板上的槽規(guī)格為寬4毫米，深6毫米，與屜面板相連接的一端槽要開通，另一端與屜背柜相連接則可以不開通，即： 
　　屜側(cè)板槽長度=屜側(cè)板長度－（7－2）（mm）（公式五） 
　　其中2毫米為開槽鏤刀的半徑。 
　　2）　抽屜后板的優(yōu)化設(shè)計(jì) 
　　a、　抽屜后板的長度確定 
　　一般的抽屜滑軌，其安裝計(jì)算厚度尺寸為12.5毫米，屜側(cè)板厚度為12毫米，預(yù)留1毫米的安裝余量，故屜后板的長度為： 
　　屜后板長度=安裝抽屜柜內(nèi)凈長度－50（毫米）（公式六） 
　　屜后板高度的確定在理論上應(yīng)與屜側(cè)板同高。但現(xiàn)實(shí)中考慮到對(duì)加工誤差的補(bǔ)救以及工藝的美觀性，屜側(cè)板夾著屜后板，使屜后板頂端略低于屜側(cè)板頂端，能產(chǎn)生完美協(xié)調(diào)的視覺效果，故通常將屜后板高度設(shè)計(jì)為比屜側(cè)板高度小1毫米，即： 
　　屜后板高度=屜側(cè)板高度－1（毫米）（公式七） 
抽屜側(cè)板高度=56+20n(n=1、2、3、7、9)的每種規(guī)格都符合優(yōu)化設(shè)計(jì)的原理，使所開出抽屜側(cè)板數(shù)達(dá)到最大值且板材的利用率能達(dá)到最高。對(duì)于高度小于76毫米的屜側(cè)板，屬于特殊規(guī)格，根據(jù)板材用料優(yōu)化原理，其高度應(yīng)設(shè)計(jì)為56毫米；但實(shí)際應(yīng)用中會(huì)根據(jù)具體情況有所改變，且對(duì)于高度很小的抽屜還可以改為釘裝結(jié)構(gòu)和用三節(jié)滑軌來安裝。 
　　c、　屜側(cè)板孔位，槽位的確定 
　　根據(jù)加工工藝優(yōu)化原理，要使人為誤差，機(jī)器誤差所產(chǎn)生的誤差累積為最小值，各加工定位基準(zhǔn)及測(cè)量基準(zhǔn)需從同一基準(zhǔn)出發(fā)，即從抽屜側(cè)板底端出發(fā)。故設(shè)定抽屜側(cè)板底端至抽屜側(cè)板最下孔中心的距離為30毫米（若設(shè)定為32毫米，對(duì)于96毫米高的抽屜側(cè)板上下兩孔形成對(duì)稱，后一工序難以分辨前一工序的定位基準(zhǔn)容易造成誤差累積擴(kuò)大），然后依次按“32mm”系列向上排孔。一般排3個(gè)孔（76毫米和96毫米高的屜側(cè)板只排2個(gè)孔，無中間的木榫孔），中間的孔作為木榫孔（見圖7）。 

　　與屜面板相連接的一端：偏心輪孔大小、深度為直徑10×10.5毫米，孔心距端頭為18毫米，連接桿孔大小、深度為直徑7x×22毫米，圓木榫孔的大小深度為直徑6×22毫米； 
　　與屜后板相連接的一端：自攻螺絲孔的大小、深度為外側(cè)面沉孔直徑8×2毫米、直徑5毫米通孔，圓木榫孔的大小深度為直徑6×10毫米，孔心距端頭設(shè)定為 7毫米。設(shè)計(jì)為7毫米而不設(shè)為屜后板厚度的一半6毫米，是為了使安裝后屜后板從屜側(cè)板端頭縮進(jìn)1毫米，從工藝和視覺上能產(chǎn)生完美的效果。 
　　抽屜側(cè)板上槽的位置：設(shè)定槽的最下端離屜側(cè)板底端的距離為13毫米。設(shè)計(jì)為13毫米，是考慮若抽屜跨度過大（大于600毫米）時(shí)，需增加一塊12毫米厚的抽屜底板托板，以保證3毫米厚的屜底板承載一定重量也不會(huì)彎曲脫離屜側(cè)板槽。抽屜底板是嵌入安裝，需預(yù)留安裝余量，取為0.5毫米，故屜側(cè)板上的槽規(guī)格為寬4毫米，深6毫米，與屜面板相連接的一端槽要開通，另一端與屜背柜相連接則可以不開通，即： 
　　屜側(cè)板槽長度=屜側(cè)板長度－（7－2）（mm）（公式五） 
　　其中2毫米為開槽鏤刀的半徑。 
　　2）　抽屜后板的優(yōu)化設(shè)計(jì) 
　　a、　抽屜后板的長度確定 
　　一般的抽屜滑軌，其安裝計(jì)算厚度尺寸為12.5毫米，屜側(cè)板厚度為12毫米，預(yù)留1毫米的安裝余量，故屜后板的長度為： 
　　屜后板長度=安裝抽屜柜內(nèi)凈長度－50（毫米）（公式六） 
　　屜后板高度的確定在理論上應(yīng)與屜側(cè)板同高。但現(xiàn)實(shí)中考慮到對(duì)加工誤差的補(bǔ)救以及工藝的美觀性，屜側(cè)板夾著屜后板，使屜后板頂端略低于屜側(cè)板頂端，能產(chǎn)生完美協(xié)調(diào)的視覺效果，故通常將屜后板高度設(shè)計(jì)為比屜側(cè)板高度小1毫米，即： 
　　屜后板高度=屜側(cè)板高度－1（毫米）（公式七） 
b、　屜后板上的孔位和槽位的確定 
　　屜后板加工基準(zhǔn)及測(cè)量基準(zhǔn)與屜側(cè)板相同，都是以底端為基準(zhǔn)。設(shè)定屜后板底端往上至第一個(gè)孔孔心距為30毫米，以“32mm”系統(tǒng)依次向上排孔。由于屜后板與屜側(cè)板的連接采用（自攻螺釘+木榫）連接，故屜后板與屜側(cè)板配合對(duì)應(yīng)，最上、下孔規(guī)格為直徑3×8毫米，中間木榫孔規(guī)格為直徑6×22毫米；75毫米和95毫米高的屜后板無中間的木榫孔（見圖8）。 

　　由于屜后板被屜側(cè)板夾裝，故屜后板上的槽要開通。 
對(duì)于屜側(cè)板高度小于76毫米的抽屜，屜后板的高度同樣適用（公式七），至于其孔位、槽位等加工標(biāo)準(zhǔn)與其相對(duì)應(yīng)的屜側(cè)板配合。 
　　3）　抽屜底板的優(yōu)化設(shè)計(jì) 
　　屜底板是嵌入屜面板、屜側(cè)板、屜后板的4×6毫米槽中安裝的，故屜底板的規(guī)格為： 
　　屜底板長度=屜后板長度+11（毫米）（公式八） 
　　屜底板寬度=屜側(cè)板長度－13+6×2－1=屜側(cè)板長度－2（毫米）（公式九） 
　　開料時(shí)屜底板無須考慮紋理方向，可以交錯(cuò)排料以提高板材的利用率 
?！　?）　抽屜面板的優(yōu)化設(shè)計(jì) 
　　a、　屜面板尺寸的確定 
　　在設(shè)計(jì)帶抽屜的家具時(shí)可以將抽屜設(shè)計(jì)為內(nèi)抽屜（抽屜面板嵌于柜側(cè)板內(nèi)）或蓋抽屜（抽屜面板蓋住柜側(cè)板）。當(dāng)家具的外觀造型確定，抽屜面板的規(guī)格就相應(yīng)確定。 
　　b、　屜面板孔位、槽位的確定 
　　由于屜面板與屜側(cè)板是用偏心件連接，其預(yù)埋螺母孔為直徑8×10.5毫米，與屜側(cè)板相對(duì)應(yīng)的木榫孔為直徑6×10毫米。由（圖5）得知，若為內(nèi)抽屜時(shí)，屜面板底端至屜面板最下孔的孔心距：30+5-2=33（毫米）；若為外抽屜，因柜體底板的厚度可以是16毫米或18毫米，從優(yōu)化設(shè)計(jì)考慮，都設(shè)定屜面板底端至屜面板最下孔的孔心距：30+5+18－1=52（毫米）；對(duì)于縱向多抽屜的家具，不管是內(nèi)抽屜或外抽屜，都可以按屜面板底端至屜面板最下孔的孔心距為52毫米的標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計(jì)，以達(dá)到通用互換的目的，然后依據(jù)“32mm”系統(tǒng)往上排列與屜側(cè)板相對(duì)應(yīng)的各個(gè)孔。 
　　屜面板寬度方向孔距=屜背板寬度+12（mm）（公式十） 
　　兩端所留的距離平均（見圖9）。 

　　屜面板槽截面規(guī)格為6×4毫米，槽下端與屜面板最下孔孔心距：30－13=17（毫米）。 
　　屜面板槽長度=屜背板寬度+12+4（毫米）（公式十一） 
　　4mm為開槽鏤刀的直徑，兩端所留的距離平均。（見圖9） 
　　5）　屜底板托板的優(yōu)化設(shè)計(jì) 
　　對(duì)于寬度超過600毫米的抽屜。為保證抽屜的載重能力應(yīng)增加厚度為12毫米的屜底板托板，其寬度都設(shè)計(jì)為56毫米。 
　　屜底板托板長度=屜側(cè)板長度－13（mm）（公式十二） 
　　屜底板托板與屜面板采用三合一偏心件連接，與屜后板采用自攻螺絲連接，這時(shí)屜面板、屜后板需增加相應(yīng)的孔位。 
　　綜合上所述，對(duì)抽屜進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使抽屜零部件達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，有利于家具企業(yè)進(jìn)行批量化生產(chǎn)，使加工、安裝、存儲(chǔ)、維護(hù)和補(bǔ)件等工作更加方便快捷，有利于提高材料的利用率、降低成本，提高生產(chǎn)率，為企業(yè)的持續(xù)發(fā)展提供有力的保證。

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