板式家具模块的设计与变换

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通过对某一产品系统的组成（个与集、种与类、变型产品）及其结构（外部结构、核心结构、系统结构及空间结构）进行系统分析和研究，把其中相同或相似的功能、结构单元分离出来，经过初步的标准化、系列化、模数化，划分出了独立存在的通用模块或具有通用要素的专用模块。这种模块被称之为宏模块，以宏模块为基础的设计为模块设计。   　　模块设计的基础是对产品功能进行分析整理，并制定结构设计规范。因为模块是一个半自律的子系统，模块设计应遵守设计规范，保证模块及接口的通用要素不能改变。模块（系统）设计的目的是将模块化系统具体化，使之最终成为模块（系统）实体。   　　变换设计是一种常用的产品系列化设计方法，采用变换设计能够比较容易地从成熟产品得到变型产品，能够快速有效地满足特定的市场需求。零部件的不同多半是由于不同的产品设计而导致的，本文试图在模块设计及模块产品系统的基础上进行换位思考，将不同的模块看作是由一定的典型模块通过一定的变换方式而得到的。这种变换思路需要兼顾功能、结构、国家标准、双模数、人体工程学、物品存放、材料利用等约束条件，能在一定程度上改变模块设计的被动状态。通过模块变换设计，可以迅速将开发成功的模块化家具做系列化延伸。   　　根据模块基本形态的不同，板式家具中一般可以划分出三种模块：一是箱柜式模块（主体或附加箱柜），二是盒式插件模块（抽屉和拉蓝），三是板式模块（旁板、搁板、门等）。不同的模块，其功能、结构及受到的约束都不同。笔者曾对柜类家具中的抽屉、门的模块化设计进行过研究，而要建立模块体系就必须对旁板及其它各类零部件进行模块设计。旁板是板式家具中的重要部件，几乎所有的零部件如顶（面）板、底板、搁板、背板、门、抽屉等都要与旁板发生联系，旁板的孔位设计决定了其它零部件的相对位置和组合关系。旁板的地位决定了它不受其它部件的约束，可以进行相对独立的优先设计。   　　一、板式家具模块设计   　　模块设计的前提是功能分析、建立设计规范，并在模块化过程中确立的模块宏模型基础上展开。在模块系列化过程中还可根据其优先顺序将其分为典型系列和派生模块，一般在设计规范内进行变换。   　　1）模块系统设计的一般内容   　　模块系统的设计一般包括以下阶段性的内容：   　　总体策划——描绘各模块的具体轮廓（功能、结构），在构成典型化和集成化的基础上列出模块系统的实体结构体系。通过总体策划，使特定的模块系统保持其统一性、整体性、协调性。   　　模块设计——包括通用模块设计、模块隐性规则的制定、专用模块设计和装饰模块的造型设计、接口设计、图纸绘制、系列型谱编制等。某些内容可以在模块化产品设计时进行，但在模块系统设计阶段应予以初步构想。   　　功能或结构不同的模块需要分别进行设计，开放式模块系统和封闭式模块系统的模块各有不同。   　　一般来说，各模块的具体设计可以由设计师独立进行，但板式家具中的接口及连接往往是由多个孔及其组合、对应来实现的，因此板式家具的模块设计必须在总设计师的规划和监督下统一进行。   　　2）板式家具模块典型化   　　典型化（包括简化、统一）是模块的设计前提。根据功能划分、设计规范和常规产品的需要，在零部件分类基础上，设计一系列涵盖企业特定模块化产品系统的、具有某种典型功能、结构形式、构成方式、组装方式、接口方式及其尺寸参数及基准制的常用模块作为典型模块系列。   　　典型与分类相辅相成。任何模块的典型性都局限于特定的功能和结构，对于无法统一、集成的模块应分别进行典型化处理。四类典型模块（悬挂式、负载式、拼接式、混合式）可供设计时参考。   　　典型化可以分为模块的典型化、零部件典型化和要素的典型化、接口的典型化四个层面。模块典型化的一个例子是将一些柜类家具的顶板、底板、搁板等效统一，且前后两边都封边处理。模块接口可以分为机械接口、电气接口、机电转换接口等，一般家具的接口属于机械接口。模块接口又分为内部接口和外部接口两类，内部接口是为了实现模块内部的互连，是一种专用接口，家具模块中的非拆装结构可使用胶钉等形式的连接；外部模块是为了实现模块之间的互连，必须符合相应的标准，RTA家具是“部件+接口”，其接口属于外部接口。对比较复杂的接口，可以设计或选用接口模块，家具五金可视为接口模块。如果随意变更五金供应商，应考虑其对典型化造成的影响。32mm安装系统的孔一般分为四个径级，分别适用于不同的连接件。根据接口和孔的组合情况不同，板式模块的接口还可以分为单孔、各种组合孔、槽等类型。   　　例如选取常用材料中密度纤维板、厚度16mm、常用幅面规格（586x1774mm，具体根据挂衣间净深和立姿单手取放最大高度等确定）的、符合设计规范的、满足典型功能需要的大衣柜旁板为典型系列之一。对称的旁板最为典型，可以将左右旁板统一设计，但由于多种原因，一般难以完全对称。   　　3）板式家具模块模数化   　　模数化是模块尺寸互换和组合布局的基础。不符合32mm系统网格规范的孔位设计虽然具有可加工性，但违反了模数化的要求，不能成为典型系列的结构特征。有些设计不符合32mm系统网格规范，应设计为专用模块。编制板式家具系列型谱可以在确定构成方式的基础上考虑使用双模数中的50mm和32mm系统中的优先数。模数化不能取代模块之间的协调，实现组合性需要规划和协调。   　　根据旁板与顶底板的关系，旁板在家具中的构成方式主要有两种，一是顶底板压旁板，另一是顶底板夹于左右旁板之间。旁板上的孔分为结构孔和系统孔，系统孔按32mm系统网格分布，结构孔根据需要可以进行微调。一般将柜类家具设计成封闭式模块系统；若设计成模块单元再层叠组成开放式模块系统，需要更好的结构协调。   　　4）板式家具模块集成化   　　在模块化产品中，模块可能具有不同的规模和层次。小模块有时可以集成为大模块。模块集成可简化产品系统的设计、组装，减少外接口，如抽屉、门等部件模块或集成模块的设计制造有利于家具产品的组装。利用集成模块的思想，可设计装饰模块（色彩模块、装饰模块等）附加于结构性模块之上，以快速响应市场需求。   　　在典型化、集成化过程中要同时树立优化和创新的思想。做到功能先进、结构合理、分类优化、留有创新余地。   　　5）板式家具模块冗余设计   　　冗余设计或称为扩展设计，其目的是一般是为了提高模块的通用化程度，给模块或产品功能延伸、扩展留有余地，或使一种模块或产品具有更大的适用范围。   　　冗余指的是附加于主要功能或结构上的备用要素，可能是功能冗余或结构（接口）冗余。功能冗余的例子是搁板改单一的封前边为前后两边封边，使得在封边加工和搁板安装时可以不辨别前后。通过结构冗余造成功能冗余的例子是旁板系统孔等的对称设计，使得左右旁板可以互换。板式家具的可调节结构一般通过系统孔的冗余设计来实现，属于接口冗余。在旁板设计中有两个极端的方式，一个是仅在固定需要的地方钻孔，该旁板即使通用也不是模块，因为它一般不与其它零部件进行自由组合；另一个方式是在旁板上布满系统孔，造成钻孔作业转换时间过长，模块的接口冗余过剩，对封闭板件内部的有害气体也不利。   　　二、板式家具模块变换设计   　　1）板式家具模块变换设计的概念   　　采用基本不变的结构方案，或按功能需求对具体结构进行局部调整，改变产品某些要素或参数的设计即为产品变换设计，由此得到的产品为变型产品。那么，改变模块某些要素或参数的设计为模块变换设计，由此可以得到不同形状和不同规格、不同色彩、不同内部结构、功能相同或相似的模块。例如，充分考虑旁板（甚至隔板等）的不同和应用的广泛性，通过一定的变换设计方法，可以从典型旁板获得其变型系列。   　　与产品变换设计不同的是，产品变换设计着眼于模块及其功能、结构和参数，着眼于客户需求；而模块变换设计着眼于组成模块的要素和结构、性能、形态、色彩、材质、装饰等，更多地考虑约束和协调，两者属于不同层次的变换。   　　2）板式家具模块变换设计的基准和原则   　　板式家具模块变换设计的基准是典型模块及其安装系统。模块变换应依据如下准则：   　　通用性：产品部件或单元甚至模块应达到可置换性要求。   　　标准化：标准化是可置换设计的先决条件。主要是指产品系列中为达到互换目的而建立的标准，在家具中主要是指结构及质量方面的标准。根据标准化程度的不同，分为通用模块和专用或装饰模块。   　　系列化：模块系列化目标与模块变换设计是相辅相成的。   　　组合化：组合化是模块化设计与标准化设计的显著区别。   　　3）板式家具模块纵向系列   　　在功能属性、结构特征等相同或相近的条件下，即在孔位设计符合设计规范、不改变典型模块安装系统、功能与结构可互换的条件下，将模块外部形态、尺寸规格、色彩、材质及其理化性能参数等进行变换的模块设计为模块纵向系列设计，得到的模块为纵向系列模块。纵向系列模块的基材、贴面材料、隐性结构、工艺流程也可能不同。在加工由纵向系列模块构成的顺序族过程中，可以不必重新选择钻头、安装钻头，只需重新进行钻座定位等操作。   　　考虑到设计变换对钻孔加工的影响，32mm系统网格外的定位尺寸的变化也属于此列。   　　4）板式家具模块横向系列   　　在遵守设计规范的基础上，对主要功能不变的典型模块进行功能扩展或孔位结构改变，派生出多种相同类型模块，即为模块横向系列设计，得到的模块为横向系列模块。这些改变可能是孔位发生变化、增减冗余接口、改变连接件、改变旁板与背板等的连接方式乃至必须使用不同的钻孔设备，这些结构、工艺特征的改变由功能决定而对流程和加工操作及工时消耗有重大影响。   　　设计时要充分考虑可能的产品构成。考虑接口的位置，留出使用余地。考虑接合部位的合理性和精确性。配对的旁板极为相似，一般左右旁板各为一个模块。   　　5）板式家具模块多向系列   　　在遵守设计规范的基础上，对主要功能不变的典型模块进行功能扩展或孔位结构改变，同时改变典型模块的某些要素如色彩、贴面材料等，进行多角度、多层次、多途径的变换设计，得到多向系列模块。既有横向变换又有纵向变换则为多向变换。   　　纵向系列、横向系列、多向系列共同构成全系列。   　　6）板式家具模块的跨系列   　　在遵守设计规范的基础上，模块的功能和结构发生重大变化，以致产生新的模块系统、不同种类和功能的家具产品，模块的这种变化为跨系列变换，得到的模块为跨系列模块。跨系列模块的主要规格、安装系统、用途都发生了变化，甚至出现通孔、沉孔、两面孔等结构特征。   　　例如由大衣柜典型旁板模块演变为小衣柜旁板或书柜旁板模块，或演变为中隔板。   　　三、家具模块图及其管理   　　模块设计必须绘制单独的模块图，并编制模块卡片。模块卡片的内容包括模块的名称与代号、功能与用途、特征参数、技术条件、接口说明、模块图（形状、结构与工艺）、应用范围。对于通用模块，应进一步研究其简化画法，以便进一步绘制产品的装配图。对于装饰模块应提供主模型数据。   　　CAD模块库及其管理系统可以将家具模块的图形和尺寸、组合方式、组装图、效果、明细表、价格表等迅速调出或生成，为模块化家具的设计、管理、销售提供了便利。

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