解析工具柜抽屜的優化設計

　工具柜制造是一種多工序、短周期、勞動密集型的加工產業，家具企業要能夠持續穩定地發展，就必須對產品進行優化設計，力求做到形式與功能的統一，技術與藝術的統一，宏觀與微觀的統一，真正做到以較低的成本生產出較高質量、符合環保、具有個性、滿足客戶需要的產品，才能使企業在市場競爭中處于不敗之地。 
　　工具柜產品的優化設計，是通過對產品的零部件進行標準化、系列化和通用化設計來實現的，其中抽屜在家具產品中應用非常廣泛，具有一定的代表意義。本文根據工具柜抽屜的組成和結構，對抽屜的零部件進行標準化、系列化和通用化設計，使抽屜滿足互換性和優化設計的原則，從而達到降低成本、提升材料利用率、提高生產效率的目的。 
　　一、　抽屜的組成和結構分析 
　　1）　拆裝式抽屜的組成結構 
　　a、　屜面板、屜側板、屜后（背）板和屜底板（見圖1）。 
　　b、　屜面板、屜側板、屜前板、屜后（背）板和屜底板（見圖2）。 

　　從優化設計考慮，（圖1）較省材料，本文按（圖1）的設計來介紹。 
　　2）　抽屜的連接結構 
　　a、　（偏心連接件+木榫+自攻螺絲）全拆裝結構。屜側板與屜面用偏心件連接，屜側板與屜后板用自攻螺絲連接（見圖3）。 

　　b、　（偏心連接件＋木榫）全拆裝結構。屜側板與屜面板、屜后板都用偏心件連接。 
　　從五金材料成本分析，a結構更能降低成本。本文按a結構來介紹。 
　　3）　抽屜的材料應用 
　　一般來說，抽屜各組成部件都可以用各種厚度的板材。但從優化設計來分析，抽屜面板可用16毫米或18毫米厚的人造板，表面裝飾材料隨產品設計而定；屜側板和屜后板用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度要求；抽屜滑軌用自關托底滑軌，根據實際需要也可用三節鋼珠滑軌，或隱藏式自關滑軌。從加工工藝及成本來分析，自關托底滑軌最經濟實用，能滿足大部分產品設計的需要。本文都是依據自關托底滑軌的技術參數來介紹。 
　　二、　抽屜的優化設計 
　　1）　抽屜側板的優化設計 
　　a、　抽屜側板的長度確定 
　　抽屜側板的長度是根據所用抽屜滑軌的長度來確定的：屜側板長度=抽屜滑軌長度。抽屜滑軌長度的國標規格有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種規格；設定此8規格為抽屜長度的標準規格。具體選擇那種滑軌規格，應根據安裝抽屜的柜內凈深度來確定（見圖4），即滑軌長度≤柜內凈深度－21（毫米）（公式一）。 

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

　　當然，若用3節走珠滑軌，可以不受安裝最小空隙的限制。對于縱向只有一個抽屜的家具，由（圖5）只需滿足： 
　　屜側板高度≤柜內凈高度-21毫米（公式三） 
　　并由（公式二）計算選擇一種標準的屜側板高度規格；對于縱向有多個抽屜的家具，由于設計家具外觀造型時已確定了抽屜面板的規格，考慮柜體底板的厚度可以是16毫米或18毫米。為了使內抽屜和外抽屜都能通用互換，結合（圖5）只需屜側板的高度滿足：屜側板高度≤屜面板高度－（16+5+18－4）毫米，即： 
　　屜側板高度≤屜面板高度－35毫米（公式四） 
　　并由（公式二）計算選擇一種標準的屜側板高度規格。 
　　由（公式二）所確定的抽屜側板高度系列最小高度為76毫米，最大高度為236毫米，共5種標準規格。由于常用人造板材的規格為2440×1220毫米，裁板開料時整板要裁去毛邊，以及鋸片有寬度按4毫米計算，對高度為76毫米的抽屜側板計算，則1220÷（76+4）＞15，即每張板裁高度76毫米的抽屜側板，寬度方向能裁出15塊（見圖6），使板材的利用率能達到最高值。 
抽屜側板高度=56+20n(n=1、2、3、7、9)的每種規格都符合優化設計的原理，使所開出抽屜側板數達到最大值且板材的利用率能達到最高。對于高度小于76 毫米的屜側板，屬于特殊規格，根據板材用料優化原理，其高度應設計為56毫米；但實際應用中會根據具體情況有所改變，且對于高度很小的抽屜還可以改為釘裝結構和用三節滑軌來安裝。 
　　c、　屜側板孔位，槽位的確定 
　　根據加工工藝優化原理，要使人為誤差，機器誤差所產生的誤差累積為最小值，各加工定位基準及測量基準需從同一基準出發，即從抽屜側板底端出發。故設定抽屜側板底端至抽屜側板最下孔中心的距離為30毫米（若設定為32毫米，對于96毫米高的抽屜側板上下兩孔形成對稱，后一工序難以分辨前一工序的定位基準容易造成誤差累積擴大），然后依次按“32mm”系列向上排孔。一般排3個孔（76毫米和96毫米高的屜側板只排2個孔，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，孔心距端頭設定為 7毫米。設計為7毫米而不設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板端頭縮進1毫米，從工藝和視覺上能產生完美的效果。 
　　抽屜側板上槽的位置：設定槽的最下端離屜側板底端的距離為13毫米。設計為13毫米，是考慮若抽屜跨度過大（大于600毫米）時，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彎曲脫離屜側板槽。抽屜底板是嵌入安裝，需預留安裝余量，取為0.5毫米，故屜側板上的槽規格為寬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： 
　　屜側板槽長度=屜側板長度－（7－2）（mm）（公式五） 
　　其中2毫米為開槽鏤刀的半徑。 
　　2）　抽屜后板的優化設計 
　　a、　抽屜后板的長度確定 
　　一般的抽屜滑軌，其安裝計算厚度尺寸為12.5毫米，屜側板厚度為12毫米，預留1毫米的安裝余量，故屜后板的長度為： 
　　屜后板長度=安裝抽屜柜內凈長度－50（毫米）（公式六） 
　　屜后板高度的確定在理論上應與屜側板同高。但現實中考慮到對加工誤差的補救以及工藝的美觀性，屜側板夾著屜后板，使屜后板頂端略低于屜側板頂端，能產生完美協調的視覺效果，故通常將屜后板高度設計為比屜側板高度小1毫米，即： 
　　屜后板高度=屜側板高度－1（毫米）（公式七） 

抽屜側板高度=56+20n(n=1、2、3、7、9)的每種規格都符合優化設計的原理，使所開出抽屜側板數達到最大值且板材的利用率能達到最高。對于高度小于76毫米的屜側板，屬于特殊規格，根據板材用料優化原理，其高度應設計為56毫米；但實際應用中會根據具體情況有所改變，且對于高度很小的抽屜還可以改為釘裝結構和用三節滑軌來安裝。 
　　c、　屜側板孔位，槽位的確定 
　　根據加工工藝優化原理，要使人為誤差，機器誤差所產生的誤差累積為最小值，各加工定位基準及測量基準需從同一基準出發，即從抽屜側板底端出發。故設定抽屜側板底端至抽屜側板最下孔中心的距離為30毫米（若設定為32毫米，對于96毫米高的抽屜側板上下兩孔形成對稱，后一工序難以分辨前一工序的定位基準容易造成誤差累積擴大），然后依次按“32mm”系列向上排孔。一般排3個孔（76毫米和96毫米高的屜側板只排2個孔，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，孔心距端頭設定為 7毫米。設計為7毫米而不設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板端頭縮進1毫米，從工藝和視覺上能產生完美的效果。 
　　抽屜側板上槽的位置：設定槽的最下端離屜側板底端的距離為13毫米。設計為13毫米，是考慮若抽屜跨度過大（大于600毫米）時，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彎曲脫離屜側板槽。抽屜底板是嵌入安裝，需預留安裝余量，取為0.5毫米，故屜側板上的槽規格為寬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： 
　　屜側板槽長度=屜側板長度－（7－2）（mm）（公式五） 
　　其中2毫米為開槽鏤刀的半徑。 
　　2）　抽屜后板的優化設計 
　　a、　抽屜后板的長度確定 
　　一般的抽屜滑軌，其安裝計算厚度尺寸為12.5毫米，屜側板厚度為12毫米，預留1毫米的安裝余量，故屜后板的長度為： 
　　屜后板長度=安裝抽屜柜內凈長度－50（毫米）（公式六） 
　　屜后板高度的確定在理論上應與屜側板同高。但現實中考慮到對加工誤差的補救以及工藝的美觀性，屜側板夾著屜后板，使屜后板頂端略低于屜側板頂端，能產生完美協調的視覺效果，故通常將屜后板高度設計為比屜側板高度小1毫米，即： 
　　屜后板高度=屜側板高度－1（毫米）（公式七） 
抽屜側板高度=56+20n(n=1、2、3、7、9)的每種規格都符合優化設計的原理，使所開出抽屜側板數達到最大值且板材的利用率能達到最高。對于高度小于76毫米的屜側板，屬于特殊規格，根據板材用料優化原理，其高度應設計為56毫米；但實際應用中會根據具體情況有所改變，且對于高度很小的抽屜還可以改為釘裝結構和用三節滑軌來安裝。 
　　c、　屜側板孔位，槽位的確定 
　　根據加工工藝優化原理，要使人為誤差，機器誤差所產生的誤差累積為最小值，各加工定位基準及測量基準需從同一基準出發，即從抽屜側板底端出發。故設定抽屜側板底端至抽屜側板最下孔中心的距離為30毫米（若設定為32毫米，對于96毫米高的抽屜側板上下兩孔形成對稱，后一工序難以分辨前一工序的定位基準容易造成誤差累積擴大），然后依次按“32mm”系列向上排孔。一般排3個孔（76毫米和96毫米高的屜側板只排2個孔，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，孔心距端頭設定為 7毫米。設計為7毫米而不設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板端頭縮進1毫米，從工藝和視覺上能產生完美的效果。 
　　抽屜側板上槽的位置：設定槽的最下端離屜側板底端的距離為13毫米。設計為13毫米，是考慮若抽屜跨度過大（大于600毫米）時，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彎曲脫離屜側板槽。抽屜底板是嵌入安裝，需預留安裝余量，取為0.5毫米，故屜側板上的槽規格為寬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： 
　　屜側板槽長度=屜側板長度－（7－2）（mm）（公式五） 
　　其中2毫米為開槽鏤刀的半徑。 
　　2）　抽屜后板的優化設計 
　　a、　抽屜后板的長度確定 
　　一般的抽屜滑軌，其安裝計算厚度尺寸為12.5毫米，屜側板厚度為12毫米，預留1毫米的安裝余量，故屜后板的長度為： 
　　屜后板長度=安裝抽屜柜內凈長度－50（毫米）（公式六） 
　　屜后板高度的確定在理論上應與屜側板同高。但現實中考慮到對加工誤差的補救以及工藝的美觀性，屜側板夾著屜后板，使屜后板頂端略低于屜側板頂端，能產生完美協調的視覺效果，故通常將屜后板高度設計為比屜側板高度小1毫米，即： 
　　屜后板高度=屜側板高度－1（毫米）（公式七） 
b、　屜后板上的孔位和槽位的確定 
　　屜后板加工基準及測量基準與屜側板相同，都是以底端為基準。設定屜后板底端往上至第一個孔孔心距為30毫米，以“32mm”系統依次向上排孔。由于屜后板與屜側板的連接采用（自攻螺釘+木榫）連接，故屜后板與屜側板配合對應，最上、下孔規格為直徑3×8毫米，中間木榫孔規格為直徑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）。 

　　由于屜后板被屜側板夾裝，故屜后板上的槽要開通。 
對于屜側板高度小于76毫米的抽屜，屜后板的高度同樣適用（公式七），至于其孔位、槽位等加工標準與其相對應的屜側板配合。 
　　3）　抽屜底板的優化設計 
　　屜底板是嵌入屜面板、屜側板、屜后板的4×6毫米槽中安裝的，故屜底板的規格為： 
　　屜底板長度=屜后板長度+11（毫米）（公式八） 
　　屜底板寬度=屜側板長度－13+6×2－1=屜側板長度－2（毫米）（公式九） 
　　開料時屜底板無須考慮紋理方向，可以交錯排料以提高板材的利用率 
。　　4）　抽屜面板的優化設計 
　　a、　屜面板尺寸的確定 
　　在設計帶抽屜的家具時可以將抽屜設計為內抽屜（抽屜面板嵌于柜側板內）或蓋抽屜（抽屜面板蓋住柜側板）。當家具的外觀造型確定，抽屜面板的規格就相應確定。 
　　b、　屜面板孔位、槽位的確定 
　　由于屜面板與屜側板是用偏心件連接，其預埋螺母孔為直徑8×10.5毫米，與屜側板相對應的木榫孔為直徑6×10毫米。由（圖5）得知，若為內抽屜時，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，從優化設計考慮，都設定屜面板底端至屜面板最下孔的孔心距：30+5+18－1=52（毫米）；對于縱向多抽屜的家具，不管是內抽屜或外抽屜，都可以按屜面板底端至屜面板最下孔的孔心距為52毫米的標準來設計，以達到通用互換的目的，然后依據“32mm”系統往上排列與屜側板相對應的各個孔。 
　　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）　屜底板托板的優化設計 
　　對于寬度超過600毫米的抽屜。為保證抽屜的載重能力應增加厚度為12毫米的屜底板托板，其寬度都設計為56毫米。 
　　屜底板托板長度=屜側板長度－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，這時屜面板、屜后板需增加相應的孔位。 
　　綜合上所述，對抽屜進行優化設計，使抽屜零部件達到標準化、系列化和通用化，有利于家具企業進行批量化生產，使加工、安裝、存儲、維護和補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，提高生產率，為企業的持續發展提供有力的保證。

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