榫卯結(jié)構(gòu)在家具的使用上已有數(shù)千年歷史，有眾多關(guān)于榫卯結(jié)構(gòu)的研究，但將傳統(tǒng)家具的榫卯結(jié)構(gòu)改造與提升并應(yīng)用于速生材實木家具的研究不多。筆者以速生松木為基材,根據(jù)其特點，結(jié)合傳統(tǒng)榫卯結(jié)構(gòu)的特色,就榫卯結(jié)構(gòu)中常用的木楔進(jìn)行分析，有針對性的研究木楔在松木家具榫卯結(jié)構(gòu)中的增強(qiáng)作用與方法,擬達(dá)到優(yōu)化速生松木家具構(gòu)件的尺寸、在產(chǎn)品設(shè)計與制造中實現(xiàn)實用與審美的完美結(jié)合的目的。調(diào)，以此來降低因加工誤差所引起的裝配誤差，如圖1所示。當(dāng)然，擠楔除了調(diào)整榫頭上下左右的位置外，還可以起到加固榫接合的作用。
 

破頭楔是在榫頭上加工楔口，然后將木楔插入其中,通過木楔的擠壓作用來使榫頭一端漲大(形成有如燕尾榫的形式)而起到加固和防止榫頭脫落。在一個榫結(jié)構(gòu)中，可以使用一個破頭楔,也可以使用兩個;既可以在明榫中使用，也可以在暗榫中使用，如圖2所示， 
 

1木楔概述

傳統(tǒng)家具中的木楔是一種一頭寬厚、一頭窄薄的三角形木片。木楔在明榫和暗榫中都可以使用，通常是采用與家具材料相同的木料制成，木楔插入榫頭(或榫卯)之間，使榫頭逐漸膨脹增大、木質(zhì)增密，以達(dá)到與榫孔緊密結(jié)合的目的。按照所使用的位置和方法的不同主要可以分為擠楔和破頭楔兩大類
 

1.1擠楔

擠楔具有緊固和調(diào)節(jié)榫頭和榫孔相對位置的作用。一般用在明榫的一側(cè)，當(dāng)榫頭與榫孔之間有較小縫隙時，為了確保榫接合的精度，需要使用擠楔來進(jìn)行微木楔在速生松木家具榫結(jié)構(gòu)中的增強(qiáng)作用•
 

2應(yīng)用分析

木楔的上述兩種使用方法在硬木家具榫卯結(jié)構(gòu)中使用的效果極佳，即使不使用膠黏劑也能達(dá)到很好的接合強(qiáng)度。但在以速生松木為基材的實木家具中使用的效果并不十分理想，因為即使木楔的插入可以將榫頭向兩邊漲開而形成如同燕尾榫的結(jié)構(gòu)。但由于速生松木的材質(zhì)較軟,在一定程度上其結(jié)合強(qiáng)度還是不夠。

通常,木楔的插人方向垂直于榫頭的寬度方向,這樣只是使榫頭向?qū)挾确较驖q開，但與之相互垂直的另外兩個榫頰與榫孔的接合情況則沒多大的改觀。而在寬度方向上榫頭與榫孔的接觸面積遠(yuǎn)小于厚度方向。如果能夠?qū)㈤绢^沿著寬度和厚度方向同時漲開，這樣榫接合的抗拉強(qiáng)度將會大幅度增加，因為榫頭在厚度方向上與榫孔的接觸面積要遠(yuǎn)大于寬度方向。基于這種原因，可以設(shè)計一種在寬度和厚度方向上能同時漲開榫頭的木楔，以增強(qiáng)松木家具榫結(jié)合的強(qiáng)度。

3 改進(jìn)方法

常用木楔的斷面為矩形，當(dāng)木楔插人榫頭的楔口之中時，木楔與榫頭接觸部分的受力基本對稱，這樣榫頭便同時向左右兩邊漲開；如果將木楔的斷面改為三角形或梯形，木楔與榫頭接觸部分的受力將不對稱，這將導(dǎo)致榫頭發(fā)生扭曲，進(jìn)而向四個方向漲開。因此，可以通過改變木楔的斷面形狀來達(dá)到增強(qiáng)榫接合的目的。現(xiàn)將改進(jìn)方法分述如下：

3.1形狀

3.1.1 三角形(梯形）木楔圖3a和3b分別為三角形(梯形木楔)插人榫頭楔口的三維圖和榫頭受力后變形的俯視示意圖:當(dāng)三角形或梯形木楔插人榫頭的楔口時，由于木楔對榫頭的兩個接觸面的作用力不同，這樣不僅能夠?qū)㈤绢^向榫頰的左右兩邊漲開，同時還能在一定程度上將榫頰的另外兩個面向外錯開，出現(xiàn)如圖3b中箭頭所指方向的變形，導(dǎo)致榫頭端部的體積增大，且從四個方向向榫孔擠壓,從而達(dá)到更加緊密的配合。

在使用三角形和梯形木楔時，在條件允許的情況下最好成對使用，這樣會使榫頭的受力更加均勻。
 

b.三角形木楔插人榫頭后榫頭變形的俯視示意圖（實線為榫頭原來的形狀，虛線為插人三角形木楔后榫頭的變化情況，箭頭所指為變形方向;深色部分為三角形木楔）
 

 

3.1.2圓錐形木楔在家具的榫接合中，除了方榫之外,還有圓形與橢圓形的榫頭。對于這一類的榫接合，在采用三角形(或梯形)木楔時往往容易形成不均勻的擠壓而在一定程度上影響產(chǎn)品質(zhì)量。針對這一情況，可以采用中心對稱的圓錐形木楔。如圖4所示:當(dāng)圓錐形木楔從圓形榫頭的中心插入時可以同時向四周產(chǎn)生比較均勻的擠壓力而將榫頭端部漲開，從而避免了三角形或梯形木楔只向其中一個或個別幾個方向擠壓的不足,使得榫頭對榫孔的壓力更加均勻。
 

 

3.2用料

在傳統(tǒng)家具中所用的木楔的材料基本上與家具的材料相同,優(yōu)點在于其紋理、色澤、硬度與收縮性等基本一致，不會影響美觀,且能減少使用過程中的松動。但如果在松木家具中使用同種材料則會有一定的問題：由于速生材的材質(zhì)較軟，當(dāng)木楔受到外力作用時極易損壞。因此,建議在貫通榫中用顏色基本一致、硬度較大的木材制作木楔，在插人時涂上適量的膠黏劑，這樣既減少由于色澤不同而引起的色差問題，也因為膠黏劑的使用減少由于材質(zhì)不同而引起的松動。至于非貫通榫，材料的顏色則無關(guān)緊要，只要硬度合適即可。
 

3.3使用方法

改進(jìn)后木楔的使用方法與傳統(tǒng)的方法基本相同：對于貫通榫，可以先在榫頭上加工槽口，當(dāng)榫頭裝配后再插人木楔;也可以等榫頭裝配后，再視具體情況用鑿子在榫頭上開槽，然后將木楔插人。而對于非貫通榫，則應(yīng)先在榫頭上開槽，裝配時把木楔夾在槽口上,隨同榫頭一起進(jìn)入榫孔，然后由榫孔底部對其施壓將其擠人而形成緊配合。
 

總之,木楔雖小,但作用較大。通過將木楔的截面由矩形改為三角形、梯形和圓錐形，可以使榫頭從多個方向與榫孔形成緊配合,從而增加榫的接合強(qiáng)度。對于松木等材質(zhì)較軟的速生材家具的榫接合具有防止松動、脫落的功能，也為以速生木材為基材的家具采用傳統(tǒng)的榫卯結(jié)構(gòu)提供了一個新的思路。