铝型材家具DIY——多功能婴儿床

铝型材家具DIY——多功能婴儿床

需求 #

最近,为了迎接宝宝的降生,我们开始采购母婴用品了,小月龄阶段,放在家里的最大件(体积)商品莫过于婴儿床和尿布台了。小红书上的宝爸宝妈善于贩卖焦虑、制造需求,导致我们认为没有一个完美的婴儿床和尿布台,于是决定手搓一个。我希望婴儿床和尿布台合二为一,正式开始之前当然还得做足功课,了解现有产品的不足。

拼接床是一个大品类,通过拼接到大床的侧面实现婴儿既能睡在合适硬度的床上,又能与爸妈“零”距离,这就是一个功能单一的床了。婴儿床一般指具有独立的四周围栏的床,会比拼接床小不少,稳固性差,但是一般都可移动,也有种说法——“利于培养独立睡眠的习惯”。也有不少婴儿床可以拆卸一侧围栏,以实现和大床拼接的功能了。还有一种品类是床中床,即在大床中央铺设的一个婴儿床垫。除此之外,有的婴儿易呛奶,一般会用斜披枕让铺面形成一定角度,据说效果很好,但根据美国CPSC的描述,婴儿不可以在超过10°的斜坡枕上过夜,并且建议婴儿床的铺面应该是一个坚硬、平坦、没有装饰物的平面。严谨的规范似乎常常和经验有矛盾,导致育儿必定会是一个焦虑的过程。

拼接床、婴儿床、床中床 拼接床、婴儿床、床中床

尿布台是一个广受好评的单品。身为年龄30+的父母,我们估计自己的腰遭不住每日数十次(?)地抬放十多斤重的宝宝,于是决定要一个“尿布台”。我看到的尿布台主要有两种结构形式,箱体式的和“X”型可折叠式的,功能大同小异。一个独立的尿布台主要问题在于额外的空间占用,我们恐惧房间内被母婴用品塞得满满当当。还有一个小问题是,尿布台的围栏都比较低,宝宝会翻身后非常危险,有不少坠落的案例,因此宝爸宝妈们会改造加高围栏,以尽可能延长使用时间。最后我想到,宝宝在尿布台和婴儿床之间的迁移似乎还是少不了大人“弯腰”这个动作。

加高尿布台,图源小红书用户号@1066207445,@910806608 加高尿布台,图源小红书用户号@1066207445,@910806608

有些婴儿床具备一定的拓展功能来解决部分需求,比如tutti/逸乐途可以调节倾斜角度、博世Revol/Hoag可以电动升降。但总结下来,还是没能覆盖以上所有特性。如果能真正地做到婴儿床+尿布台二合一,似乎还能带来额外优势,省去很多搬运的动作:

  • 换尿布时,婴儿床模式切换至尿布台模式,省去1次弯腰搬运;
  • 抚触、护理结束时,尿布台模式切换至婴儿床模式,省去1次弯腰搬运;
  • 婴儿床模式高度升降,省去1次弯腰,放下熟睡的婴儿避免落地醒(可能?);
  • 婴儿床模式斜坡升降,省去斜坡枕,且铺面干净(更符合规范),过程更无感;
  • 尿布台模式,在宝宝会翻身后,临时离开可以降下高度,避免意外。

在确定值得DIY后,我用铝型材框架和升降桌腿制作了一款多功能婴儿床,功能特性简述如下

  • 箱式结构,自重大,稳固不摇晃,四脚静音万向轮;
  • 床内尺寸1060mm*600mm,尺寸可扩展;
  • 铺面独立电动升降(围栏固定),高度记忆,无极调节范围490mm-840mm;
  • 铺面角度可调整,角度范围0°-15°;
  • 两面床围可升降,长边拆卸可与大床拼接,短边拆卸以适应尿布台模式;
  • 底部抽屉储物容积95L,第二层可抽拉存放常用物品,抽拉高度随铺面升降。

功能展示 #

首先当然得展示最核心的电动升降和斜坡调节功能:

0-15°无级调节斜坡 0-15°无级调节斜坡

储物主要有三个部分,均为抽拉式:

右侧高频储物 右侧高频储物

左侧抽拉放置水盆 左侧抽拉放置水盆

底部95L储物空间 底部95L储物空间

两个围栏的灵活拆卸:

侧面围栏拆卸,与大床拼接 侧面围栏拆卸,与大床拼接

尾部围栏拆卸,更换尿布 尾部围栏拆卸,更换尿布

其它细节:

灵活安装的自定义小部件 灵活安装的自定义小部件

型材槽刚好能走线 型材槽刚好能走线

如果你对设计过程感兴趣,可以阅读讨论章节,我会详述设计的思路和坑点。最后,我还会附上物料清单,供读者复刻。不过还是提前声明:

此DIY产物、设计思路、物料清单仅供参考交流,非成熟产品,如需复刻,请自行承担潜在的安全风险。

设计与讨论 #

设计标准 #

在设计的时候,经常会纠结尺寸的问题,比如栏杆间隙要留多少,栏杆强度是否足够、护栏高度多少合适等等。为此,我查阅了国标文件GB 28007-2024,阅读过程中发现,现售的婴儿床都很难满足国标的所有内容,而我们DIY的床功能更多,想要满足所有标准会更加困难,但仍应尽量符合标准设计,为了安全,也为了少走弯路。我提取了“婴儿床”部分的定义和关键设计参数,如下:

  • 婴幼儿家具为供年龄在36月以内的婴幼儿使用的家具;
  • 婴儿床的床铺面长度不大于900mm,供不能自行坐起、跪起、通过手拉/扶起的婴儿睡眠用的家具,包括摇床、悬挂床和床边床;
  • 床铺面倾斜角度角度应不大于2°
  • 对于床铺面能调节的产品角度应不大于10°,锁定机构应保持50N的开启力或需要两个分开的基于不同原理的同时操作的动作;
  • 床垫与婴儿床各侧面的空隙应 不大于30mm
  • 床边床与标准试验床垫之间的最大距离不应大于25mm
  • 安装脚轮的产品应至少有2个脚轮能被锁定,或至少有2个非脚轮支撑脚;
  • 护栏高度应不小于200mm
  • 孔洞、缝隙、开口尺寸范围12mm-25mm或者45mm-65mm
  • 床铺面组件间(如栅条、弹簧)的间隙应小于75mm
  • 外露刚性管状部件在其最易被拉脱的方向上,5s内施加70N±2N的拉力,保持10s的情况下不应被拉脱。

在实操中,很难满足所有要求,比如市面上售卖的的婴儿床大于900mm的比比皆是;医院、月子中心的婴儿护理床,可调节角度可达30°。但在间隙、栏杆强度等指标上我得到了明确的参考,在我的设计中,栏杆间隙为59mm,护栏高度500mm。在栏杆结构中,为了匹配2020铝型材的尺寸,采用了长700mm,直径18mm的木棍,根据AI给出的材料参数,松木棍强度稍显不足,而黑胡桃木和榉木则满足要求。调节床铺面角度用的气杆,推力不能过大,保证开启力(即人施加的托举力)大于50N。

升降机构 #

升降机构的选择是最令我头疼的。**期间想尝试使用桌面式升降台、分体式升降桌腿、榻榻米升降器、剪叉式升降台、气动桌腿,分析后发现都行不通,最终采用了茶几式升降桌腿的方案。**以下是这些类别的筛选过程。

设计之前没想到最大的约束是家里的大床太矮了,只有490mm。因此,基础的要求是,加上床垫(约60-70mm厚)后,铺面最低高度要与大床平齐,为490mm,理想的最高高度为900mm,同时四周的围栏高度不随铺面升降而变化,载重不低于20kg。其次,希望床底部能有收纳空间,而不是被升降机构完全占据。

剪叉式升降台很接近需求:原始高度低、抬升范围大、载重高、能24V直流供电。有的升降茶台用的就是剪叉式升降台。最初,我已经围绕剪叉式升降台升降台做了一个方案,但在采购时留心了,看了看运行噪音,发现完全不可接受,尤其是升降模式切换时有巨大的咔擦声,我不太确定是否因为要让丝杠翻转,而使用的继电器导致的?婴儿睡着后因为要调高度而把他吵醒,那就得不偿失了。

剪叉式升降台,图源zanrobot.com 剪叉式升降台,图源zanrobot.com

气动桌腿的优势是不用接电,问题在于几乎找不到升降范围能覆盖420mm-830mm的产品。如果使用单个气动桌腿,布置在床中部,容易因为铺面上方重心的偏移而倾斜或是不稳定,多节气动桌腿的同步触发则更加复杂。

电动的榻榻米升降器负载高,重心稳,但问题仍然是升降范围不足以覆盖需求,且它的体积巨大,价格高昂。

气动桌腿,榻榻米升降器 气动桌腿,榻榻米升降器

桌面式升降台克服了气动桌腿行程不足的缺点,压缩后高度也很小,给底部留足了储物空间。但致命的问题是负载不足,为此我差点被淘宝商家误导,图标标识的负重可达数十甚至上百千克,我即将下单了,发现了不对劲之处:即使用气弹簧直驱也很难达到这样的负载,更何况这是一种以力换行程的剪叉结构。多方考证过后,我认为所谓的几十千克负载是在原始0高度条件下测得的,即不抬升的情况下,这样大的负载不足以压坏结构,而根据几个靠谱的商家数据,桌面式升降台的可靠负载不超过10千克。

几方折腾后,还是回到了升降桌腿的路线上。重新分析升降桌腿的优点:运行噪音极小、负载大、童锁、高度记忆。那么我们只需要解决升降范围的问题。找到茶几式升降桌腿,升降范围为400mm-750mm,但是加上床板、床垫、万向轮后,高度范围来到了530mm-880mm,如果您家的大床高度在这个范围内,恭喜你获得了最简单的通关难度。为了匹配我的490mm大床高度,我把桌腿的底座(高度30mm)卸了,做了一个碳钢钣金件连接桌腿、万向轮和铝型材框架,调整后的高度范围为490mm-840mm,最高高度没能达到900mm,但这也是能做到的极限范围了。

用茶几式升降桌腿还有一个优势,拆卸后用作正常的书桌桌腿,可以覆盖孩子成长过程中的书桌使用需求。而正常的升降书桌最低高度为700mm,刚好可以无缝衔接上。

改造后的可移动升降桌腿 改造后的可移动升降桌腿

铺面角度调节 #

婴儿在小月龄的时候容易呛奶,医院和月子中心通常使用可调节角度的护理车,设置合理的倾斜度防呛奶,家中护理的常规方法是用斜坡枕。用斜坡枕有两点顾虑,一是面积不够大,且无法保证婴儿“躺在一个整体硬质铺面上”,影响婴儿脊柱发育;二是根据相关指南,不建议躺在斜坡枕上过夜,斜坡角度不应超过10°,这就带来一个问题,婴儿在斜坡枕上睡着了,抽出斜坡枕又醒了怎么办,简直就是一个噩梦循环。查阅到绝大多数防呛奶推荐角度为15°,如果我将床设计为床板整体可倾斜,床长度取1000mm计算,需要在床头做抬升250mm。

护理床 护理床

最直接的想法是在垂直的铝型材柱上布置若干卡扣,将床板头部按挡位调节。但想要更安静、丝滑、省力、无极调节的话,就得换方案了。

一字拉杆用于很多家具的靠背/腿托角度调节,价格低、安装简单、负载大,不是无极调节但也足够用。但是它只能一级一级拉长,想要缩短,只能拉到最长使卡扣收起,恢复到最短,再拉至新的长度。我构想的场景是,为防止宝宝吐奶,使铺面呈一定角度,过一段时间后宝宝睡着了、安全了,再调节角度至更小的值。一字拉杆就没法满足这样的需求了。我仍然把这种方法放这讨论作为可选方案,因为也许是我想复杂了,实际使用时可能可以克服这个缺陷。

一字拉杆 一字拉杆

铺面加上36月龄的婴儿总重约20kg。以上两种方案都需要依赖人力直接抬升铺面的一端,施加的力为10kg,还是比较费力的,尤其是对女性照护者来说。我们需要用一些机构来“省力”。我想到两种方法:可控气弹簧和丝杆

气弹簧是一种液压气动调节元件,通过压缩氮气实现机械能的转化,生活中一般用在汽车尾门、箱体床、上翻门、可调节桌板等结构中。型号的定制比较简单,只需要计算出行程和推力大小。针对这个应用,铝型材+木材板条+床垫+婴儿总重约20kg;最大调节角度15°,则床头抬起高度为250mm;我们通过力矩平衡来计算所需的推力,随着床头抬起,气弹簧的力臂增加,所以抬起高度越高,抬升越快。在高度较低时,气弹簧的力臂极小,所受的压力可能超出极限(比如根据苏世博的数据,刚性锁定弹簧1锁定后受压不应超过3-5倍的设计推力),或者弹性锁定弹簧将无法保持锁定。总结一下,根据铺面角度调节范围确定气弹簧的原长、行程,推力应避免过大而导致高位弹起的速度过大,也应避免过小而导致低位无法锁定。

气弹簧和推力计算,左图图源stabilus 气弹簧和推力计算,左图图源stabilus

我设计的型号尺寸恰好有厂家可提供,无需特别定制:原长310mm,行程77mm,推力200N。在最高位(15°)提供支撑力140N>所需的约111N支撑力,根据最大锁定力3倍于推力计算,最低位<2°。当然,由于气弹簧推力在行程中并非为恒力,且需要在最低处保留5-10mm行程空间,我们挑选好大致型号后,还是直接在安装中微调。

气弹簧的布置 气弹簧的布置

丝杆也可以替代气弹簧布置在同样的结构中,但是考虑到驱动布置繁琐和铺面底部空间问题,还是选用气弹簧方案。

栏杆与围栏 #

床的四周使用两面栏杆和两面网布围栏结构。栏杆间隙59mm,共使用20根直径18mm、长700mm的木棒,木棒两端均埋m4螺母,顶部型材内布置滑块螺母和顶丝,底部型材开有扳手孔,用m4蘑菇头螺丝连接。栏杆的成本比较高昂,木材加上加工费480元,如果用铝型材替代则为350元左右。如果再让我选择一次的话我不会选木棒作为栏杆,因为细长条的木棒容易弯,加工精度低,导致安装非常费力,可能某根木棒稍长一些就会让整体的结构变形,导致内应力很大。用铝型材的话可以考虑用防撞条包裹。如果读者考虑用木棒的话,以下是几点建议:

  • 木棒长度可以略微偏小1-2mm,安装间隙空在底部,可用防撞条包裹;
  • 选用榉木棒,细长条更不易弯;
  • 优化固定方式,比如木棒顶部安装顶丝后,在型材槽内用两个滑块螺母卡位,而不是直接连接一个滑块螺母;

网布围栏是定制的长度(高度不可定制),通过扎带固定在铝型材上,强度足够。根据商家提供的床围栏使用建议,网布底端的横杆需要在床沿下方2-3cm处,避免婴儿从横杆底部滑出或者卡在网兜里。从这个建议看,很多博主布置的方案是有安全隐患的,不加优化的情况下,我们的床在抬升至最高时与围栏底部落差极大,更加危险。因此。我拆除了原装的底部横杆,换成固定在铺面下沿的铝型材,这样围栏底部也会随着床高动态升降,婴儿也掉不出来了

嘉立创加工 #

铝型材加工商我仍然推荐嘉立创,无需沟通,只要根据自己的设计稿勾选型号即可,加工精度高,干净无碎屑。我给出的材料清单就是嘉立创的型号,但需要注意几点:

  • 嘉立创的哨子开孔从原来的10.5变成12.5,无法兼容市面上常见的哨子连接件了,需购买嘉立创商城的版本:欧标20系列 连接配件 内置连接件
  • 单根铝型材开扳手孔最多10个(左数、右数各5个),型号TXCJ-H7-2020-L1060-DA-LK-A68-B77-C77-D77-E77-RK-A68-B77-C77-D77-E77实际需要开孔13个,我自己补了3个m5的孔解决了,没有加工条件的请联系客服解决;

物料中的桌腿底部钣金件,嘉立创春节复工后产能紧张,没在他家订,当时给的报价是250元,而淘宝为180元。后来又在嘉立创定制了滑轨的钣金件,嘉立创加工1件的单价(¥15.55)比较高,数量2件以上的单价(¥9.76)就比较合理了,因此钣金设计尽量可复用,这里的加工件数均为2。

物料清单 #

物料清单不是一次性梳理好的,可能会有遗漏,以后我发现了会对其进行修订。建议按照清单将铝型材连接件数量多备一些。此外,还可以根据需求自行安装床头角度指示器和小米门窗传感器,用于铺面角度提示。

铝型材 #

名称 嘉立创型号 数量 备注
铝型材 TXCJ-H7-2020-L1060-DA 1
铝型材 TXCJ-H7-2020-L1060-DA-LK-A68-B77-C77-D77-E77-RK-A68-B77-C77-D77-E77 1 需手动补钻孔3个
铝型材 TXCJ-H7-2020-L1060-LDH-RDH 2 嘉立创版口哨
铝型材 TXCJ-H7-2020-L110 4
铝型材 TXCJ-H7-2020-L1100-LC-Z6-A10-RC-Z6-A10 1
铝型材 TXCJ-H7-2020-L200 8
铝型材 TXCJ-H7-2020-L400 1
铝型材 TXCJ-H7-2020-L590 1
铝型材 TXCJ-H7-2020-L590-LC-Z6-A230-RC-Z6-A230 1
铝型材 TXCJ-H7-2020-L600-DA-LC-Z6-A50-RC-Z6-A50 2
铝型材 TXCJ-H7-2020-L600-LDG-RDG-LM-A69-B77-C77-D77-E77-RM-A69-B77 1 嘉立创版口哨
铝型材 TXCJ-H7-2020-L600-LDH-RDH 1 嘉立创版口哨
铝型材 TXCJ-H7-2020-L620-RH-LE-Z6-A10 1 嘉立创版口哨
铝型材 TXCJ-H7-2020-L925-RA-LC-Z6-A10-LE-Z6-A215 2
铝型材 TXCJ-H7-2020-L925-RA-LC-Z6-A215-LE-Z6-A10 2
铝型材 TXCJ-H7-2020-L960 1
铝型材 TXCJ-H7-2020-L995-LA 4
铝型材 TXCJ-H7-2020-L905-DA 2
铝型材 TXCJ-H7-2020-L210 1

连接件 #

名称 型号 数量 备注
角码套装 2020 28 套装带螺丝螺母
转向角码套装 2020 4 套装带螺丝螺母
活动铰链 2020 4
哨子连接件 2020 17 嘉立创版,不带螺丝螺母
滑块螺母 M4 17+20 哨子+栏杆预埋
滑块螺母 M6 4 活动铰链
T型螺母 M4 28 板条固定
高强度螺母 M6 16+4 脚轮+型材连接钣金件
内六角螺栓 M4x16 17 哨子
内六角螺栓 M6x16 8+16+4 活动铰链+脚轮+底部横梁
内六角螺栓 M6x25 21 铝型材连接
蘑菇头螺栓 M4x16 20 栏杆
扁平头内六角螺栓 M4x25 28 板条固定
顶丝 M4x20 20 栏杆
四方垫片 M6x20x3 2-4 调节型材与钣金件间隙
圆垫片 M4 20 栏杆蘑菇头螺栓
内六角螺栓 M8x130 1 气弹簧固定,不低于10.9级
垫片 M8x16 1 不低于10.9级
沉头螺丝 M3x10 12 轨道
螺母 M3 12 轨道

其它 #

名称 型号 数量 备注 参考链接
床垫 60cm x 105cm x 厚7cm 1 TB
围栏 600mm 1 TB
围栏 1060mm 1 同上
松木板 59cm x 8cm x 2cm 9 无漆,需自行钻通孔 TB
黑胡桃木棍 18mmx700mm 20 两端预埋M4螺母 TB
收纳箱 深53 宽45 高20 2 TB
气弹簧 22/10中心距310mm 行程77mm 压力200N 1 TB
气弹簧开关 C10 1 TB
万向轮 1.2寸刹车 4 TB
电动升降桌腿 40-75cm高度茶几款 1 宽580mm 长900-1200mm TB
挂篮 455x152x90mm 1 TB
轨道 DHGK-L200 2 嘉立创
钣金件 桌腿脚轮 2 总价¥180,嘉立创报价¥251.64 TB
钣金件 轨道1 2 总价¥24.71 嘉立创钣金
钣金件 轨道2 2 总价¥27.77 同上
扎带 4x250mm 足量 TB

  1. 在弹簧锁定空气弹簧的情况下,氮气流经活塞;在刚性锁定空气弹簧的情况下,油流经活塞。释放时,活塞阀自动关闭,活塞杆被锁定在所需位置。 BLOC-O-LIFT 和 KOMBI-LIFT  ↩︎

前一篇 哀乐中年 闲来拾... 随机阅读