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1、家具制造工艺学 本章重点 一 木材干燥的基本原理和干燥方法二 配料的方法 加工余量和出材率三 毛料加工的方法四 方材胶合的种类 影响方材胶合质量的因素五 净料加工的方法 4框式家具生产工艺 2 4 1 1基本原理4 1 2木材干燥方法4 1 3干燥质量1 木材干燥目的2 介质3 过程4 干燥速度的影响因素5 木材干燥应力与变形6 木材干燥原则 4 1木材干燥 3 1 木材干燥目的2 介质3 过程4 干燥速度的影响因素5 木材干燥应力与变形6 木材干燥原则 4 1 1基本原理 4 4 1 1基本原理木材干燥 按照一定的基准 有组织和有控制的人工干燥过程 1 木材干燥目的1 防止木材变形和开裂水曲
2、柳地板 东北地区 6 8 港澳 17 上海 15 6 包头 10 7 纤维饱和点与材性的关系 吸湿与解吸曲线 2 提高木材力学强度 改善木材物理性能纤维饱和点 f s p 30 松木 30 18 静曲强度 50MPa 110MPaf s p 30 力学性质 纤维饱和点与材性的关系 纤维饱和点与材性的关系 3 预防木材腐朽变质和虫害菌 虫寄生的四个条件 温度 湿度 空气和养料 木材合水率 降低到13 20 或高于100 4 减轻木材重量和降低运输成本经过干燥的木材 重量一般约可减轻30 40 5 提升木材和家具产品档次木材尺寸稳定性 家具零部件 2 介质干燥介质 在干燥过程中将热量传给木材 同时
3、将木材排出的水汽带走的媒介物质 1 湿空气含有水蒸气的空气 饱和与不饱和湿空气 2 水蒸气饱和蒸气 过热蒸气 3 炉气 3 过程1 水分移动的过程木材内部 木材表面 木材表面 周围空气 2 水分移动的路径 1 微毛细管路径 a 毛细管张力 表层 内层 2 大毛细管路径 b 水蒸汽分压差的作用细胞腔 纹孔腔及纹孔膜上的微孔 3 混合路径 木材横断面上水分传导的示意图 含水率高 含水率低 结合水 a 木材厚度上含水率分布曲线 b 干燥曲线 3 干燥阶段 温度梯度和含水率梯度 1 预热阶段 oa 2 等速干燥阶段 ab 3 减速干燥阶段 bc和cd 4 干燥速度的影响因素促进水分的移动外因 木材干燥
4、的三要素 1 介质温度2 介质相对湿度3 介质气流循环速度内因 1 树种2 密度3 构造特征 5 木材干燥应力与变形应力变化四个阶段 1 干燥开始 未产生应力阶段 2 干燥初期 应力外拉内压阶段 3 干燥中期 内外应力暂时平衡阶段 4 干燥后期 应力外压内拉阶段 木材含水率 应力与变形示意图 6 木材干燥原则1 干燥质量2 节约能源3 控制介质的温度 湿度和气流速度4 提高干燥速度 干燥原理 木材干燥原理示意图 木材干燥基准表 DryingSchedule 4 1 2木材干燥方法 大气干燥和人工干燥 P83 1 大气干燥 大气2 干燥窖干燥3 除湿干燥湿空气是在封闭系统内作 冷凝 加热 干燥
5、住复循环 4 真空干燥5 高频或微波干燥6 太阳能干燥7 热压干燥 18 1 开裂 1 水份蒸发过快2 升温速度过快3 干燥初期温度偏高措施 端面封闭 1 干燥基准过硬2 干燥后期温度过高3 干燥后期产生逆表面硬化措施 调整基准 喷蒸处理 1 升温速度过快2 干燥前期产生表面硬化3 干燥后期产生逆表面硬化措施 喷蒸处理 4 1 3木材干燥质量 20 4 1 3木材干燥质量2 弯曲 3 皱缩木材表面发生不规则的收缩 4 干燥不均匀5 生霉6 炭化 横弯 顺弯 瓦弯 扭曲 4 2 1锯材配料工艺4 2 2合理确定加工余量4 2 3配料设备 4 2配料 22 4 2 1锯材配料工艺概念 配料 下料
6、按照零件的尺寸规格和质量要求 把锯材或各种人造板材锯解成各种规格的毛料或净料的加工过程 配料包括选料和锯解两大基本工序 毛料 按木制品零件所要求的外形尺寸 加上适当的收缩余量和加工余量所获得的锯材或板材 净料 毛料再经过切削加工使之获得设计上所要求的正确的几何形状和断面尺寸的工件 1 选料选择符合产品技术要求的树种 材质 规格 等级 色泽和纹理的锯材 1 遵循的标准及有关规定 按照国家标准规定进行选料GB T3324 1995 木家具通用技术条件 a 外表不得使用腐朽料 b 内部或封闭部位用料 腐朽面积不超过零件面积的15 深度不得超过材厚的25 c 虫蛀材须经杀虫处理 节子宽度不超过可见材宽
7、的1 3 直径不超过12mm d 受力部位用材的斜纹程度超过20 的不得使用 斜纹程度 斜纹高度 水平长度 100 按照产品技术要求所规定的含水率进行选料总体原则 年平均木材平衡含水率 按产品的结构强度要求及质量特性要求进行选料零部件的受力情况以及接合部位的强度要求 按锯材规格与加工零件的规格相匹配的原则进行选料 按照零件加工工艺的要求进行选料不同的加工工艺方法对材料的树种 材质也就有不同的要求 例如 弯曲形零件 按家具涂饰颜色 油漆种类以及工艺方法进行选料a 木材本色的透明涂饰b 深色透明涂饰c 非透明涂饰 2 选料的总体原则 选用短材 低价材 在选料的先后顺序上 先大料 后小料 先弯料 后
8、直料 先表面用料 再内部用料 后暗处用料 优材不劣用 大材不小用 长材不短用 有缺陷的木材合理使用 各树种木材合理搭配 做到材尽其用 2 配料工艺 P104 按照零件尺寸规格和质量要求 将锯材或板材锯割成各种规格的毛料的工艺过程 1 配料方式 单一配料法单一产品中的一种规格的零部件的毛料配齐后 再逐一配备其他零部件的毛料 综合配料法将一种或几种产品中所有零部件的规格尺寸分类 按归纳分类情况统一考虑用材 一次综合配齐多种零部件的毛料 2 配料工艺 先横截后纵解配料工艺 先纵解后横截配料工艺 先划线后锯截 解 配料工艺 平行划线 交叉划线 先粗刨后锯截 解 配料工艺 先胶合后锯截 解 配料工艺 窄
9、板胶拼后再配制毛料 3 毛料出材率毛料出材率 毛料材积与锯成毛料所耗用的锯材材积之比 P V毛 V成 100 提高毛料出材率的一些措施 1 尽量实行配料规格化 2 尽量采用综合配料方式 3 充分利用短小工件 4 合理利用低质工件 5 以选择合理的配料工艺 6 发挥倍数毛料的加工优势 4 2 2合理确定加工余量概念 毛料尺寸与零件尺寸之差 1 合理确定加工余量的意义 余量 mm 木材损失 2 加工余量的分类 1 按照零件加工的工艺过程 1 工序余量相邻两工序的加工零件尺寸之差 2 总余量总余量等于各工序余量之和 2 零部件的加工阶段1 零件加工余量零件为切削加工对象 2 部件余量部件为切削加工对
10、象 3 加工余量的计算Z 总余量Zi 工序余量n 工序数Z Z1 Z2 Z1 Z2 Z0Z1 基准面的第一次加工余量Z2 相对基准面的第一次加工余量Z1 基准面的第二次加工余量Z2 相对基准面的第二次加工余量Z0 表面修整余量 部件厚度上的加工余量 部件周边上的加工余量 3 加工余量的影响因素 1 尺寸误差 2 形状误差 3 表面粗糙度 4 安装误差 5 最小材料层 6 被加工材料的性质和干燥质量 7 加工表面质量要求 8 机床 刀具 工件 夹具等工艺系统 D1 铣刀头直径 D2 挡环直径 L1 加工前的木框尺寸L2 加工后的木框尺寸 A 木框尺寸 B 样模尺寸 木框在铣床上加工时的安装误差如
11、果A B 没有尺寸偏差 则安装误差等于0 安装误差 A B 零件截端时的安装误差T 最小材料层 y 安装误差 4 加工余量的确定1 加工余量的确定方法计算分析法和试验统计法 对各种树种 不同规格的毛料及部件进行多次加工试验 2 干毛料的加工余量经验值经验值是用试验统计的方法或靠实践经验总结出来的 在实际的配料过程中 每人所选取的加工余量值的大小会因每人的技术水平和经验的不同而有所差异 在一般情况下 在宽度和厚度上的加工余量主要与毛料的长度以及平直度 干毛料的加工余量经验值 3 湿毛料的加工余量湿材或半干材配料 加工余量还应包括毛料的干缩余量 水分完全从木材排出时 体积收缩最大 约为12 5 2
12、0 弦向收缩 沿着年轮方向的收缩 约为6 12 径向收缩约为3 6 弦向收缩约为径向收缩的2倍 纵向收缩则很小 仅约为0 1 y 干缩余量 mm B 湿毛料宽度或厚度上的尺寸 mm D 零件宽度或厚度上的尺寸 mm S 干毛料宽度或厚度上的加工余量 mm Wc 木材初含水率 Wz 木材终含水率 K 干缩系数 木材纤维饱和点 W 30 例 用含水率为35 的水曲柳湿板材 经先配料后干燥 再加工成长宽厚为1200 120 20mm的无榫头零件 终含水率为10 求湿板材的配料尺寸 弦向 径向干缩系数为K弦 0 353 K径 0 197 解 由公式 由加工余量的经验值 可得 在宽度上 零件宽度为 12
13、0 5 125mm y宽 在厚度上 零件厚度为 20 5 25mm y厚 在长度上 零件长度为 1200 10 1210mm 因此 湿板材的配料尺寸为 1210 125 9 1 25 1210 134 26mm 4 倍数毛料的加工余量小规格零件 5mm 配料数量 10件 配料尺寸 考虑 锯路宽度 3 4mm 砂光量 0 3 0 5mm 锯路数量 配料数量 1 配料尺寸 5 10 10 1 4 0 5 10 2 96mm 4 2 3配料设备1 横截设备自动优选锯的功能 1 产量优化 2 价值优化 3 数量优化 4 选择性搜索 5 柔性功能强 6 加工精度高 7 加工范围广 8 生产效率高 9 功
14、能强大 10 节省开支2 纵解设备3 锯弯设备4 粗刨设备5 指接与胶拼设备 4 3 1基准面的加工4 3 2相对面的加工4 3 3加工设备毛料加工 配料后的毛料加工成净料的过程 基准面的加工和相对面的加工 4 3毛料加工 47 4 3 1基准面的加工基准面 平面 大面 侧面 小面 和端面平面 侧面 铣削方式加工 平刨或铣床加工端面 横截锯加工 推台锯 双截锯等1 平刨加工基准面手工进料方式 平刨加工斜基准面 1 平刨加工基准面机械进料方式 对加工工件表面施加一定压力而产生摩擦力来推动工件进给 滚筒 履带 弹簧爪 平刨刨削的操作技术1 调整刀头刨刀应尺寸一致 重量相等 位置对称 使整个刀轴在高
15、速旋转运动时处于平衡状态 所有刀片的刀刃都在同一切削圆周上 刀头切削圆最高点与后工作台面相平 2 调整刨削厚度切削量 吃刀量 前工作台面与刀头高度之差 最佳刨削层厚度 0 5 1 5mm 进给速度 4 15m min 毛料刨削厚度 0 5 1 0mm 表面粗糙度要求不太严格的毛料如门窗 箱板等刨削厚度 1 0 1 5mm 特别粗糙的情况 其刨削厚度可选 2 0mm 超过2 0mm 工件易崩裂和引起振动 影响工件表面质量 材质坚硬 密度大的毛料比材质松软 密度较小的毛料刨削厚度要小些 如硬木刨削厚度可选0 5mm左右 软木可选1 0mm左右 3 调整导轨工件大面与小面的任一角度 垂直角度 2 铣
16、床加工基准面毛料靠住导尺进行加工 加工零件 宽而薄或宽而长的板材侧基准面 毛料固定在夹具上 样模边缘紧靠挡环移动就可以加工出基准面 立式双轴铣床 3 横截锯加工基准面圆锯机 推台锯 双截锯等 摇臂式万能木工圆锯机 悬臂式万能木工圆锯机 4 3 2相对面的加工相对面加工也称为毛料宽度和厚度上的加工 相对面加工 单面压刨 三面刨 四面刨和铣床 有时也可使用平刨和手工刨加工 1 压刨加工相对面 压刨床的调整 1 刨刀的安装方法与平刨相同 2 工作台平行于刀刃 3 高度 h 滑动摩擦 精刨 0 1 0 2mm 粗刨 0 3 0 4mm或更大 干燥的硬工件h值较小 含水率较高的软工件h值较大 4 上进料滚筒压紧工件 低于切削圆周1 2mm 压痕能被刀片刨光 5 上出料滚筒及压紧装置低于工件0 5 1mm 6 切削量 0 5 1mm 最多不超过2mm h 压刨加工斜对面 刀头 上进料辊 工作台面 切削量 工件 夹具 压刨加工薄而宽的工件 2 四面刨加工相对面四面刨用机械进料 工序集中 一次加工工件四个表面 可以加工出各种成型表面 四面刨常用刀轴配置示意图 3 铣床加工相对面铣床上加工相对面 根据零
