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1、 木工拼板胶容器改良设计研究 徐立城 徐伟摘要：本研究在遵循传统产品设计方法的基础上，增加了实体模型实验验证的流程，最终根据实验结果设计出更合理的拼板胶容器。实验证明：在生产中采用该拼板胶容器可以使胶液面高度值保持稳定;可以避免粘胶量过多和过少的情况发生;指接材横截面积（mm?）x与单根指接材胶水节省率y的多项式函数关系如下：y=-2E-0.8x2+1E-0.5x+0.4563。就公式来推算，若该拼板胶容器能够批量生产，并且应用于生产小幅面集成材的企业，尤其是地板厂加工企业，则节省效果会更加明显。关键词：家具;设计;实验;拼板胶容器：TB476：A文章编码：1672-7053（2019）04-
2、0156-03Abstract：Based on the traditional product design method， the ?ow of solid model experiment verification is added in this study.Finally， a more reasonable collage container is designed according to the experimental results.It has been proved by the experiment that the ?at plate plastic contain
3、er can keep the level of glue level stable and avoid too much or too little viscose in the production， and the results are as follows：（1）when the adhesive volume is too high and too little;The polynomial function relationship between the mm? x and the glue saving rate y of a single ?nger connector i
4、s as follows：y=-2E-0.8x2+1E-0.5x+0.4563.According to the formula， if the platen plastic container can be produced in batch， and it can be used in the production of small surface integrated material enterprises， especially the ?oor factory processing enterprises， then the saving effect will be more o
5、bvious.Key Words：Furniture;Design;Experiment;Collage plastic container在过去的半年里，中美贸易战成为人们关注的焦点，中国家具行业受关税壁垒冲击严重，企业亟须降低产品价格、减少生产成本来寻求利润空间。本研究正是在那段时期开展的，在改良研究中，以“工欲善其事，必先利其器”为指导思想，利用产品设计的方法通过对家具生产工具进行优化改良1，辅以实验验证法，以期为家具生产企业的提供数据和方法的参考。1木工拼板胶容器使用现状调研由工作现场拍摄的图1可以看出，车间使用的拼板胶容器较为简陋，多数是由大号的矿泉水桶制作而成。通过对工人实际操作的
6、观察，发现实际生产中存在多方面缺陷。缺陷的产生分主观与客观两种原因，主观因素在于人为操作或使用不当，客观因素在于拼板胶容器自身设计不合理，以及拼板胶加入固化剂以后会在一定时间内失效。1.1主观因素容器壁上沾有固化剂残留。工人使用拼板胶容器打拼板胶时，会按一定比例加入固化剂，并且反复搅拌，调匀固化剂与拼板胶。偶尔会出现调胶不均匀的情况，使得固化剂粘在拼板胶容器上，由于固化剂不溶于水，故难以清洗。1.2客观因素1）当拼板胶厚度低于20mm时，榫口粘胶量会出现不足。由于榫口深度为20mm，故拼板胶厚度低于20mm以下时，榫口沾胶量会随拼板胶厚度的减少而减少，需要更正容器位置才能粘足拼板胶。2）生产过
7、程中，拼板胶溅出现象严重。拼板胶溅出现象表面看是人为因素造成的，但即使对于技术娴熟的工人来说，拼板胶溅出也是不可避免的，尤其是生产时，粘稠的拼板胶大量吸附于榫口上，远超实际需要的拼板胶量，沾满过量拼板胶的榫口在移动过程中不可避免会有拼板胶滴落。熟练的工人能运用娴熟的技巧减少这种浪费，却无法杜绝浪费。3）拼板胶容器污垢堆积严重。由于拼板胶容器材料多取自废旧塑料瓶，用完后不易清洗，拼板胶和固化剂在容器壁凝结，日积月累，形成土黄色的污垢，既影响美观又影响拼板胶质量。4）使用失效拼板胶。由于拼板胶添加固化剂以后会在4560分钟内失效2，且不同大小的原材料在生产中所需的拼板胶量不一：大的原材料表面积大，
8、单位时间内所耗拼板胶量多，小原材料则相反。故工人打拼板胶时只能凭经验判断拼板胶所需量，难以精准拿捏。所以有时会出现拼板胶已超出失效时间但仍在使用的情况，或者出现工作结束，但拼板胶仍没用完的情况。1.3研究方法根据以上分析，可以得出这样的结论，即拼板胶容器问题的产生主要归结为如下客观原因：拼板胶容器自身设计不合理，以及拼板胶加入固化剂以后会在一定时间内失效。在对拼板胶容器进行开发设计时，应遵循产品设计的一般流程与方法：调研草图方案产品效果结构设计。为了使设计方案更加严谨，故在产品设计的流程方法中，可以穿插一些实验来验证方案的可行性。2拼板胶使用量调研产品设计的流程第一步是调研。首先要确定调研的对
9、象，即指接岗位生产时所使用的原材料规格及单位时间内所消耗的拼板胶量3，并进行对比分析，探讨其中的变量关系及变化规律。由于拼板胶添加了固化剂之后，通常胶水的活性时间约为4560分钟，凝固时间为夏天4小时，冬天6小时，冬季保质时间长，夏季保质时间短，考虑到当时刚进入秋季，保质时间约为50分钟以内，故以45分钟为一个周期5，统计产量及用胶量，统计及计算结果如表1所示。3方案初步构想最初的方案构想是要设计一种外形和原拼板胶容器相差无几的产品，以适应工人的工作需求5。同时这款产品也能解决本章第一节中所有造成拼板胶容器缺陷的客观因素，初步构想如下：1）采用气压计原理。在设计方案中，计划将装有拼板胶的塑料瓶
10、倒扣在拼板胶容器上，塑料瓶瓶口距离拼板胶容器底部的距离约为20mm。当液面低于瓶口时，空气会进入瓶内，瓶内液体流出，直至液面与瓶口齐平，这样能使液面能长期保持在20mm左右，不随拼板胶的减少而降低。从而可以使得每次的粘胶量都很均匀，不会有粘胶过多或过少的现象，初步达到生产标准化的效果。2）在容器内放置厚度为20mm以下、气孔较大的海绵垫，吸走粘胶时附着在榫口上过量的拼板胶，进一步解决粘胶量过多的问题。3）采用聚丙烯PP塑料为制造产品的原材料，拼板胶对这种材料的吸附能力弱，不易粘结产生污垢。4）产品应具有容量刻度线标识，使工人在工作前对胶水的使用量有大概的判断。4模拟拼板胶容器实验为了验证方案是
11、否具有可行性，笔者搜集工厂垃圾站的废弃材料，运用厂内的生产设备，自制了一个拼板胶液容器模型，如图2所示，用于实验测试胶液面是否保持平稳，工人使用时是否舒适，实验后的数据将对比表2进行计算，用数学模型来论证采用海绵垫后是否可以省胶，以及胶水节省率是多少，胶水节省率是否和指接材的横截面积有一定的数量关系。4.1实验方案1）实验名称：指接岗位胶水盒模拟生产实验2）实验原理：气压计原理3）实验地点：一车间4）实验材料：木工胶水盒一个、海绵一块、带刻度线的1000ml塑料容器两个、五垛不同种类的方材5）实验人员：一车间工人6）实验步骤：在带有刻度线的塑料容器中倒入一定比例的拼板胶合固化剂，搅拌均匀，倒扣
12、进胶水盒，记录下此时胶水盒中胶水的体积。端至指接岗位，由工人进行生产操作，若第一个容器内的胶水用完，则换第二个，45分钟后，根据刻度线统计胶水消耗量。4.2实验数据分析在实验前，笔者尝使用两根指形榫分别插入模拟拼板胶容器和原拼板胶容器中，进行对比试验。效果如图3所示，由于海绵垫的作用，左边插入模拟拼板胶容器的指形榫粘胶量适中，而右边则明显过量。在做完五组实验后，测得如表2所示数据：对比本章第二节的调研内容，可通过数据对比分析计算出使用模拟拼板胶水盒后，每根指接材的胶水节省率，结果如表3所示。根据以上数据，可求得实验前和实验后，不同规格的指接材单根用胶量与其横截面积的比例变化关系，即无论是实验前
13、还是实验后，单根指接材的拼板胶用量都会随指接材横截面积的增大而增大。与此相反的是，拼板胶的节省率却随着指接材横截面积的增大而缩小，并且根据趋势如图4求导出拼板胶节省率与指接材横截面积的多项式公式，即：y=-2E-0.8x2+1E-0.5x+0.4563企业若采用此種拼板胶容器时，可将指接材的横截面积代入公式，即可大致求出每根指接材的节省率，继而推导出实际用胶量，以方便采购和配给拼板胶。这列公式也反映了一个事实：即该拼板机容器若是应用在生产小幅面集成材的企业，尤其是地板厂加工企业，则能节省更多的胶水，从而提升产能6-7。5最终方案及效果图依据本章第三节最初方案构想，以及实验中的收集的数据和工人的
14、反馈，设计了如图4（b）所示的拼板胶容器，内部高度为40mm，其尺寸如图4（c）所示，当装满拼板胶的广口瓶倒扣在拼板胶容器上时，由于广口瓶瓶口长度为20mm，故胶液平面与拼板胶容器的底面会保持在20mm。改良后的拼板胶容器的优点如下：1）外形简约大方，易于注塑成型。2）基本留了与先前拼板胶容器相似的形态和功能，对于工人来说，更加熟悉也更容易上手。3）材料则选用聚丙烯PP塑料，不易粘胶。4）塑料瓶则选用2000ml型号HDPE广口带刻度塑料瓶，广口瓶的瓶口外径为3.5cm，倒扣时可以与拼板胶容器契合。（2000ml型号HDPE广口带刻度塑料瓶在淘宝上可直接购买）塑料瓶倒扣在拼板胶容器上的效果如图
15、4（a）所示，实际使用时应在拼板胶容器底部铺设20mm左右的海绵垫。6结论1）由于采用了气压计原理和海绵垫，生产中采用该拼板胶容器可以使胶液面高度值保持稳定。2）实际生产中可节省33.82%47.09%的拼板胶。3）工人在参加完实验后表示操作过程与之前比较更为轻松，无需担心胶液溅出等现象。4）指接材横截面与单根指接材的胶水用量呈正比。5）指接材横截面积与单根指接材胶水节省率呈反比，指接材横截面积（mm?）x与单根指接材胶水节省率y的多项式函数关系如下：y=-2E-0.8x2+1E-0.5x+0.4563综上所述，产品设计的初步构想方案可行。参考文献1王受之.世界现代设计史M.2002.2徐立城，徐伟，黄琼涛.基于人机作业分析的梳齿榫开榫工序优化研究J.家具，2018，39（06）：6-10.3徐伟，龙天南，沈忠民，吴智慧.实木橱柜门开裂变形原因及解决措施探析J.家具，2018，39（03）：22-25.4徐伟，徐立城，黄琼涛，吴智慧，陈昌华，唐先良.轮式拼板机设备调研与优化构思J.家具，2017，38（05）：30-35.5张恒志，孟利清.工业设计价值观演变研究J.工业设计，2019（02）：83-84.6张雪颖，吴智慧，詹先旭.智能家具的控制技术与设计方法J.家具，2019，40（01）：52-57.7卢希珍，彭文文，熊先青，鲁丹婷，夏家旭，皇甫晓雪.定制家具生产过程中机
