第4章框式家具生产工艺

家具制造工艺学第1页ManufacturingTechnologyofFurniture家具制造工艺学第2页家具制造工艺学[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第3页家具制造工艺学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.木材干燥原则第4页家具制造工艺学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.木材干燥原则家具制造工艺学第5页ManufacturingTechnologyofFurniture4.1.1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家具制造工艺学第6页ManufacturingTechnologyofFurniture2)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家具制造工艺学第7页ManufacturingTechnologyofFurniture3)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。家具制造工艺学第8页ManufacturingTechnologyofFurniture2.介质干燥介质：在干燥过程中将热量传给木材、同时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)炉气家具制造工艺学第9页ManufacturingTechnologyofFurniture3.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家具制造工艺学第10页ManufacturingTechnologyofFurniture(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)：家具制造工艺学第11页ManufacturingTechnologyofFurniture4.干燥速度的影响因素促进水分的移动外因：木材干燥的三要素：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)构造特征家具制造工艺学第12页ManufacturingTechnologyofFurniture5.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：家具制造工艺学第13页ManufacturingTechnologyofFurniture干燥阶段含水率含水率试片应力状态制取时状态含水率均匀时状态干燥开始干燥初期干燥中期干燥后期木材含水率、应力与变形示意图家具制造工艺学第14页ManufacturingTechnologyofFurniture6.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)提高干燥速度家具制造工艺学第15页ManufacturingTechnologyofFurniture干燥原理家具制造工艺学第16页ManufacturingTechnologyofFurniture木材干燥原理示意图家具制造工艺学第17页ManufacturingTechnologyofFurniture含水率阶段干球温度湿球温度相对湿度含水率阶段干球温度湿球温度相对湿度%°C°C%%°C°C%AB生材958770生材105101856095836040105998040100845030110102753011088402511510570201209235201301156015140105301514011850木材干燥基准表(DryingSchedule)第18页家具制造工艺学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”住复循环。4)真空干燥5)高频或微波干燥6)太阳能干燥7)热压干燥家具制造工艺学第19页ManufacturingTechnologyofFurniture名称工作原理蒸汽干燥介质：蒸汽，与窑内空气进行热量交换，通过循环风机，使窑内空气产生对流，将热量传递给木材，并带走木材蒸发出来的水分，并吸入干空气，周而复始，从而达到木材干燥炉气干燥介质：炉气，通过烟道给木材加热，达到木材干燥真空干燥真空泵，降低窑内空气气压和木材内部水分沸点，使木材内部水分从内部向外部移动，达到木材干燥除湿干燥除湿机，水蒸汽冷凝成水排出，冷凝时散发的热量及干空气重新被送入窑内，周而复始，达到木材干燥太阳能干燥集热器将太阳能转化为热能，以对流方式给木材加热微波干燥高频干燥微波或高频电磁场，由于介电质的损耗，使木材内部加热，使水分汽化蒸发而干燥红外线干燥木材吸收红外线，使水分子运动加剧，温度迅速升高，引起水分蒸发第20页家具制造工艺学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：喷蒸处理家具制造工艺学第21页ManufacturingTechnologyofFurniture4.1.3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第22页家具制造工艺学4.2.1锯材配料工艺4.2.2合理确定加工余量4.2.3配料设备家具制造工艺学第23页ManufacturingTechnologyofFurniture4.2.1锯材配料工艺概念：配料(下料)：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。家具制造工艺学第24页ManufacturingTechnologyofFurniture1.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①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。家具制造工艺学第25页ManufacturingTechnologyofFurniture②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。③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④按锯材规格与加工零件的规格相匹配的原则进行选料。⑤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。家具制造工艺学第26页ManufacturingTechnologyofFurniture⑥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①选用短材、低价材。②在选料的先后顺序上，先大料，后小料；先弯料，后直料；先表面用料，再内部用料，后暗处用料。③优材不劣用，大材不小用，长材不短用。④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。家具制造工艺学第27页ManufacturingTechnologyofFurniture2.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①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。②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。家具制造工艺学第28页ManufacturingTechnologyofFurniture(2)配料工艺①先横截后纵解配料工艺②先纵解后横截配料工艺纵解毛料板材选料横截短料横截毛料板材选料纵解窄料家具制造工艺学第29页ManufacturingTechnologyofFurniture③先划线后锯截(解)配料工艺毛料板材选料划线锯解纵解横截毛料横截纵解毛料沿曲线锯制加工毛料板材选料划线平行划线交叉划线家具制造工艺学第30页ManufacturingTechnologyofFurniture④先粗刨后锯截(解)配料工艺⑤先胶合后锯截(解)配料工艺划线锯解毛料板材选料粗刨板材选料一面粗刨两面粗刨纵解横截毛料划线横截纵解毛料划线锯解毛料板材选料粗刨胶合家具制造工艺学第31页ManufacturingTechnologyofFurniture窄板胶拼后再配制毛料样模锯条板材家具制造工艺学第32页ManufacturingTechnologyofFurniture3.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原木锯材毛料净料60%-70%60%-70%80%-90%家具制造工艺学第33页ManufacturingTechnologyofFurniture4.2.2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%家具制造工艺学第34页ManufacturingTechnologyofFurniture2.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象。家具制造工艺学第35页ManufacturingTechnologyofFurniture(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Z=∑Zni=1n家具制造工艺学第36页ManufacturingTechnologyofFurniture部件厚度上的加工余量部件周边上的加工余量家具制造工艺学第37页ManufacturingTechnologyofFurniture3.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、夹具等工艺系统家具制造