木材加工工艺学讲稿

西南林业大学《木材加工工艺学》讲稿材料工程学院木材加工工艺学讲稿第1次课第一篇木制品生产工艺，第一章绪论课程主要内容：1、木制品结构2、木制品设计3、加工基础理论4、方材零部件加工5、板式零部件加工6、胶合工艺7、弯曲成型零部件加工8、装配工艺9、涂饰工艺10、木制品工艺设计11、制材技术简介课程安排：讲授，实验与实习1绪论1．1家具及家具分类1．1．1家具的定义广义：指供人类维持正常生活，从事生产实践和开展社会活动必不可少的一类器具．狭义：指供人们坐卧躺或支撑于储存物品的一类器具或设备。1．1．2家具的分类1．1．2．1按基本功能分(1)支承类、(2)贮存类、(3)凭倚类、1.1.2.2按基本型分（1）椅凳类（2）沙发类（3）桌椅类（4）橱柜类（5）床榻类（6）床垫类（7）其他类1.1.2.3按使用场合分（1）民用家具（2）办公家具（3）宾馆家具（4）学校家具（5）医疗家具（6）商业家具（7）影剧院家具（8）交通家具1.1.2.4按结构特征分（1）按结构方式分1固定式家具2拆装式家具3折叠式家具（2）按结构类型分1框式家具2板式家具3曲木式家具4车木式家具（3）按结构构成分1组合式家具2套装式家具1.1.2.5按时代风格分（1）西方古典家具（2）中国传统家具（3）现代家具1.1.2.6按设置形式分（1）自由式（移动式）家具（2）嵌固式（3）悬挂式1.1.2.7按材料种类分（1）木质家具（2）金属家具（3）软体家具（4）竹藤家具（5）塑料家具（6）玻璃家具（7）石材家具（8）其他材料家具1.2木质家具生产概述1.2.1木质家具制造工艺凡是使用各种工具或机械设备对木材或木质材料等进行加工或处理，使之在几何形状、规格尺寸和物理性能等方面发生变化而成为家具零部件或组装成家具产品的全部加工方法和操作技术，称为木质家具制造工艺。1.2.2木质家具生产工艺学木质家具生产工艺学是以木质家具等为主要研究对象，以“材料——结构——工艺（设备）——装饰——装配”为主要研究路线，科学系统的阐述木制家具生产工艺过程的基本原理、典型工艺及质量保证措施和研究木制家具生产中有关工艺问题的一门专业课。1.2.3木质家具生产特点（1）原料（2）产品（3）生产工艺（4）生产方式1.3家具工业发展概况1.3.1国内木制品1、起源2、中国近代家具（100年）3、中国现代家具（1980年至今），起步较晚，但爆发力很大，主要表现在；（1）80年代初，随着深圳最早的家具合资企业的建立----新款式、新材料（贴面刨花板）、新结构（32毫米系统），进口设备、新工艺、有效的管理机制。（2）80年代中期引进了200多条生产线---中国家具带来了生机。家具工业已初具规模----在近10来（3）在引进、消化、吸收和创新的前提下，中国已初步形成了自己的家具工业体系。（4）南方及沿海地区的家具工业迅速发展，促进中国家具市场正向“大流通”、“大贸易”、“大市场”过渡，90年代家具大举北上。4、总体形势（1）木制品和家具企业数量8万多家,其中：乡镇及私营企业超过80%，其余为三资和外资企业大型企业仅占20%,小型企业占80%（2）存在的问题部门、系统和地区间发展不平衡新产品开发投入不足，品种、款式单调陈旧、模仿严重工艺技术落后、质量意识差，产品质量良莠不齐。工程技术人员比重小、素质底，工业化生产水平底木材资源严重短缺，五金配件和辅助材料档次底、不配套管理水平底、市场意识和开放意识差，市场竞争缺乏规范（2）面临的挑战金融危机人民币不贬值，有利于进口，不利于出口原材料价格特别高，我们成本太高家具工业看是有利于进口，不利于出口5、工艺性、功能性、艺术性、经济性差距较大家具作为一种工业产品，不是纯粹的艺术品，因此它具备四大特性。（用品、实用性、功能美）功能性回收性（废品）（艺术品、艺术美）艺术性家生态性（自然用品）（产品、工艺美）工艺性流行性（潮流产品）（商品）经济性具科学性四大特性在各种家具中都有体现，但程度不同，使家具在市场上呈现的档次及价位就各不相同。因此说四大特性是决定家具的档次、价位的重要条件。怎样来评价家具的好坏，在销售中怎样来阐述产品的优势呢？功能性、艺术性——家具的款式工艺性——家具的质量经济性——家具的价格1.3.2国外木制品和家具行业形势1、生产设备设备趋向高度机械化和自动化，高折旧期，一般为四到六年，设备向自动化方向迈进的速度越来越快，目的是减少不必要得人工。2、材料、标准化、材料、材料多样化----木材、金属、塑料。木材----多以人造板主。专业化协作的发展带动了标准化的进程。3、管理上管理经验丰富市场经济下的管理方式任人唯贤4、家具销售代理公司为主要销售渠道，自销产品为辅。1.3.3家具工业的发展趋势（1）家具生产方式趋于高度机械化、自动化和协作化（2）家具用材追求多样化、天然化和实木化（3）家具零部件采用标准化、规格化和拆装化（4）家具设计注重科学化、系统化和合理化（5）家具款式着眼自然化、个性化和高档化（6）家具产品力求绿色化、环保化和友好化（7）家具市场出现国际化、贸易化和信息化第2次课第一篇第二章材料第2章材料2.1木材2.1.1木材构造与组成2.1.1.1木材三切面（1）横切面（2）径切面（3）弦切面2.1.1.2木材构造2.1.1.3木材化学组成2.1.2木材特性2.1.2.1木材的基本性质（1）木材中的水分：①水分存在的状态，②木材含水率，③木材的吸湿性，④纤维饱和点，⑤平衡含水率，⑥木材含水率程度及利用上的意义（2）木材的密度2.1.2.2木材的优点（1）质轻强度高（2）容易加工（3）电声传导性小（4）天然色泽和美丽花纹（5）木质环境学特性2.1.2.3木材的缺点（1）吸湿性（胀缩性、干缩湿胀性）减少木材干缩湿胀性的途径有：控制含水率，降低吸湿率，采用径切板，机械抑制（2）异向性（各项异性）各个方向上木材性质上的差异：1木材力学强度是木材抵抗外部机械力作用的能力。2木材的干缩湿胀这一特性在其纵向、径向和弦向呈现出较大的差异。3木材中水分传导的纵横比值约为9.5~16.7，径弦比值约1.77。（3）变异性（4）天然缺陷（5）易受虫菌蛀蚀和燃烧2.1.3木材标准与分类2.1.3.1锯材（成材）标准与分类（1）锯材分类1按树种：可分为针叶材和阔叶材两大类。2按下锯法（年轮与材面夹角）3按断面位置4按断面形状5按断面尺寸（2）锯材标准2.1.3.2木材用量估算（1）概略计算法（2）精细计算法2.2人造板2.2.1胶合板胶合板是用三层或奇数多层的单板胶合而成。为了克服木材各向异性所带的不良影响，同时又能保持木材固有优点，经常采用相邻层单板间纤维方向互相垂直的制造方法，其层数多为3、5、7、9等，厚度为3、3.5、4、5、6mm等。。胶合板分类：Ⅰ类(NQF)：耐气候、耐沸水胶合板。采用酚醛树脂胶或相当性能的胶粘剂进行胶合制成的，具有耐久、耐煮沸或蒸汽处理和抗菌等性能，适合于室外使用。Ⅱ类(NS)：耐水胶合板。能在冷水浸渍，能经受短时间热水浸渍，并具有抗菌特性，但不耐煮沸。主要采用脲醛胶进行胶合。Ⅲ类(NC)：耐潮胶合板。能在短时间内冷水浸渍，适合于室内常态下使用。Ⅳ类(BNC)：不耐潮胶合板。室内常态下使用，具有一定的胶合强度。2.2.2刨花板刨花板的特点：⑴板材幅面各个方向的性质一致，结构比较均匀，且湿涨干缩比较小，遇水主要是在板材的厚度方向上膨胀；⑵对于连续法生产的刨花板可以根据需要进行截断；⑶刨花板可根据用途选择所需要的厚度规格，使用时厚度上不需要再加工，只能少量的砂光，否则影响板子的强度；⑷刨花板的握钉力与其容积重成正比。三层结构的刨花板，内层容积重小于表面的容积重，其握钉力也低于表层，所以垂直板面的握钉力高于平行板面的握钉力。⑸刨花板可直接使用不需干燥，在存贮时应放平，防止变形；⑹一般来说板子容积重与其强度成正比，与其制品的重量也成正比；⑺刨花板边缘暴露在空气中容易使边部刨花脱落、且边部吸湿产生膨胀，影响其质量，故应进行封边处理；⑻刨花板的表面贴面质量与其表面刨花的颗粒均匀程度有关。表面刨花细而均匀，易贴薄的装饰材料；⑼便于实现生产自动化、连续化。2.2.3纤维板中密度纤维板（MDF）的特点：1.中密度纤维板强度高，其抗弯强度为刨花板的2倍；2.表面平整光滑，无论是厚度方向上，还是宽度方向上都可以胶合和涂饰，且胶合后的加工性能较好。3.加工性能良好，如锯截、开槽、磨光、钻孔、涂饰等，类似天然木材。4.结构均匀致密，可以雕刻、镂铣。5.边部可以铣削，且不经过封边就可直接涂饰。6.可直接使用不需干燥，但存贮时应放平，防止变形。7.板材的性能与施胶量有关。2.3饰面材料2.3.1薄木和单板：被制成厚度为0.1~3mm的天然木材称为薄木。制造薄木的方法有3种。用锯割方法所得的薄木称为锯制薄木；用刨削方法得到的为刨制薄木；用旋切的方法得到的称为单板。人造薄木：单板经染色处理后，模仿天珍贵木材的纹理进行胶合，再刨切而成的装饰材料，一般采用深色涂饰来淡化人造的痕迹。2.3.2塑料薄膜它是一种压制而成的热塑性树脂膜。常用的有聚氯乙烯。近年来在聚氯乙烯薄膜的制造方面以及胶合技术方面都有较大进展，特别是无增塑剂聚氯乙烯薄膜的制造以凹版印刷，表面压纹等技术的应用，可得到色调柔和、立体感强的装饰表面。2.3.3装饰板(塑料贴面板、防火板)将几种特制的专用纸张分别浸渍改性的三聚氰胺树脂、酚醛树脂后，经过干燥叠在一起，用高温高压制而成一种热固性片材。①表面平滑光洁；②色泽鲜艳，花纹多样；③质地坚硬，具有较高的耐磨性，耐水性，耐热性；④化学稳定性好，对一般的酸、碱及酒精等溶液具有抗蚀能力。2.4集成材集成材是将去除缺陷后的小规格材或短料接长，按木材色调和纹理配板，经过胶拼而成的板材，可以指接也可以平接。国外将其作为建筑结构材，即用来代替大径级原木所制成的梁或其它结构用材。如果用于家具制造，其所采用的胶种和树种与用作建筑结构材有所不同。集成材基本上没有改变木材本来的结构，或者说集成材中天然木材结构仍然占据主导作用，因此集成材仍属于天然材料。其抗拉和抗压强度优于同规格的天然板材。通过选拼，集成材的均匀性和尺寸稳定性优于同规格的天然木材。集成材的加工生产实现了小材大用、劣材优用、狭材宽用、短材长用，大大地提高了木材利用率。2.5细木工板细木工板是由木芯与上下两面单板(上下各二层)胶合而成的夹心板。细木工板的木芯是由许多同厚度的木条按一定方向排列组合而成的。木芯通常是利用家具或其它产品加工的边脚余料作为原料，经过锯、刨、胶拼(或不胶拼)等加工，再在上下两面胶合两层单板，则为细木工板。细木工板的重量与拼板近似，它的特点是具有高的抗弯强度，板面平整，形状稳定，不变形，可以开榫、打眼，能适应各种接合方法，但制造较复杂。主要应用，如缝纫机台板，高级家具的柜门、旁板、抽屉面及室内装修等。2.6空心板空心板的种类较多，主要是中间的填充物不同：木条、蜂窝纸、波纹单板、方格状单板、竹圈等（图10-3）。由于空心板重量轻，节约木材，尺寸稳定性好，并具有一定的强度，可作为门扇、家具的柜门、面板、旁板和活动房屋板、墙壁板等。其缺点是表面抗压强度较低，常用于制作立面部件。2.7单板层积材（LVL）将较厚的单板接长，再纹理方向相同组坯后胶合而成的材料，其工艺类似于多层胶合板，所以又称平行胶合板。LVL要求所选单板质量较高。单板层积材可以作为家具用材，如桌子、椅子等，也可以作为建筑用的结构材，如楼梯、门、窗、屋梁等。LVL与锯材相比较所具有的优点：1.LVL可以利用小径级材、弯曲木、短材，出材率60~70%；2.可以通过合理的结构设计能降低缺陷对产品强度的影响；3.其质量稳定，尺寸规格等均匀一致，变异性小，其性能接近无节材；4可以实现连续化生产；5对于防腐、防虫、防火等改性处理，可以施加在胶粘剂中完成.6.可以按需要进行规格尺寸生产，一般是宽度为100~1200mm，长度为2400mm，厚度为19~75mm。2.8封边材料木制品生产过程中，主要是在家具或木门的生产中采用封边材料，主要的封边材料为PVC、A