第七章弯曲零部件加工

第七章弯曲零部件加工（6学时）本章内容：第一节实木方材弯曲原理第二节实木方材弯曲（重点）第三节薄板胶合弯曲（重点）第四节锯口—弯曲胶合第五节“V”型槽折叠成型第六节人造板弯曲熟悉弯曲零部件的制造方法；掌握实木方材弯曲的原理、工艺及影响实木方材弯曲质量的因素；掌握薄板胶合弯曲的工艺、设备及影响薄板胶合弯曲质量的因素。托耐特曲木椅加工方法锯制加工：用细木工带锯机锯割成曲线形毛料，再经铣削而成。弯曲成型加工：是用加压的方法把方材、薄木（单板）、碎料制成各种曲线型的零部件。①方材弯曲②薄板胶合弯曲③方材—锯口弯曲④人造板弯曲⑤碎料模压成型⑥V形槽折叠成型第一节实木方材弯曲原理方材软化处理之后弯曲成型。与锯制相比，工艺简单，节省木材，质量好。缺点是用材严格，易出废品。一、方材弯曲时应力应变情况1.应力分布：方材弯曲时逐渐形成凹凸两面，产生应力。①凸面——产生拉伸应力②凹面——产生压缩应力③中间层——不受拉伸也不受压缩。这一层叫中性层，但受的剪切力最大。r2.相对拉伸形变拉伸面伸长为L+△L，压缩面变为L-△L，中性层长度仍为L。拉伸面长度为：相对拉伸形变为：一般用表示弯曲性能，则：以凹面半径计算的弯曲性能为：180/RLLLhRL180/)2/(1180/)2/(hLRhLL2//Rh)1/(2/2/11rhRh1L第一节方材弯曲原理二、弯曲性能同样厚度的方材，能弯曲的曲率半径越小，说明其弯曲性能越好。1.弯曲性能与形变的关系：形变大，弯曲性能好。2.拉压应力与形变的关系：应力与应变处理前（气干材）处理后顺纹拉伸应力1400与处理前差不多顺纹拉伸形变0.75%-1.0%1%-2%顺纹压缩应力300-500与处理前差不多顺纹压缩形变1%-2%（针、软阔）5%-7%2%-3%（阔）25%-35%RhllRh221122第一节方材弯曲原理气干材软化处理后：加金属夹板后，弯曲性能为：式中r为弯曲样模曲率半径501~671)%1~75.0(221Rh)%2~5.1(1251~331Rh2211rh第一节方材弯曲原理采用金属夹板使中性层外移。方材弯曲的形变不变，外层应力减小。如中性层移到方材与金属夹板分界处，则：方材的压缩应力钢带的拉伸应力常用金属夹板的厚度为0.2-2.5mm01hs12（柞木）12第二节实木方材弯曲一、实木方材弯曲工艺主要工序包括选料、毛料加工、软化处理、加压弯曲、干燥定型、最后加工。（一）毛料的准备1.挑选①树种：根据零件厚度和弯曲形状的曲率半径以及纹理、色泽等选择树种。硬阔叶材易弯曲。榆木（1/2）、水曲柳（1/2）、柞木（1/2.5）②材质：不允许有节子、腐朽、虫眼、夹皮等，纹理要通直，斜度≯10°，在中性层附近允许有一些小缺陷存在。③含水率：过低过高都不行。一般不进行软化处理的弯曲毛料W=10-15%；蒸煮软化处理的为25-30%；高频加热软化处理的要大于20%，处理后为10-12%。2.加工：刨光和截断（剔除缺陷；贴紧金属带和模具；简化弯曲后的加工）①刨光方材表面，横截成一定的长度。②弯曲形状不对称的零件,弯曲前要在弯曲部位中心位置划线，以便对准样模中心。③留有适当的加工余量。④弯曲零件厚度大于宽度时，应取倍数毛料，使惯性矩减小，便于弯曲。第二节实木方材弯曲（二）软化处理1.目的：2.方法⑴水热处理法①蒸煮法：用饱和蒸汽蒸煮，加热时间与温度、厚度、树种有关。（表7-3）②水煮法：放在开水里煮。使含水率增大，干燥定型时间长，废品率增高，一般不使用。⑵高频加热处理是把毛料放在高频电场内两个极板间。加热快而均匀，软化周期短，木材越厚该优点越明显。第二节实木方材弯曲方法项目蒸煮水煮微波加热条件饱和蒸汽热水微波处理工艺条件蒸汽压力：0.02-0.05Mpa蒸汽温度：100-1400C90-950C2450±50MHz设备和设施蒸煮罐水煮池微波发生器特点和应用效果好、速度较快、均匀性差.效果较好、软化速度慢、均匀效果好、速度快、软化均匀、未来发展⑶化学药剂软化处理①氨塑化处理a.无水液态氨：效果最好，弯曲后定型性能好。无水液态氨处理气干或绝干木材几十分钟到几小时（-33℃）—取出升到室温—弯曲—放置使氨全部蒸发，固定变形。特点：弯曲的曲率半径小，几乎能适用于所有的木材，弯曲所需的力矩较小，木材破损率低，弯曲件在水分作用下几乎没有回弹。b.气态氨：在常温下进行，木材含水率10-20%左右。d.氨水：在常温常压下进行浸泡（25%的氨水），10天左右。第二节实木方材弯曲②尿素软化处理：木材浸泡在40%-50%的尿素水溶液中（25mm厚，25天左右），再干燥到20%-30%，再加热至100-150℃，进行加压弯曲。③碱塑化处理：将木材放在10%-15%的NaOH或KOH溶液中，浸泡一段时间即软化，再用清水水洗，即可自由弯曲。软化效果好，但易产生木材颜色变色和塌陷等缺陷。可用双氧水漂白。（4）蒸汽软化与压缩处理法：毛料蒸汽加热软化——顺纤维方向压缩到原有长度的80%(解除压力后压缩率为5%)——热态或冷态条件下弯曲—样模上干燥定型和冷却。（三）加压弯曲方式：1.用金属夹板和端面档块（手工、机械）2.不用金属夹板：曲率半径大，厚度小的零件。⑴手工弯曲：手工弯曲夹具特点：设备简单，操作方便，当加工零件数量少时采用。⑵机械弯曲①“U”形曲木机：用于弯曲各种不封闭的曲线形零件。第二节实木方材弯曲拉杆②环形曲木机：可用于封闭形零件的弯曲。③多层曲木压机：弯曲曲率半径大的零部件。（四）干燥定型：需要在弯曲形状下干燥到含水率10%左右。常用的定型方式：①自然干燥定型：弯曲好的毛料连同金属夹板和模具②干燥窑干燥定型：温度60-70℃，15-40小时，干后陈放两昼夜。可降低损耗，但需一定量的金属带和模具。③高频干燥定型：速度快、生产周期短、节约钢带与模具、定型的弯曲木质量较稳定，含水率较均匀。④微波干燥定型⑤热模干燥定型：第二节实木方材弯曲方材弯曲工艺二、影响方材弯曲质量的因素实木方材弯曲零部件发生的质量问题主要有压缩面或拉伸面的破坏和弯曲形状的变形等.1.含水率：25%-30%时，压缩阻力最小，变形最大。2.木材缺陷：对节子等缺陷严格控制。尤其拉伸面3.木材温度：控制好蒸煮温度和时间4.弯曲工艺：弯曲速度,以每秒35。-60。较为适宜；端面挡块的压力：要适中20-30kg/cm3；薄宽好弯曲且稳定，厚窄的料几块放在一起弯曲。最好采用压缩加压弯曲。在毛料拉伸面施加压力，使凸面纤维产生横向压缩。第二节实木方材弯曲5.年轮方向：①年轮方向与弯曲面平行：弯曲应力由几个年轮共同承担,稳定性好,不易破坏，但横向压缩难。②年轮方向与弯曲面垂直：由几个年轮分别承担拉伸和压缩应力,中性层的年轮在剪切力的作用下,容易产生滑移.横向压缩容易。③年轮方向与弯曲面成一定角度：对弯曲和横向压缩都有利。三、弯曲零件加工表面只需砂磨修整。其他加工与方材零件的加工相同。第二节实木方材弯曲第三节薄板胶合弯曲一、优缺点优点：1.可以制成曲率半径小，形状复杂的零部件。一般不进行软化处理。2.薄板胶合弯曲件的形状可以根据需要，设计成多种多样的形状。3.能节约木材提高木材利用率。材质要求不像方材弯曲严格，不留厚度余量，废品损失少。4.工艺过程简单，工时消耗少。不软化、不切削加工、不涂饰（用装饰材料作面层）5.胶合成型部件形状、尺寸稳定，具有足够的强度。6.弯曲件造型美观，线条流畅优美，具有特殊的艺术美。7.用弯曲胶合件可制成拆装式产品。缺点：1.需要大量的胶粘剂2.需大量单板，需设备3.弯曲件侧边有胶缝，影响涂饰，但有时可起装饰作用。二、胶合弯曲工艺薄板胶合弯曲工艺过程包括以下几个部分：薄木准备—涂胶配坯—弯曲胶合成型—弯曲部件陈放—最后加工（一）薄木准备1.选料：单板、薄木、锯制薄板、竹片、胶合板、纤维板等。树种：凡是胶合板用材均可用来制造弯曲胶合件。根据制品的使用场合、形状、尺寸等来确定。第四节薄板胶合弯曲目前国外多用山毛榉、橡木、桦木等；国内主要采用水曲柳、柳桉、桦木、榉木、椴木、柞木、落叶松等。搭配：表芯层的树种可以相同，也可以不同。表层—刨制薄木或其他装饰材料。芯层—普通旋切单板，树种不限。2.薄板制作：厚度根据弯曲部件的形状、尺寸、弯曲半径和方向来确定。薄板厚度一般不大于5mm。旋切单板厚度为1-3mm，刨切薄木的厚度为0.3-1mm。建筑构件可达5mm。薄板胶合弯曲工艺对于一定厚度的薄板，其最小的弯曲半径可以计算：桦木弯曲时最大相对顺纹拉伸形变ε1=1%，顺纹压缩形变ε2=1.5%，含水率8-12%，弯曲单板厚度与最小弯曲半径的值（单位mm）s0.811.21.522.53r31.639.447.359.178.898.2118.2（3)单板干燥：含水率一般为6-12%，最大不超过14%。)/()1(sr211(2)加工:加工成要求的长、宽、厚。①厚度：一般不加工，锯制薄木要刨光或用刨削锯片加工。②长度、宽度的加工：按弯曲件尺寸定，窄零件可取倍数毛料。芯板用碎单板时在厚度上不得超过26%。（二）涂胶配坯1.涂胶：辊筒式涂胶机，普遍使用脲胶。涂胶量100-130g/m2(单面）2.配坯：薄板层数根据单板厚度、弯曲件厚度以及胶合弯曲中的压缩率（8-30%）来确定。薄板胶合弯曲工艺3.单板纹理方向的配置方式：与弯曲件的形状尺寸和受力方向有关。厚度一致的板坯厚度不一致的板坯（可用不同厚度尺寸的薄板配置）①平行配置：各层单板纤维方向一致。用于顺纤维方向受力的部件，桌腿、椅腿等。②交叉配置：相邻层单板纹理方向垂直。垂直板面受力的部件，椅座面、椅背等。③混合配置：用在形状复杂的部件。椅背-椅座-椅腿，既有交叉又有平行。薄板胶合弯曲工艺弯曲件的厚度：家具的弯曲骨架部件，通常厚度为：22mm、24mm、25mm、26mm、28mm、30mm等；起支撑作用的部件厚度为9mm、10mm、12mm、15mm等。配坯时，单板背面最好处于凸面方向，正面处于凹面位置，弯曲性能好。4.陈化：有闭合和开放两种。通常采用组坯闭合陈化，时间约为5-15min。（三）弯曲胶压成型胶合弯曲件有：“U”型、“L”型、环形、梯形等；单方向弯曲或多方向弯曲；厚度一致或厚度不一致。形状不同所用胶合弯曲设备不同。常用的加压方式：模具、压机其他加压方式：包括手工或特殊的加压弯曲胶合方法。模具：一对硬模加压或一个硬模和一个软模加压。根据部件形状不同有整体模具加压和分段模具加压之分。薄板胶合弯曲工艺1.用一对硬模胶合弯曲①构造：金属、木材、木质材料，电工绝缘工程塑料、水泥制作。一个阳模，一个阴模。加压方式：螺旋、压缩空气或液压等方式加压。②特点：优点：结构简单，加压方便，使用可靠寿命长、便于采用各种加热方式缩短加压时间和提高压机生产率。缺点：加压不均匀，压力作用方向与受压表面不垂直，加压弯曲过程中压模各部位间的间隙不等。薄板胶合弯曲工艺(a)当单板板坯厚度均匀并与设计值相同，弯曲件的厚度能保证全面均匀。(b)当板坯厚度比设计值薄时，弯曲胶合件的中间部分薄（中间过压）、两端部分厚。(c)当板坯厚度比设计值厚时，弯曲胶合件的中间部分厚，两端部分薄（两端过压）③代替硬模的方法a.半圆形—用金属带代替阴模或用软模胶合弯曲。压力较均匀，只是在靠近螺栓处压力稍大一点，要用柔软而光滑的金属钢带。b.“U”型—用分段加压设备阳模仍是整体式的，阴模由底板、右压板和左压板三部分组成。胶合U型或梯形部件。采用硬模加压时，板坯表面上的单位压力为0.7-7MPa，压力大小与薄板树种、薄板厚度、部件形状和部件厚度等有关系。薄板胶合弯曲工艺分段加压设备2.用软摸胶合弯曲：用于大部件、形状复杂的部件用橡皮带、橡皮管、橡胶、帆布等制成一个软模代替一个硬模，另一个仍用硬模。薄板胶合弯曲工艺3.封闭形部件的胶合弯曲弯曲角度大360。，除用分段加压外，可用下列几种方法：①用压模内外加压弯曲薄板胶合弯曲工艺②连续卷缠法弯曲薄板胶合弯曲工艺