01家具制造工艺基础

第1章家具制造工艺基础•1加工基准•2加工精度•3表面粗糙度•4加工余量•5生产过程及工艺过程•6制造工艺构成要素1.加工基准1.1工作的定位与夹紧一．定位：在进行切削加工的时候，必须先把工件放在设备或夹具上，使它和刃具之间具有一个正确的相对位置，这种相对位置就叫定位。二．夹紧：工件在定位后，还不能承受加工时的切削力，为了使它在加工过程中保持正确的位置，还需将其按要求在规定方向上固定，这种固定就叫夹紧。三．定基准：从定位到夹紧的整个过程即为定基准。1.2基准的概念一、工件的加工方式：定位式加工、通过式加工、定位通过式加工二、基准的定义：测量、加工定位及装配的点、线、面称为基准。基准工艺基准设计基准测量基准装配基准定位基准粗基准精基准辅助基准1.3基准的分类：设计基准•在设计中用来决定产品中零、部件自身几何形状或零、部件之间相对位置的点、线面，称为设计基准。系指零、部件在测量切削加工或装配时利用某些点、线、面作为测量、定位、装配的基准，这些点、线、面称为工艺基准。分别将它们称为测量基准、定位基准、装配基准三种。工艺基准–测量基准•用来检测已加工好的零、部件的几何形状、尺寸精度的点、线、面。–定位基准•工件在机床上或决夹具上定位时，用来确定加工表面与刀具之间相对位置的点、线、面称为定位基准。（孔深及边厚）–装配基准•装配时，用来确定零、部件之间相对位置的点、线、面，称为装配基准。1.4粗基准与精基准•定位基准又可以分为粗基准、精基准、辅助基准三种。•Ａ）粗基准•凡用未经过加工或加工不精确的表面作为定位基准的，称为粗基准。如对毛边板进行截断，都是用的粗基准定位。纵解毛边板，锯掉毛边时也是采用粗基准。•Ｂ）精基准•凡是用经过精确切削加工的面作为基准，则称为精基准。如在已加工出榫头的工件上加工榫眼时，采用榫肩作基准，则称为精基准。•Ｃ）辅肋基准•在加工零、部件时，只是暂时用来确定零、部件加工位置的面，称为辅助基准。1.5定位基准确定的原则•在保证加工精度的条件下，应尽量减少基准的数量。基准越少，调机越方便，加工越方便。•尽可能选择较长、较宽的面作为基准，以保证加工时工作的稳定性。•尽可能选用平面作为基准面，如果是异型部件，可人为创造一个虚拟的平面。•如果是弯曲零件，应选择凹面作为基准面，并采用多个基准点作为基准。•尽量采用精基准，粗基准只是在粗加工中没有已加工表面时才允许使用。•应按照“基准重合”的原则，尽可能选择设计基准作为工艺基准，避免产生基准误差。•在多次定位加工时，应遵循“统一基准”的原则，尽可能选用同一定位基准加工各个表面，以减少加工误差和保证各表面间的位置精度。•定位基准的选择应便于工作的安装和加工。1.6常见设备的定位基准定位基准情况机床或加工方式举例用一个面作为基准，又对它进行加工平刨、圆锯机开槽、立轴机开槽用一个面作为基准，加工其相对面压刨、上轴镂铣机、宽带砂光机用一个面作为基准，加工其相邻面四面刨、下轴铣床或下轴镂铣机、封边机用两个相邻面作为基准，加工其余面带锯或圆锯机剖料、双端锯、往复锯用三个面作为基准，进行固定加工钻床、制榫机、推台锯、CNC1.7常见零部件的定位基准锯片夹紧力F基准面基准边基准点工件基准边基准点锯片辅助基准边基准点辅助基准点锯片锯片工件基准边直线零件异型零件圆弧零件不规则弯曲零件2.加工精度及影响因素工件经切削加工后，所获得的实际尺寸和形状跟设计图纸所确定的尺寸和形状相符合的程度称为加工精度。二者之间的差距越小，加工精度就越高；反之加工精度就低。•2.1加工误差系统性误差系指误差的变化是有规律性的或变化很小。产生的原因主要是机床自身的制造精度与安装精度、刀具的制造精度、磨损调整误差、夹具的制造精度及安装误差等因素。随机性误差系指误差的变化是无规律的，偶然性增加或减少。是由于偶然原因产生的，如原材料的性能（硬度、湿度、应力、节子等）变化；人为因素（操作违规、手工进料速度不一致等）引起的。2.2影响精度的主要因素1.机床的制造及安装精度2.刀具的制造精度与安装精度及磨损程度的影响3.夹具的制造精度与安装精度4.工艺系统弹性变形引起误差5.量具制造精度与测量误差6.机床调整误差7.零件基准误差8.工件材料性质不同引起的误差2.3加工精度与互换性互换性概述互换性的依据及实现条件•（1）设计方面要求零部件规格及公差要一致：–产品及零部件设计时考虑标准化、系列化的要求，相应的零件规格或接口设计一致；–结构设计中标出的技术要求与生产中可能达到的要求一致。–采用合理的公差与配合制。•（2）生产方面要求各个零部件的加工精度要一致：–设备的精度，刃具、夹具、模具等精度要一致；–检验方法要合理，检验工具要一致；–生产工人能熟练的操作设备，生产工艺尽可能一致。•（3）避免材料变异带来的影响，原材料的含水率及尺寸应保持相对稳定。3.加工表面粗糙度•产品表面粗糙度是指产品表面粗糙不平的程度，直接影响产品质量与美观性3.1表面粗糙度表现形式①、锯痕与波纹②、弹性回复不平度③、破坏性不平度④、木毛与毛刺造成不平度⑤、木材结构3.2表面光洁度对产品质量的影响•影响产品加工精度产品表面光洁度愈高，测量尺寸的精确度也就愈高，能反映真实的加工精度。•影响产品胶合强度木材零件表面的光洁度愈高，则彼此胶合的强度也就愈大，反之就愈低。•影响涂饰质量木材表面愈光洁，木纹愈清晰，着色就愈均匀，涂膜附着力就愈强，其涂饰质量就愈好。•影响制品外观美制品表面愈光洁，就愈美观，有精致光滑之感。3.3影响表面光洁度的主要因素•切削用量的大小，它涉及到切削速度、进料速度、吃刀量（切削层的厚度）。•切削刃具，它涉及到刃具的几何参数、刃具的制造精度、刃具工作面表面光洁度以及刃具的刃磨方法和刃具的磨损情况。•由生产设备、零部件、夹具、模具和刃具组成的工艺系统的刚度及稳定性。•原材料的物理力学性质，这主要是指原材料的硬度、密度、弹性、含水率等方面。•切削方向：横向纹理还是纵向纹理的切削，在纵向切削时，还要考虑是顺纹理切削和逆纹理切削。•除尘系统的除尘效果是否理想，是否锯屑或刨花残留在零部件的加工表面。•加工余量的变化时，使刃具对木材的切削力发生一定的变化。•对同样的结构，采用不同的加工方法和使用不同刀具所得到的表面粗糙度效果是不一样的。•其它偶然性因素；如调刀、刀头松动等等。3.4提高表面光洁度的措施•根据加工对象惹关技术或质量标准要求，选择适当的加工机床类型。•在允许的，适当增大切削圆直径，提高转速，增加刀片娄和降低进给速度。•选择合理的切削方向，要顺纹理切削，避免逆纹切削。•根据材质和加工余时的大小，适当调整切削量（吃刀量和进料速度）。•刀具要保持锋利，及时更换或修整磨损的刀具，刀具刃磨与安装要符合技术要求，保证质量。4.加工余量•数量余量及尺寸余量•4.1加工余量的类别加工余量工序余量干缩余量总加工余量零件加工余量修整干缩余量部件加工余量正余量和负余量4.2加工余量的设定原则•从材料利用的角度来说，加工余量要求越小越好，否则会导致原材料的浪费。•若加工余量过小，分到每个工序的加工余量就比较少，被加工工件的规格尺寸及表面粗糙度不容易达到要求，因此易出现废品或残次品，同时加工过程中对设备及操作技能要求也会有所提高，降低了生产效率。余量木材损失（%）余量损失总损失报废损失4.3加工余量的确定因素•毛料尺寸及尺寸误差：零件规格与毛料规格之间不匹配会增加加工余量，毛料本身的尺寸误差及表面粗糙也会导致加工余量的增加。•原材料变形：若锯材本身的弯翘变形以及锯开后零部件变形，必然要增加加工余量，才可能得得到所需规格的零件。•零件表面粗糙度要求：零件加工要求零件的表面粗糙度合乎要求，通常表面粗糙度要求越高，对加工余量的要求也越高。•零部件的形状：通常直型方料的余量可少些，弯曲零件或有刀型的零件要求加工余量要适当放大。•由于模具和夹具的结构、精度及安装基准的选择等诸多因素也会影响加工质量，所以应在加工余量中给予考虑。•各类设备和刀具，对木材加工所要求的余量各不相同，因而零部件余量的确定要考虑该零部件的加工工序及所使用的设备和刀具。4.4常见木工设备的切削量设备切削量（mm）备注设备切削量备注带锯3.0立轴3.0裁板机4.0平刨0.5多片纵锯机3.0压刨1.0车床直径+3.0榫头机5.0薄片裁切机1.0四面刨5.0两面薄片封边-1.0直线砂光机0.5双端锯1015-20方料拼板料NC镂铣3.05.0实木板材4.5常见部件加工余量的经验值材料类别加工形式加工余量备注薄片或纸面薄片长L+20mm；宽W+20mm素面薄片底薄片长L+20mm；宽W+20mm素面薄片拼花块或弯形长L+15~25mm；宽W+15~25mm根据尺寸大小确定拼花边条或素花块长L+10mm；宽W+10mm拼花薄片封边条长L+50-100mm；宽W+3-6mm长封边取大值板料贴面心板长L+10mm；宽W+10mm素板长L+5mm；宽W+5mm不加余量后续要成型加工后续不加工曲木薄板长L+25mm；宽W+10mm长L+50mm；宽W+20mm简单或一次曲面复杂或二次曲面实木一般零部件（方料）长L+20mm；宽W+5mm；厚D+5mm长L+10mm；宽W+3mm；厚D+3mm长零件短零件单个拼板零部件长L+30mm；宽W+7mm拼板上的每个部件均需加余量堆叠拼板（套裁）长L+50mm；宽W+20mm另加每条锯路10-15mm根据弯曲程度不同，确定合理锯路连接木等零件不加余量5.加工工艺过程5.1生产过程是指将原材料加工成产品的一系列相互联系的劳动过程的总和。主要包括以下几方面：1)生产准备过程：a.原材料的采购、运输及保管；b.生产设备维修与革新（改造）；c.向生产岗位供应原、辅材料。2)加工工艺过程：直接将原材加工成产品的全过程，是生产过程的主要部分3)生产组织管理过程：a、生产计划、调度、行政组织领导；b、产品检验、入库、销售；c、工技术培训及思想政治工作。4)车间生产工艺过程：a、配料车间生产过程；b、零件切削加工车间生产过程；c、板式部件制造车间生产过程；；d、弯曲件制造车间生产过程；；e、薄木拼花车间生产过程；f、半成品（木工白坯）装配车间生产过程；g、涂饰车间生产过程；h、总装配车间生产过程等。说明：一件产品可分为若干厂的生产过程（2）加工工艺过程的组成加工工艺过程由一系列工序组成。产品是由原材料依次通过各道工序加工而成。每一个零、部件都要经过若干工序加工而成。而整个家具加工工艺过程包括备料、零部件净料加工、装配、涂饰的工艺过程。5.2加工工艺过程（1）概念：这是生产过程的基础部分，是指用各种机械设备、工具、刃具直接改变原材料的尺寸、形状、色彩等理化性能，使之成为合格产品的一系列加工过程的总和。5.3工序是加工工艺过程中的基本组成单位。它是指一个（或几个）工人，在一个工作位置上所完成的加工工艺过程中的某一部分工作，是生产计划中的基本单元。工序的表示方法：设备或工位工序名称或工序名称（设备）产品零件图示例30014040642012620454-Φ12x10.54-Φ6x201-Φx10.5部件成品工作台检验万能圆能圆拉槽多排钻钻孔直线线封边封边电子开料锯裁板饰面人造板饰面人造板裁板（电子开料锯）封边（直线封边机）钻孔（多排钻）拉槽（万能圆锯机）检验（工作台）成品序号工序名称工作位置备注１板材截断横截圆锯２板材纵解细木工带锯先划线３加工基准面平刨床４加工相对面压刨床５加工曲面立式铣床６加工榫头开榫机７加工榫眼榫眼机８平面修整光刨机可砂光９曲面修整立式砂光机工艺流程表：工艺流程图：锯材纵剖单片锯横截高速截断锯平刨平刨床压刨压刨床铣齿自动铣齿机接长自动接长机刨光四面刨拼板高频拼板机弯曲成型细木工带锯铣型立轴/镂铣机精截精密推台锯开榫或钻孔制榫机及钻床零部件砂光振荡砂光机产品组装各类组装工具产品涂装喷涂工具检验包装工艺路线图：5.4工序的集中与分化（1）工序分化a、概念：就是把包含工作量大的复杂工序，分化为一系列较小的仅有一个工步的简单工序。如把四面刨工序分化为平刨、压刨、