木家具异型部件的加工工艺.doc

4.竹藤类的异型件弯曲4.1 竹类的异型件弯曲我国是世界上竹材资源最为丰富的国家之一，自古以来就被我们的祖先开发用于食、住、家具制品，直至今天开发出种类繁多的竹用制品。当今，随着人们生活水准的提高，居室家具的配置向实用型、环保型、装饰型发展越来越成为人们注重的目标，选用木质家具，曾使家具业一片红火，然而近年来由于森林资源日渐减少，竹质家具已重新露出头角，以竹代木。据有关竹质专家及家具制造业内人士介绍，竹质家具由于原料充足、低廉，再加上精心设计，在全球木材资源缺乏的前提下，它将成为未来家具的主力军。不久将会开辟出全竹家具的一片新天地。 竹家具的框架不仅体现家具的外观造型，而且还是主要受力部件，因此，框架结构的合理与否，直接影响到家具的外观造型与使用。框架结构形式有弯曲接合和直树接合两大类。4.1.1加热弯曲法 采用此法加工快捷、省时、省力，既可保持竹树的天然美，又能保持竹材的强度基本不变，所以竹家具框架多采用这种形式，特别适用于小径竹材的加工制作。但不宜用于大径竹树的弯曲加工，且容易烧坏竹段秆皮、影响美观。 加热的方法有多种，常用的是火烧加热法。为了避免竹段秆皮被烧黑损坏,一般不用有黑烟的燃料,多用炭火。温度一般控制在120左右，当秆皮上烤出发亮的水珠竹油时，再缓缓用力，将竹子弯曲成要求的曲度,然后用冷水或冷湿布擦弯曲部位促使其降温定型。工业化大批量生产时，可将竹子烤软后放人定型模具中，再降温定型。还可采用水蒸汽加热，先把竹子故人热容器中的机械模具中,再通入水蒸汽，使机械模具在高温下把竹段弯曲成预先设定的弧度，然后冷却定型。 为了减少弯曲过程中竹段因应力变化而产生破裂或变扁,可先打通竹段内部的节隔，装进热砂,将竹子缓缓弯曲成要求曲度,再冷却定型后倒出热砂。4.1.2 开凹槽弯曲法 此法多用于竹家具框架的腿脚的弯曲和水平框架的弯曲。加工过程相对复杂，而且在一定程度上影响竹段的受力强度多适用于大径竹树的弯曲。取一条待弯曲的竹段，根据不同的弯曲要求，计算出待开凹措的尺寸，划线定位，铣出凹槽，槽内要求平整，并削去内部竹黄。将凹槽部位加热弯曲，把预制的竹段或圆木棒填人凹槽夹紧冷却成型。若对水平构件进行弯曲时，要注意所有的凹槽口都应在节间位置上，并保持在一条纵线上，不得左右交错歪斜，否则将无法装配或者会使产品变形开裂，影响质量。 开凹槽弯曲的方式很多，根据不同的弯曲角度，分类归纳如下：(1) 并竹弯曲 如图4-1所示：被弯曲部件称为“箍”，被包部件称为“头”，并竹弯曲时，被弯曲部件的直径D大于头的半径的4/3倍，并竹弯曲有单头、双头和多头之分，它们的开科尺寸分别为(假设有n个箍)： 凹槽深度：D/2h3D/4 凹槽弧段半径：Rr=h 凹槽长度：L2r十2(n-1)r-2R(2) 方折弯曲方折弯曲全部只能用作单头方折弯曲的种类很多，若折成成品后为正三角形为三方折，为正六边形为六方折(如图4-2所示)，若折成某一角度。称为“。角折”(如图4-3所示)，后者的计算如下：凹槽长度：L2r-ar/180凹槽弧段半径：Rr凹槽深度：hr十rsin(a/2)折角：90+a/2三方折、四方折、五方折、六方折、八方折、十二方折、十八方折是最常用的几种方式，为了方便加工使用，特列表统计如下，以供参考(其详细尺寸如表4-1)表4-1 方折统计简表Tab. 4-1 square the fold statisticses Chiens form名称角度长度L角度高度h3方折605.23r1201.50r4方折904.71r1351.71r5方折1084.39r1441.81r6方折1204.17r1501.87r8方折1353.92r157.51.92r12方折1503.66r1651.97r19方折1603.49r1701.98r4.1.3 开三角榜弯曲法 在竹段弯曲部位的内方均匀的银三角形狗牙状槽口，在用火烤弯曲部位后，将竹段向内弯曲，冷却定型后即可。此法也是用于弯曲大径竹材，其不足也是竹段强度会受到破坏且加工复杂工艺要求高。开三角榜弯曲有正圆弯曲和角圆弯曲两种类型。(1)正圆弯曲 把竹段弯曲后形成正圆形(如图4-4所示)。比如：圆椅座板、圆桌面等构件，一般正圆弯曲构件多有外包边，其计算如下(总共开槽数为n个)： 外包边料长：L2R+接头长 外包边料净长：L净2R 开口深：D/2h3D/4 开口宽：d2h/n 开口间隔：j2r/n(2)角圆弯曲 将竹段弯曲后成某一角度(如图4-5所示)，角圆弯曲件常见产品有沙发扶手、四角茶几面外框框架，其计算如下(总共开指数为n个)： 弯曲部位长：PaR/180 开口深：D/wh3D/4 开口宽：dah/180n 开口间隔：lar180n用开三角榜弯曲法加工，划线时先划长度、后划节数、再划口距，同时榜口线要让开竹节，竹节也不能车得过平。一般一次划线难以成功，要反复划线c并且要求开口处加工光滑，没有倒刺丝皮。若开口过大，要准备竹片和胶水作加垫。4.2藤类的异型件弯曲 藤是椰子科植物，种类较多，其中产于印度尼西亚、菲律宾的藤质量为最好。云南、广东等地产的土厘藤、红藤、白藤等比进口藤差。藤茎利用时，般先加工成藤皮和藤芯，藤皮就是割取藤茎表皮有光泽的部分加工成薄薄的一层宽度为1-7mm，常用5-6mm。藤芯是藤茎去藤皮后剩下的部分，根据断面形状的不同，可分为圆芯(也称扁芯)、方芯、三角芯等数种。4.2.1藤的特点 藤的特点是在饱含水分时极为柔软，干燥后又特别坚韧，所以缠扎有力，富有弹性；皮质外表爽洁，耐水湿易干燥，色质自然，耐磨耐压。夏季清凉，冬寒不硬而经久耐用。藤皮可编织成丰富的图案；藤材经漂白处理色泽白净、光洁、美观。因此，藤构被广泛用于家具制作。在家具生产中，用藤大量缠绕家具骨架和编织藤面制成家具；藤也可编织成面用于椅坐面、靠面和床面等与木、金属、竹等结合使用，发挥各自材料的特长制成各种形式的家具。藤在竹家具中可作为辅助材料，用于骨架着力部位的缠扎及版面竹条的穿连。藤芯可用作家具的骨架，由于藤芯条易于弯曲，藤家具以线造型，线条优雅流畅，质感朴实无华，深受人们的青睬。4.2.2藤的种类 进口藤 进口藤是指从印尼、菲律宾等东南亚国家进口的藤材。通常纤维光滑细密、韧性强，富弹性、抗拉性高，长久使用不易脆断，质量最佳。按质量可分为精选最佳藤、一级藤、中档质量藤和统货四类，按品种可分为藤皮和藤芯两种。 国产藤 土厘藤产于我国云南、广东、广西。皮有细直纹，色白略黄，节较低且节距长。藤芯韧而不易折断，直径在15mm左右，品质好。 红周于产于广东、广西。色黄红，其中浅色者为佳。 白藤俗称黄藤，产于广东、广西、台湾、云南。色黄白，质韧而软、茎细长，达20m，有节，是藤家具的主要原料品种。 省藤产于广东，是大的藤本，茎长30m，直径可达3cm，韧性好。 大黄藤产于云南，色黄褐而光亮、中芯纤维粗而脆，节高又短，性硬。4.2.3工艺精巧 现代藤艺家具己跳出过去简陋、粗糙的框架，走上科学制作和艺术相结台的道路，工艺精巧，造型别致，色彩淡雅，又具有冬暖夏凉、透气舒适等特点。藤虽然是原来的藤，工艺却大大的改进了，经科学加工，藤条柔软坚韧而富有弹性；经科学的防腐处理，使藤制品更耐用了，并且制作是相当精致的，如藤艺的各种背椅扶手顶端镶边，或配以金属手柄，显得新颖洒脱。藤艺家具制作工艺主要以弯曲编织而成，多以“鼓”、“空”、“折”、“曲”和“弧”相结合，或以各种不同的编织手法技巧构成不同的花纹图案。它轻巧耐用、流线性强、舒适自然，结人们带来了清新的“绿色”风，让人心旷神怡。其清高淡雅之感更是其他材料的家具所无法相比的。5.碎料模压成型碎料模压成型工艺是将木质碎料混以合成树脂胶粘剂，加热加压，一次模压制成各种形状的部件或制品的工艺。用模压出的各种具有圆弧形、线型边缘的平面、曲面的部件，以及门扇、箱盒、腿架等立体部件，可构成模压家具。5.1 碎料模压成型具有以下几个特点（1) 能压成各种形状、尺寸的零部件，尺寸稳定不易变形。（2) 模压零部件的密度比天然木材大。（3) 同一模压零部件上，根据需要可以压成不同的厚度和密度，使在不同受力部位具有相应的强度、硬度以及其他的物理力学性能。但碎料模压成型板的密度分布不均匀，往往容易发生翘曲变形，在密度小的部位，板的强度也低，所以在生产中常用加肋的方法来增加某一部分的强度。（4) 模压时，可预留出孔槽或压入各种连接件，以便于和其他零件接合，组装成产品， 因此可以减少或者省掉成型加工和开槽钻孔等工序，从而缩短了生产周期。（5) 简化了零部件的机械加工工艺过程。（6) 可在模压的同时覆贴上饰面材料，减少了表面装饰的工作量，缩短生产周期。（7) 充分利用碎小材料，提高了木材利用率。5.2碎料模压成型工艺5.2.1碎料的准备在家具生产中，碎料模压成型所用的原材料的准备与刨花板生产中的刨花板制备工艺相似，可以用林区采伐的剩余物、小径木、木材加工剩余物、农业废弃物及竹材等作原材料，经过削片、刨片、打磨、筛选和干燥而成。同一树种的碎料或不同树种的碎料可以混合均匀后使用。针叶材碎料密度小，碎料所占体积大，压模深度要大一些。针叶材中所含树脂会渗到成品表面，造成脱膜困难。总之，在模具设计和使用过程中需要考虑原料的情况。碎料含水率一般要求在2 %66%之间。如碎料含水率过高，会使涂在碎料表面的胶合剂粘度迅速降低，胶合效果差，使模压部件或产品产生鼓包、变形等缺陷。5.2.2施胶模压成型中胶粘剂的选用与制品质量以及加工工艺都有密切的关系。室内使用的家具模压部件常用脲醛树脂胶；在较湿环境下使用的家具，应采用脲醛树脂和三聚氰胺树脂的混合胶液，配比为3：12：1；室外使用的家具模压件多数采用酚醛树脂胶或脲醛树脂胶加异氰酸酯的混合液，其混合比例为2.5：1。碎料中的含胶量对碎料的流动性、产品的密度、强度、耐水性和形状稳定性都有影响。一般模压部件的尺寸稳定性将随着含胶量增大而改善，但当含胶量超过12%时，这种稳定性的提高程度将减慢。一般家具用模压部件的含胶量为8 %10%，根据制品的用途和要求的力学性能而定。施胶就是用拌胶机将胶粘剂与碎料混合，施胶时要充分搅拌，使胶粘剂及其他各种添加剂（如固化剂、防水剂、防腐剂等）充分接触，以提高模压产品的力学性能。5.2.3铺装预压铺装预压是保证热压后的碎料模压成型部件的厚度、密度及尺寸上要求的工序。对铺装预压工序有以下要求：（1）铺装均匀，使碎料充分填到压模的每一个角落，以保证获得密度、强度和表面质量都符合要求的模压制品。（2）可作分层或不分层铺装，分层铺装可保证表面具有细小刨花层，形成优质的表面。（3）对不同部位要求具有不同密度和强度的制品，应铺装成不同的铺模层厚度。（4）铺模应预留安装孔或放置各种连接件，以便顺利地和其他部件装配成模压家具。碎料板坯铺装完毕后，还需要在室温下经过预压模模压（预压），使板坯密实后再移至热压模中，并与表面敷设饰面材料一起热压。因铺模预压的板坯具有一定的强度，可以缩短模压机的热压时间，提高了模压成型机的生产率。5.2.4模压成型压机和压模是制造模压制品的基本设备，压机可分为单层压机和多层压机，压模可分为预压模和热压模。单层压机模压通常是预压和热压同时进行的。单层压机模压成型的几种铺装和饰面工序，如图5-1、图5-2、图5-3、图5-4所示。用多层压机模压，常与预压机配套进行，先在顶压机中冷却成型后，再送入热压机中，并在其表面铺没上饰面材料，作进一步热压，使胶液固化，模压成制品。碎料模压成型主要有以下三种方法：密封式加热模压法、箱体模压法和平面模压法。（1）密封式加热模压法 这是最早的一种模压成型加工方法。这种方法的工艺流程如下：饰面层碎料拌胶预压模压成型除去挤出物加工涂饰胶粘剂 18MPa 20-30MPa0-5% 160-290C10-15min这种方法的特点是在模式过程中完全密封，碎料在高温高压下，不让挥发物散发，碎料中半纤维素水解，木素“活化”使碎料塑化。这种密封模压法要求碎料尺寸细小（16m），含水率为10%-17%。通常不拌胶，也可以施加5%的酚醛树脂胶。模压成型前先经预压，然后，装入热压模压机中压制成型。加热密封模压法所用的模具是空心的，上下压模中可以通入蒸汽或冷水，使之加热或冷却。在模压成型过程中，可以同时贴上装饰材料，例如单板、三聚氰胺树脂浸渍纸等。这种方法适于制造形状简单的部件和制品，制出的模压件密度较大（1.1-1.3g/cm）力学性能好，常用来制造桌面、椅座面等。但由于此法是密封加热，木材结构被破坏，还有些树种的木材如柞木等碎料，容易在高温下变色，影响模压部件板面颜色。（2）箱体模压法这种方法是50年代提出的生产包装箱的方法。这种方法的工艺流程如下：碎料拌胶预压模压成型除去挤出物加工涂饰胶粘剂 6-10MPa5%-15% 140-180C 1-5min这种方法所用的碎料主要是薄片状刨花，长约为10-12.5mm，宽为2-4mm，厚为0.2-0.4mm。施胶量为5%-15%的酚醛树脂胶或脲醛树脂胶。采用这种方法压制出的模压部件具有很好的强度和刚度及尺寸稳定性，节省胶料。此法所用的模压机是由几个方向的模具组成的，通常有一个垂直方向加压的立式油缸和四个方向的横向加压油缸。立式油缸用来加压箱体底部，侧向四个油缸制出箱体四壁。这种模压成型箱密度为0.8-1.1g/cm，为了加强箱子的刚度，提高力学性能，箱体壁可以加肋，转角处可以加厚。（3）平面加压法这是模压成型的一种主要方法，此法宜用条状的木碎料，长度为12-18mm，厚度为0.2-0.5mm。这种方法的工艺流程如下：饰面层碎料拌胶预压模压成型除去挤出物加工涂饰脲醛树脂胶 2-10MPa5%-20% 135-180C1-10min平面加压法的主要工艺要求是：先把原料（主要是木段）截成1m长进行切片、打磨再碎后送到干燥机中，将碎料干燥到含水率2%-3%，拌入5%-20%脲醛树脂胶，称量后铺装在预压模中。然后从预压模转到热压模中，压模温度为135-180C，单位压力2-10MPa，加压时间1-10min。具体工艺条件根据胶粘剂种类、模压件尺寸和表面材料确定。有的也可以不经过预压工序。在模压成型过程中，可以同时贴上装饰材料，例如单板、三聚氰胺树脂浸渍纸，乙烯基塑料薄膜等。也可在模压成型后贴饰面材料或用涂料涂饰表面。平面加压法制成的成型部件密度为0.55-1.11gcm，常用来制桌面、椅背、椅座、柜门等部件。除了上述三种模压成型方法外，还有平面浮雕模压法。这种方法是在模压部件表面压出较深的浮雕花纹，可以直接用碎料压制成，或者用压好的碎料板（中密度纤维板、刨花板）为基材，第二次再压制。后一种方法压制的花纹深度小些，深度在1.58mm左右，深度过大会使面层浸渍纸在凹部断裂。一次成型平面浮雕模压法的主要工艺流程如下：碎料拌胶铺装预压浮雕模压成型饰面层二次成型平面浮雕模压法的主要工艺流程如下：基材涂胶 浮雕模压成型饰面层一次成型浮雕模压法，主要用来模压各种家具零部件、线条和室内装饰件。二次成型浮雕模压法，常用在各种家具的门的装饰。5.3碎料模压成型件的加工 模压成型件的后期加工工作是除去模压时被挤出的碎料，并对侧边作磨光，去掉毛刺，保持边缘的清洁。对模压时不饰面的部件或用单板、薄木等材料作表面层时，模压后还须磨光表面和用喷涂法进行表面涂饰处理。除去挤出物是每个模压件都必须进行的工序。因为在成型过程中，压模闭合后，在阴模和阳模间总会有一些碎料挤出，加压成型后要用刀子敲击边部并削去多余的部分。模压成型件的磨光常用金刚砂的砂带。磨光效果与模压碎料中含胶量有关，含胶量大的制品较难磨光。表面光滑的模压部件一般不再磨光。在模压成型的同时贴各种饰面材料的情况下，就可以省去磨光工序。模压制品的切削加工（锯切、铣削、钻孔）最好采用硬质合金刀具。模压成型的表面装饰有两种情况，一种是把饰面材料放在板坯的下面或上面在加压成型过程中一次压制成；另一种方法是在模压后再涂饰（或贴面）。6.折板成型以多层胶合板、刨花板等人造板作为基材，在其内侧开出V形槽或U形槽，通过折叠胶合形成家具的构架，再安装上其他部件，就成了产品。这种加工方式制成的家具，不仅结构和结合方式简便，也减少了加工工序，同时有利于机械化和半自动化生产的实现。因而，在电视机木壳、音响木壳及一些装饰柜、茶几等小型家具上得到了广泛的应用。 V型槽及U型槽折板成型工艺流程分别见图6-1，图6-2。板成型产品的制造包括材料的准备、开槽、涂胶、折叠、后加工和组装等项工作。6.1折板成型的材料准备（1）基材贴面选材 基材采用多层胶合板、刨花板、中密度纤维板等材料，要求表面平整光洁，厚度尺寸偏差小。然后在其正面覆贴胶压上表面带有仿珍贵木材纹理和色泽，具有韧性与易于折叠成型的聚氯乙烯薄膜。（2）锯裁 将表面已覆贴上薄膜的材料，按折叠构成的产品尺寸以及折叠封边所占用的材料量，确定出所需材料的总长度与宽度，用裁板锯锯裁成要求的规格，锯裁时应注意防止表面薄膜层的破损，以免影响产品的质量。6.2开槽和涂胶 将材料已贴上PVC薄膜的面朝下，安放在V型槽及U型槽切削机上，调整好加工位置，在材料的内侧面开槽。常用圆锯片或成型铣刀加工出V型或U型槽，表6-1中列有横V型、U型切削机的技术参数。表6-1横V型、U型切削机参数表Tab. 6-1 horizontal the type of V, the type of Us slice machine parameter form 型号项目STV/U-2706STV/U-2708STV/U-2710STV/U-2713最大加工尺寸mm长度宽度厚度27006002527008002527001000252700125025圆锯直径轴径mm进料速度m/min（电机功率）圆锯（锯90）圆锯（侧面）真空吸着油压机床外型尺寸mm重量kg生产厂家279.425.4162P1.5KW6台2P1.5KW2台2P3.7KW1台4P3.7KW1台2500310018504500台湾四德机械股份有限公司 为使折叠正确和形状规正，加工时应要保证槽的形状精度、槽与槽之间的尺寸精度。 切削时，应调整到刀具将基材厚度方向上的材料全部切去，刀尖正好与PVC薄膜接触但未到，以使折叠顺利进行。切割不足会产生折叠困难，并在折叠时角部薄膜被拉伸变薄发白，影响表面质量。切割过深切削了贴面薄膜，也会形成折叠时薄膜发生错动，操作困难。 槽的加工精度与刀具的形状精度、尺寸精度、刀具的安装与调整、机床精度及刀具磨损等有关，应随时加以检查和控制。 在开出的槽中涂布胶粘剂，常采用的是热溶胶、合成橡胶系胶及各种接触型胶，便于折叠胶压后能迅速固化胶合成型。6.3折叠 折叠分为折叠封边和折叠成型两部分。采用V型槽，可以在需封边的部位，纵向开出多个槽后，涂胶折叠，边部即被封好边，不需要另作封边处理，折叠封边的形式如图6-4所示。图6-4槽的加工 图6-4 折叠封边Fig. 6-4 slots process Fig. 6-4 fold to seal the side 1 用圆锯开槽 2 用成型铣刀开槽3 多槽加工的示意图折叠封边后的材料，再通过V型或U型切削机开出横向槽，槽中涂胶后折叠胶合成部件或产品的构架。7.结论与建议综上所述，从粗略的介绍家具一般部件的加工工艺，到全面细致的研究家具异型部件的加工工艺，对于家具生产企业如何正确、合理的加工家具中的异型部件，具有一定的指导作用和参考价值。加工方式的不同，家具生产的损耗不一样，对于家具质量的影响程度也会不同。只有合理的运用正确的加工工艺，并对其不断改进，才能够达到降低成本，提高生产效率，制造出高质量的家具产品。本论文对于家具的异型部件生产加工工艺做了详细的研究，全面的分析了生产加工过程中的注意事项，目前还存在一些难以解决的问题。合理设计，充分利用原材料，积极开发和采用新材料，正确合理的加工工艺，将有助于解决家具异型部件的一系列问题，有助于提高家具的整体质量和水平。参 考 文 献(1) 李 坚，木材科学.哈尔滨：东北林业大学出版社，1993(2) 沈洁梅，家具工业的现状与发展趋势J.福建林业科技.1999（02）(3) 沈贵、张文玲，中国木材工业现状与未来J . 林产工业，2003.30（1）：35