木材加工工艺学讲稿.doc

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11家具及家具分类 111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。112家具的分类1121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：水分存在的状态，木材含水率，木材的吸湿性，纤维饱和点，平衡含水率，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9.516.7，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：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。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。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。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：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；对于连续法生产的刨花板可以根据需要进行截断；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；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。刨花板可直接使用不需干燥，在存贮时应放平，防止变形；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；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；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；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0.13mm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。表面平滑光洁；色泽鲜艳，花纹多样；质地坚硬，具有较高的耐磨性，耐水性，耐热性；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6070%；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1001200mm，长度为2400mm，厚度为1975mm。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、ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯）、三聚氰胺封边条、聚酯封边带、PP（聚丙烯）封边条、单板封边条、实木封边条等。2.9粘合材料用于木材加工的合成树脂胶粘剂有以下两大类型：热固性树脂胶粘剂，热塑性树脂胶粘剂。热固性树脂胶粘剂的固化是通过在胶液中加入固化剂后产生聚合化学反应，从而使胶粘剂得到固化，例如脲醛树脂胶、酚醛树脂胶、三聚氰胺树脂胶和间苯二酚胶等；热塑性树脂胶粘剂的固化是物理过程，如通过挥发胶粘剂中水分或溶剂以及冷却胶层得到固化，其胶合强度与被胶合试件的含水率和温度有关，例如聚醋酸乙烯酯乳液胶、热熔胶和皮骨胶等。胶粘剂选择原则：1.考虑被胶合材料的性质、特点及产品质量要求；2.考虑生产条件、成本等因素，具体地说就是应选用价格低、常温下固化、调胶方便、活性期长、便于操作、耐热性好、污染小、对刀具磨损小的胶粘剂。3.考虑材料之间的热胀冷缩、湿胀干缩的不同，胶粘剂应具有可塑性，才能减少胶合界面的破坏。如橡胶胶粘剂以及常温固化的胶粘剂。4.考虑使用要求：胶合强度、耐水性及耐久性、耐热性、耐腐、耐污染性及加工性。5.同一种胶粘剂，其胶粘剂的原料配比及生产工艺不同，胶粘剂的特性变化很大。可参考其固体含量、粘度、胶液活性期、胶液固化条件及固化时间等指标。6.不污染木材，不使木材材质劣化。PH值在中性范围内较好。2.10五金配件2.10.1连接件：连接件的形式主要有：偏心连接件（金属、塑料）与连接杆，其中连接杆的主要形式又分为快速连接杆、拧入式连接杆及套管、终端连接杆、活动连接杆、直接拧入式连接杆等，悬挂式连接件、永久性连接件、角度连接件、用于实木家具的梯形连接件、连接螺丝、单部件连接螺丝、台面连接件、柜边连接件（胀栓）、背板连接件等。 2.10.2铰链：铰链的种类繁多，各种角度的木门铰链、不同安装形式的木门铰链、玻璃门铰链、各种类型的中间铰链（包括合页）、折叠门铰链、反板铰链、反板支架等。2.10.3滑动装置：。按拉出长度来分分部分拉出、全部拉出等形式；按使用方法可分为推入式和自闭式；按安装方式分为双侧和单侧安装。按用途分电视机滑轨、抽屉滑轨、键盘滑轨。QUADRO式滑轨具有耐久性强、平稳、精确、自动清除、无需工具调节高度、可以通过按钮快速拆卸等功能。现在滑动装置已经标准化生产了，这与传统的木制品不同，传统木制品是通过木制滑道来完成滑动。现代抽屉滑道灵活、通畅，且具有免碰伤的防反弹设计。2.10.4锁：锁的种类比较多，目前常见的形式有：整套锁心可换转杆锁、整套锁心可换抽屉锁、整套箱形锁、整套锁心可换插销锁、自动门插销锁、儿童安全锁、普通的挂锁等等。采用高科技研制成功的编码识读锁，可以设置的编码为43亿个，从而实现了一把钥匙走天下的时代。暗铰链、滑道和连接件是现代家具中最普遍使用的三类五金配件，因而常被称之为“三大件”。但随着现代加工技术的发展，家具零部件与“家具五金配件”之间的界限越来越模糊，如厨房底柜的调整脚、各种类型的抽屉本应是家具生产的零部件，但现在越来越多的由五金制造商提供（金属的）。第3次课 第一篇第三章 木制品结构3.木制品结构3.1木质家具的结合方式3.1.1榫接合木制品常用的榫接合：直角榫接合、圆榫接合、长圆榫、燕尾榫等。榫接合是由榫头和榫眼或榫沟所组成。在柜类家具中两旁板与顶板或面板的连接，结构为圆榫、金属连接件或小木条等形式.燕尾榫的接合主要用于箱、框接合，如现代家具中用于抽屉旁板与面板接合，首饰盒的接合等 榫接合的技术要求：1.直角榫的尺寸：单榫厚度是方材的厚度或宽度的1/2，双榫的总厚度也接近方材厚度或宽度的1/2。2.榫端应倒棱。3.榫头的厚度应根据软、硬材的不同，比榫眼宽度小0.10.2mm，反之，接合处所涂胶不易存留，且容易引起榫眼的劈裂，但榫头的宽度应比榫眼的长度大0.51mm。4.当榫头的宽度超过25mm时，宽度再增加对于接合强度影响不大，故当榫头宽度超过40mm时，就应将其一分为二。5.圆榫的含水率应比接合材料低落23%，且直径等于板厚的1/51/2，长度为直径的34倍。6.圆榫表面的形状不同主要有：光滑表面、螺旋压纹、网状压纹、直线压纹等形式。不同的表面含胶量也是不同的。3.1.2钉接合钉子在木制品加工中主要有金属、竹、木制的3种形式。木螺钉属于简单的连接件，不能用于多次拆装接合，否则会影响制品的强度。常用于包装箱、客车车厢、船舶内部的装饰板的固定及家具的背板等部位。随着木螺钉的长度、直径增大而增强。刨花板板面的握钉力约为端面的2倍。主要是与刨花板的容重有关，容重越大，则握钉力越强。竹钉、木钉在我国手工生产中应用较普遍，主要优点是不生锈。先钻一小于钉子直径的孔，然后将其钉入。常常为增强直角榫接合强度。3.1.3胶接合3.1.4连接件接合随着现代科技的发展，采用连接件接合越来越多，其形式也是多种多样，有拆装和固装之分，也有活动和固定之分.3.2 木制品的结构3.2.1木制品基本构件1.方材 方材是木制品中最简单的构件。其主要的特征是断面尺寸比例通常为1：2左右，而长度总是少，市场上主要是胶合材。胶合材要求胶合材料材性相同（或相近超过其断面尺寸许多倍。常见的有整体和胶合两种，其中大尺寸整体天然材越来越），含水率相近或相同，一般胶合件形状稳定。 采用锯制方法制造曲线形方材，零件的强度受到限制；采用实木弯曲省料、强度高，但是适合的树种较少；胶合弯曲采用的越来越多，另外也可以采用锯口弯曲胶合和模压等工艺来制造。2.拼板 将窄板接合成所需要宽度的板件称为拼板。为了尽量减少拼板的收缩和翘曲，宜采用窄板，且树种和含水率也应一致。平拼：相邻两窄板间涂胶接合应完全紧密，目的保证拼板的质量和强度。拼缝结合紧密，拼板的强度比木材本身强度还高，但是如果拼缝不严，则强度很低，所以要提高加工精度。该方法在材料利用上较经济，加工简单，应用较广。 企口拼：相邻窄板面通过涂胶的榫簧与榫槽配合，再胶拼起来。该法生产拼板不易发生变形，但材料消耗要比平拼多68%，且接合强度也比平拼接合低。这种拼板适合气候恶劣的条件下所使用，因为接缝裂开时仍将不露缝隙。常用于面板、密封包装箱板等。搭口拼：此法易胶拼，材料消耗与企口拼接相同。穿条拼：通过木板条（或胶合板条）涂胶，将两个相邻开有凹槽的板面连接起来。加工简单，材料消耗与平拼板接合相同，强度较好。对于刨花板的拼接或镶边也是适用的。插入榫拼：在窄板的边部钻圆形孔，再用圆榫接接。该种方法材料消耗与平拼的方法类似，我国南方地区常用竹钉代替圆榫进行拼接。暗螺钉拼：先在窄板的一侧开出钥匙头形的槽孔，在相拼的另一窄板侧面拧上螺钉，螺钉套入以后，再向下压，使之挤紧，即可获得牢固的接合。该种方法拼接比较紧密、隐蔽，也可以作为结构连接，如床等。金属片拼接：用于拼接的金属片的断面有波纹形、S形等多种，拼接时在拼缝上垂直于板面打入这种金属片即成。此法常用于受力较小或还需要覆面的拼板，对于有些树种零件容易引起劈裂。 减少拼板翘曲的方法：装榫法：在拼板的背面，距拼板端头150200mm处，加工出燕尾形或方形榫槽，然后在榫槽中嵌放相应断面形状的木条，此法常用于工作台的台面，乒乓球台面等。嵌端法：将拼板的两端加工成榫簧，与方材相应的榫槽进行配合。此法多用于绘图板或工作台面上。装板条法：将拼板的两端作出榫槽，在榫槽中插入矩形或三角形断面的木条，装三角形木条能使拼板保持纵向纤维的端面，外观较好，但三角形木条阻止拼板翘曲的力量较小。贴三角形木条法：在拼板与木条上切削出相应的的斜面。此法可用于门端面的接合。3.木框：直角接合 斜角接合：斜角接合就是将相接合的两根方材的端部榫肩切成450 的斜面，或单肩切成的450斜面后再进行接合，以免露出不易涂饰的方材端部。但斜角接合与直角接合比较起来，强度较小，加工较复杂 4.木框的中部接合 丁字钳形榫接合，强度大，适用于衣柜或写字台等处的接合。对开十字搭接法，适用于门扇、窗扇中撑以及方格空心板内部衬条的接合。贯通、不贯通的直角榫及燕尾榫接合。贯通、不贯通的直角榫及燕尾榫接合中，直角榫接合的纵向方材易被拉开，燕尾榫接合则可避免，这几种都适用于空心板内丁字钳形榫接合，强度大，适用于衣柜或写字台等处的接合。对开十字搭接法，适用于门扇、窗扇中撑以及方格空心板内部衬条的接合。贯通、不贯通的直角榫及燕尾榫接合。贯通、不贯通的直角榫及燕尾榫接合中，直角榫接合的纵向方材易被拉开，燕尾榫接合则可避免，这几种都适用于空心板内 5.木框嵌板结构：6.箱框：直角接合：贯通开口直角多榫接合：接合方法简单，接合强度较大，但当木材含水率改变时，露在外面的榫端会在表面上形成不平，影响美观，一般用于抽屉旁板、抽屉后板以及仪器箱、包装箱等角接合。贯通开口燕尾榫接合：这种接合强度较图略低，燕尾榫头有劈裂的可能。适合于各种包装箱的角接合、抽屉、衣箱的后角接合等。半隐燕尾榫接合：在零件的尺寸相同的条件下，由于接合处胶层面积缩小，所以接合强度低于贯通开口燕尾榫接合。接合后只有一面可见榫端，其主要优点就在于此。虽然加工这样的榫头较为复杂，但是应用仍很广泛，如抽屉的面板与旁板以及衣箱的角接合等。木条接合：其特点是制造简单，有足够的强度，适用于较小的较轻的仪器、仪表箱的接合。槽榫接合：强度较低，可作抽屉接合以及包脚板的后角接合。插入榫接合：这种接合制造简单，有足够的强度。金属连接件：适合现代化生产，图参见连接件部分 斜角接合： 斜角接合中的木条接合及槽榫接合法的特点是不露端面，外观较好。但是制造复杂，强度不大，用特殊要求的制品上，如用于包脚板的前角接合等。箱框的中部主要采用燕尾槽榫接合、直角槽榫接合、三角槽榫接合、直角多榫接合、插入圆榫接合、偏心连接件接合及钉接合等。箱框顶、底的接合：主要形式有直接覆上顶板或底板；嵌板结构等形式。3.2.2木制品基本结构1.底座常见的是包脚式、框架式和装脚式。所用材料为实木或人造板等材料。包脚式：材料为实木、刨花板或细木工板等，其承受载荷巨大，但不利于通风及平稳安放。与板式家具直接落地不同，板式家具是通常旁板与底座为一体，而框架式结构为分体式。连接形式多种多样.框架式：由脚与望板接合而成，通常采用榫接合，如闭口或半闭口直角暗榫。要求接合部位强度较高才能满足使用要求。装脚式：主要是采用木制、金属、塑料等材料制成的脚与柜子的底板连接而成。通常可以设计成拆装式，连接采用木螺钉、圆榫或金属连接件。2.框架结构：框架结构是框架式家具的主体，起支撑作用。3.嵌板结构：主要起到封闭作用，与框架配合具有分割空间的作用。4.门：平开门、移门、卷门、翻门、折门等形式。 5.抽屉：主要有屉面板、屉旁板、屉底板、屉后板组成。连接方式主要有圆榫、连接件、半隐燕尾榫、直角榫等形式。一般由实木、细木工板、三层胶合板、多层胶合板等材料组成。第4次课 第一篇第四章 工艺基础理论第四章 工艺基础木制家具生产过程原木锯材锯材配料毛料加工胶合和胶贴弯曲成形净料加工装饰装配。n 加工基准和加工精度决定被加工材料的尺寸误差及表面质量.第一节 加工基准一、工件定位的“六点”规则一个不加任何限制的工件在空间有6个自由度：三个水平位移自由度和三个旋转自由度。工件的任何运动都可由三个方向的水平位移和三个方向的旋转组合而成。将原料压在工作台（平面，由三点确定）上可限制其三个自由度：Z轴方向的位移或X轴、Y轴上的旋转。侧面加一个挡尺（相当于一条直线，由两点确定），可以限制工件的两个自由度：沿X轴的位移和沿Z轴的旋转。前面或后面在加一挡块（一点），可限制工件的最后一个自由度：沿Y轴的位移。如上所述，由工作台、挡尺、和挡块三者（由6点确定）可以完全限制工件的六个自由度，使工件固定，这就是工件定位的“六点”规则。实际加工时，通常只有工位式加工（如钻孔）需要限制工件的6个自由度，而刨、锯、铣、砂光等操作只需要限制35个自由度。二、基准的基本概念确定工件位置（或尺寸）时必须选定一些点、线或面作为参照，此类参照就是基准。定义：用来确定零部件位置的点、线、面称为基准。基准可以分为设计基准和工艺基准两类。1、设计基准定义：设计时用来确定零件和零件之间相互位置的点、线、面称为设计基准。说明：设计基准可以是实际存在的点、边或面，也可以是只有几何意义（实际并不存在）的点、边或面，如门、桌面等的中轴线。2、工艺基准定义：在加工或装配过程中，用来确定与该零件其余表面或在产品中与其它零部件的相对位置的点、线、面称为工艺基准。分类：工艺基准按照用途又可以分为定位基准、装配基准和测量基准定位基准：工件在机床或夹具上定位时，用来确定加工表面与机床、刀具间相对位置的表面称为定位基准。定位基准和待加工面之间的关系：一个面作为基准面，加工其相对面。（如压刨）加工面本身作为基准面。（如平刨）用一个面作为基准面，加工其相邻面。（如铣床、卧式裁板锯等）两相邻面作为基准面，加工另外两相邻面。（如装有两个互相垂直刀轴的刨床）三个相邻面作为基准面。（如钻床）粗基准、精基准和辅助基准粗基准：以没有经过加工的表面作为基准。精基准：以经过加工的表面作为基准。辅助基准：加工过程中暂时用来确定工件某个加工位置的基准。（如单面开榫机开榫时）装配基准：装配时用来确定零件、部件与产品中其它零部件相对位置的表面。测量基准：用来检验已加工表面的尺寸、位置的表面。第二节 加工精度一、加工精度的基本概念定义：加工精度是指零件加工之后所得到的尺寸、形状、表面特性等几何参数和图纸上规定的理想零件的几何参数相符合的程度。几个反应加工精度的概念：尺寸精度：零件加工后的尺寸和图纸上规定尺寸的符合程度。几何形状精度：零件加工后的几何形状和图纸规定 的符合程度。表面粗糙度：分绝对表面粗糙度和相对表面粗糙度两种。二、影响加工精度的因素原料情况（种类、含水率等）、机床、刀具、夹具、检测用具、操作人员的水平等都会影响到加工精度。主要影响因素：机床的结构和几何精度：刀轴的横向和轴向跳动工作台、导尺、刀架等的平直度和垂直度机床各部分的间隙、尺寸精确度主要影响因素：刀具的结构、制造与安装精度、刀具的磨损刀具结构如钻头的长短决定了它在使用过程中的振动和变形，圆锯及带锯锯齿修整不良（不在同一圆周、直线或平面上）会使加工表面粗糙度增加。钻头、成型铣刀的尺寸决定加工部位的尺寸。磨损影响加工精度。钻头、刀轴等安装精度（如是否和工作台垂直或平行）也会影响加工精度。夹具的精度及零件在夹具上的安装误差误差的形成：夹具上的安装误差工艺系统的弹性变形机床、夹具、刀具和工件构成的系统即工艺系统。在夹紧及加工过程中，工艺系统（非刚体）受力产生变形，导致加工精度下降。提高工艺系统各部件的刚度可以提高工艺系统的刚度。工艺系统的结构也影响系统刚度。量具和测量误差切削加工时,要根据试加工的工件尺寸来调整刀具位置,因此量具不准或出现测量误差都会影响加工精度。机床调整误差如前所述，切削加工时，要根据试加工的工件尺寸来调整刀具位置，机床调整不够准确，也会影响加工精度。加工基准的误差加工基准选择不当，会引起累积误差，如下图：为了减小由于加工基准选择不当引起的误差，在确定加工基准时应遵循以下原则：在保证加工精度的前提下，应该尽可能减少基准数量。尽量选用较长、较宽的面作为基准面（工件稳定）。尽量选用平面作为基准面；曲线型零件用凹面作基准面。尽量选用精基准。选择加工基准时，坚持“基准重合”原则。（即设计基准、定位基准、测量基准为同一面。）尽量坚持“基准统一”原则。（多道加工工序采用同一基准，如果必须变换基准，应建立新旧基准之间的联系。）选定基准应便于工件的安装、加工。材料的性质：材料的软硬、均匀性、含水率高低、含水率均匀性、弹性变形等等都会影响到加工精度。三、加工误差的统计分析误差分为两种：系统性误差和偶然性误差。系统性误差由机床、刀具等造成，误差大小保持不变或呈有规律变化。偶然性误差：由一个或多个偶然性因素造成（如原料的变化、人为因素等），误差没有一定的规律。误差可以用数理统计的方法进行分析计算。四、加工精度与互换性互换性：某一产品（或其零部件）和另一产品在尺寸功能上可以相互替换的性能。产品要具有互换性必须达到足够的精度。公差：预先规定的一个合理的误差范围。保证精度的条件之一是保证毛料的含水率合格（不高于使用条件下平衡含水率的1.5%，不低于平衡含水率的3.0%。）第5次课 第一篇第四章 工艺基础理论第三四节第三节 表面粗糙度表面粗糙度是指加工后零件表面的不平度表面粗糙度通常包含以下几种情况：波纹：加工过程中，机床刀具工件所构成的工艺系统的振动，会在零件表面形成大小和形状近似的，有规律的波状起伏。破坏不平度：木材表面部分不是被刀具切断，而是被拉断、撕开所形成的不平度。刀具过钝或吃刀量过大容易出现这种情况。刀具痕迹：各种刀具如带锯条、圆锯片、铣刀、刨刀等等，在加工过程中都会在原料表面留下痕迹，如圆锯片会留下弧形的锯痕、刨床会留下波浪形痕迹等等。弹性恢复不平度：木材具有不均匀性，加工时各部分受力相同但弹性变形不同，加工后弹性变形恢复导致原料表面的不平度。木毛或毛刺：加工后留在原料表面的单根或成束木纤维结构不平度：加工时由于木材细胞被切破而形成或由人造板（刨花板、纤维板）的微粒形成。表面粗糙度的大小影响后面进行胶合和装饰时的胶料及涂料的用量，同时也会影响胶合和装饰质量。因此应当控制表面粗糙度。一、影响木材表面粗糙度的因素1、切削用量切削速度包括切削速度、进料速速和吃刀量（切削层厚度）。切削速度提高，进料速速和吃刀量降低可以减小表面粗糙度。2、切削刀具刀具的制造精度、表面光洁度、道口的锋利情况都会影响零件的表面粗糙度。3、机床刀具工件工艺系统的刚度和稳定性。4、木材性质包括硬度、密度的差异以及含水率等。5、切削方向二、表面粗糙度的评定评定表面粗糙度的相关参数有很多，如轮廓最大高度、轮廓算术平均偏差等。（一）相关术语1、表面轮廓：平面与表面相交所的轮廓线。2、基准线：评定表面粗糙度时所给定的参照线。3、取样长度：取样范围内基准线的长度。4、中线制：以中线为基准线的评定方法。中线：使上下轮廓线围成的面积相等的基准线。5、轮廓偏距（y）：轮廓线上的点和基准线之间的距离。（二）表面粗糙度评定参数1、轮廓最大高度（Ry）：取样长度内轮廓峰顶线和轮廓谷底线之间的距离。轮廓最大高度这一参数是在加工过程中为消除上道工序在工件上留下的不平度，而应该从加工表面切去的一层材料厚度的决定因素之一，所以它是组成工序余量的一部分这对规定锯材表面粗糙度要求时特别重要。此外，这个参数还关系到贴面零件表面的凹陷值和胶接强度 2、微观不平度十点高度（Rz）：取样长度内，五个最大轮廓峰高的平均值与五个最大轮廓谷深的平均值之和。微观不平度10点高度Rz比轮廓最大高度Ry有更广泛的代表性，因为它是取样长度范围内的五个轮廓最大高度的平均值。这参数适用于表面不平度较小，粗糙度分布比较均匀的表面。对于用薄膜贴面或涂饰的木材及人造板表面宜用Rz作为评定表面粗糙度的表征参数 轮廓算术平均偏差R。适用于不平度间距较小，粗糙度分布均匀的表面，特别适合于结构比较均匀的材料，如纤维板及多层结构的刨花板砂光表面的粗糙度的评定。此参数可以采用轮廓仪来进行自动测量，当触针沿加工表面移动时，仪器能自动测量、计算、显示或记录下被测表面的轮廓算术平均偏差值R，这样可以避免繁琐的计算，缩短检测的时间。所以，如果使用轮廓仪，测定R比Rz更为方便。4、轮廓微观不平度平均间距（Sm）：取样长度内微观不平度间距的平均值。可用下式计算：轮廓微观不平度的平均间距适用于评定铣削后的表面粗糙度，如果两个铣削后的表面，即便测得的Rz相同，并不能说明两者粗糙程度是相等的，因为不平度的平均间距不同，反映出粗糙度特性就会有很大的差别。 Sm不仅反映了不平度间距的特征，也可用于确定不平度间距与不平高度之间的比例关系。胶贴零件因基材不平度的影响，而导致贴面层的凹陷的大小，不仅决定于不平度的高度，而且也决定于不平度间距与高度之间的比例。为了保证胶贴表面的质量要求，利用Sm作为规定基材表面粗糙度的补充参数是必要的。此参数也适用于薄膜贴面或涂饰的刨花板表面粗糙度的评定。 5、单位长度内微观不平度的总高度（Rpv）：取样长度内各微观不平度的高度之和除以取样长度。计算如下：对于具有粗管孔的硬阔叶材表面，由于导管被剖切等所形成的结构不平度，对经切削加工后表面粗糙度的测定带来不同程度的干扰，而采用Rpv参数相对地能削弱其影响程度，较真实地反映出表面粗糙状态，同时也能比较正确地判定出用不同砂粒粒度的砂带（沙纸）砂磨表面后的粗糙程度。因而，Rpv主要是作为检测此类表面粗糙度所使用的参数。三、表面粗糙度的测量可以采用广断面法、阴影断面法和轮廓法。在生产条件下，为简便起见，也可以借助样板来检验表面粗糙度，样板的尺寸应不小于200mm300mm，预先在实验室从仪器测定其粗糙度，再将被测表面与之进行观察对比按照两者是否相符合来对被检测表面作出总体评价。第四节 工艺过程一、生产过程概念：生产过程指从生产准备开始，直到把全部产品生产出来的全过程。是原料制成产品的所有相关过程的总和。生产过程除了包括对原料的物理加工过程之外，还包括原料的运入、保存；产品的质量检验；加工设备的调整；能源供应；生产的组织管理等等。二、工艺过程工艺过程是指通过各种加工设备，改变原料的形状、尺寸或物理性质，将原料加工成符合要求的产品所进行的一系列工作的总和。家具生产工艺过程一般包括锯材配料、毛料加工、胶合、弯曲、净料加工、装饰、装配等过程。三、家具生产工艺过程的构成1、工段家具的生产工艺过程可以划分成多个工段，如配料工段、胶合和胶贴工段、装配工段等等。各工段的先后顺序并非完全固定。家具生产的大致工艺过程如下：干燥配料毛料加工胶合弯曲净料加工部件装配总装配装饰2、工序及其组成部分家具生产工艺过程的工段又是由若干工序组成的。所谓工序指的是工人在一个工作位置上对工件连续完成的工艺过程的某一部分操作。工序又可以划分为安装、工位、工步、走刀等组成部分。安装：工件在一次装夹中完成的那部分操作。工位：工件完全固定在机床的某一位置时所完成的工作。工步：切削用量不变的情况下，同一刀具对同一表面进行的加工。走刀：加工时每切去一层材料就是一次走刀。3、工序的分化和集中工序的分化是指尽可能减少每个工序中所包含的工作。工序分化使同一工作将包含更多的工序。其极端情况是每一道工序只包含一个工步。工序的集中是指将原来的多个小工序的工作尽可能合并到一个大工序中完成。（即原来多个工作位的工作由一个或一组工人在一个工作位完成）。极端情况是一个零件由一道工序加工完成。工序的分化的特点：每道工序所需设备非常简单；对工人的技术要求简单；便于产品的更换；机床数量多，操作人员多，占地面积大。工序的集中的特点：机床数量少，安装次数少，效率高，组织工作简单；机床复杂，设备适应性低，调整产品困难，对操作者技术水平要求高。家具生产的机械加工工段（配料、毛料加工、净料加工等）较多的采用工序集中。四、工艺规程工艺规程是规定生产中合理的加工工艺和加工方法的技术文件。它规定产品的工艺路线、所用设备、夹具、模具，产品的技术要求和检验方法。工艺规程用于组织、指导家具生产和管理。第6次课 第五章第一节 锯材配料5.1 锯材配料 锯材干燥与配料5.1.1加工余量定义：将毛料加工成形状、尺寸和表面质量等方面都符合设计要求的零件时所切去的那一部分材料。即毛料和零件尺寸之差。（如果加工工艺是先配料后干燥，配料时还需留出毛料的干缩量，它也属于加工余量。）加工余量对原料利用率的影响：余量增加，余量损失增大；余量减小，废品损失增加。加工余量对加工精度的影响：加工余量小（比如小于轮廓最大高度），加工精度将降低。增大加工余量：余量一次切除，应力大，材料及刀具变形大，精度降低。余量多次切除，加工精度提高，但效率下降，能耗增加。工序余量和总余量;上一道工序为下一道工序留的加工余量即工序余量。所有工序余量之和为总余量,总余量包括零件加工余量、部件加工余量和表面修整余量5.1.2加工余量的确定确定加工余量有三种方法：计算分析法、试验统计法和经验法。1、 计算分析法：考虑每一个影响加工余量的因素并对它们进行分析和综合，这些因素包括：尺寸误差：配料时得到的毛料尺寸的偏差。其大小取决于配料加工精度。形状误差：毛料相对面的不平行度、相邻面的不垂直度和表面的凹凸、扭曲等,形状误差可以根据毛料翘曲度来确定，毛料翘曲度可由下列经验公式计算得到：针叶材： f1=0.6+0.9l f2=0.9+0.5l阔叶材： f1=1.2+1.2l f2=1.5+0.7l上式中f1为毛料面上的翘曲度(mm)， f2为毛料边上的翘曲度(mm)，l为毛料长度（m）。表面粗糙度误差：安装误差：或者可以叫作定位误差，是加工过程中原料相对于刀具位置的误差。最小材料层：锯、刨、铣等操作都要消耗一定厚度的材料，这个材料的最小厚度即最小材料层。锯解1.5mm，铣削0.6mm，刨光0.1mm。不同的工序，计算工序余量所考虑的因素是不同的，加工基准面时不考虑尺寸误差，加工相对面时应考虑所有这些因素。而表面修整时只考虑粗糙度误差。加工余量的计算：不是将以上因素形成的加工余量简单的相加.2、试验统计法：在一定条件下，进行试验性试加工，然后根据试验结果确定合适的加工余量。（材料利用系数K=g2/g1最高。）由于不同材料的性质、不同的干燥质量、不同的设备及刀具、不同的加工精度要求等都会影响加工余量，所以试验统计法是最准确定方法。3、经验法：长度上的加工余量：端头无榫头时，余量58mm；端头单榫头时，余量510mm ；端头双榫头时，余量816mm；用于整拼板时，余量1520mm。对于易翘曲的、干燥质量差的原料应适当加大加工余量，当对加工精度或表面光洁度要求比较高时也应适当加大加工余量。通常阔叶材余量大于针叶材。如果工艺中是先配料后干燥，配料时还应在以上余量的基础上再留出干缩余量.5.1.3配料工艺锯材：原木通过制材得到的产品。定制材（规格料）：根据家具生产需要而生产的特种规格的干燥材。定制材对规格尺寸、材质、含水率都有严格的规定。锯材配料的注意事项：按产品要求选料：根据产品的档次选料；高档产品通常各零部件都使用同一树种中低档产品可以选用材质相近的不同树种。按零部件在产品中的位置配料：面板要求纹理美观，暗处可使用有裂纹、节子或虫眼的原料（需修补）。按零部件在家具中的受力状况：受力较大时应选用硬度和强度较大的原料。按涂饰工艺选料：透明、不透明涂饰。按胶合、拼接情况选料：拼接面上不允许有节子等缺陷；拼接木条纹理应接近。配料时要求原料含水率符合要求；锯材规格和毛料规格相匹配；确定合理的配料方案：配料时同一锯材即可只出一种毛料（单一配料法），也可以出多种毛料（综合配料法），具体的配料工艺有以下几种：先横截再纵剖：适合于比较长或尖削度比较大的原料。先纵剖再横截：适合于批量比较大的情况（所出毛料宽度（厚度）一致，可用多锯片纵解圆锯锯解）。确定合理的配料方案：先划线再锯解：主要正对曲线形零件（直线型零件也可以采用），可以提高原料的利用率（9）。划线方法分为平行划线法和交叉划线法两种，如图所示：平行划线法和交叉划线法：先粗刨再锯解：在进行锯解之前，先对原料表面进行粗刨，可以充分显示原料中的缺陷，便于剔除或进行修补；另一方面，粗刨也可以是原料的纹理、材色充分显露，便于进行选料和配料。集成材和实木拼板配料：对于比较窄的材料，可先将侧面刨光，然后胶拼成宽板后再配料；短板可接长后再配料；对于缺陷较多的原料，也可先锯解，剔除缺陷后在进行接长和胶拼，最后配料。此类配料方法出材率较高。5.1.4毛料出材率第7次课 第一篇第5章 第2节 方材毛料的加工5.2方材毛料的加工配料时得到的毛料，表面比较粗糙，尺寸、形状也存在较大误差，方材毛料的加工通过对毛料四个面及两端的加工，以获得表面光洁、尺寸形状准确的净料。为了便于区分，我们将毛料