木材加工工艺学

1、西 南 林 业 大 学木材加工工艺学课程设计说明书 学 院：材料工程学院 专 业：木材科学与工程 班 级： * 学 号：* 姓 名：*指导教师：邓启平 2013年6月19日 一.工艺设计的依据1.设计任务：设计一年加工17万件张实木靠背椅生产车间，确定原材料及用量；制定生产的工艺过程（从配料到获得产品）；通过计算选取加工设备，确定生产面积；进行设备车间布置，并绘制车间布置图。2.产品及结构:制品材料：坐面面板采用集成材即胶合木（Glued Laminated Timber 简称Glulam），与木质工字梁，单板层积材同为三种主要的工程材产品之一。 集成材也是实木，有时也称作指接板，可以用木蜡油

2、进行涂刷，防止变形。其余部分采用实木。制品：实木靠背椅。年产量：17万张。组成零件：坐面板面、前凳腿、下拉条、上拉条、靠背下横档、靠背中竖档、靠背上横档。接合方式：榫接合、胶接合3.生产类型：小批量生产：每次生产一批同一类型、统一规格的产品，产品仍然经常更换，生产设备多为通用型,以适应市场都变性以及不同消费者的需求。二.原材料的计算1.确定原材料及用量考虑报废率时毛料材积的计算公式：原料材积的计算公式：原料净出材率的计算：式中：v为一件产品中这种零件的材积；A为产品总数；V为原料的材积。2.原料的用量计算：（1）号前蹬腿 净料尺寸：40mm×40mm×420mm（长

3、5;宽×高） 上隼眼：15mm×10mm×20mm（长×宽×深）30mm×10mm×20mm（长×宽×深）零件数量：2一件制品中该零件的材积：V=2×40mm×40mm×420mm×=0001344m3加工余量：长度上的加工余量为3mm；在高度上的加工余量为5；宽度上的加工余量一般为25mm，定为3mm.。毛料尺寸=净料尺寸+加工余量毛料尺寸：43mm×43mm×425mm（长×宽×高）一件制品中毛料的材积：v=2×

4、43mm×43mm×425mm=0.0015717m3计划产量：A=170000按计划产量计算的毛料材积：V×A=0.00157165×170000=267.18 m3报废率：k=3%按计划产量并考虑报废率的毛料材积：V= V×A×（100+k）/100=267.26 m3毛料出材率：N=95%需用原材料体积：V0 = V×100%/ N=267.26×100%/95%=281.33 m3净出材率：C=100×V×N/（100+k）× v= 81.20%零件名称材种与树种制品中的零件数

5、净料尺寸(mm)一件制品中的零件材积m³加工余量(mm)毛料尺寸(mm)长度宽度高度长度宽度厚度长度宽度厚度号前蹬腿 天然实木2404042000013443354343425续表一件制品中的毛料材积m³按计划产量计算的毛料材积 m³报废率%按计划产量并考虑报废率计算的毛料材积m³配料时毛料出材率%原料材积m³净出材率%0.0015717267.183267.26 m95281.3381.20（2）号下拉条净料尺寸：340mm×30mm×20mm（长×宽×厚） 隼的尺寸：30mm×10mm

6、15;20mm（长×宽×深）零件数量：3一件制品中该零件的材积：V=3×340mm×30mm×20mm =0000612m3加工余量：长度上的加工余量为5mm；在厚度上的加工余量为3；宽度上的加工余量一般为25mm，定为3mm.。毛料尺寸=净料尺寸+加工余量毛料尺寸：345mm×33mm×23mm（长×宽×厚）一件制品中毛料的材积：V=3×345mm×33mm×23mm=0.0007856m3计划产量：A=170000按计划产量计算的毛料材积：V×A=0.00078

7、5565×170000=133.55 m3报废率：k=3%按计划产量并考虑报废率的毛料材积：V= V×A×（100+k）/100= 133.59m3毛料出材率：N=95%需用原材料体积：V0 = V×100%/ N=267.26×100%/95%=140.62 m3净出材率：C=100×V×N/（100+k）× V= 81.21%零件名称材种与树种制品中的零件数净料尺寸(mm)一件制品中的零件材积m³加工余量(mm)毛料尺寸(mm)长度宽度厚度长度宽度厚度长度宽度厚度号下拉条天然实木33403020000

8、06125333453323续表一件制品中的毛料材积m³按计划产量计算的毛料材积 m³报废率%按计划产量并考虑报废率计算的毛料材积m³配料时毛料出材率%原料材积m³净出材率%0.0007856133.553133.5995140.6281.21（3）号上拉条净料尺寸：340mm×30mm×20mm（长×宽×厚） 隼的尺寸：30mm×10mm×20mm（长×宽×深）零件数量：4一件制品中该零件的材积：V=4×340mm×30mm×20mm =000

9、0816m3加工余量：长度上的加工余量一般为510mm，定为5mm；在厚度上的加工余量为3；宽度上的加工余量一般为25mm，定为3mm.。毛料尺寸=净料尺寸+加工余量毛料尺寸：345mm×33mm×23mm（长×宽×厚）一件制品中毛料的材积：V=4×345mm×33mm×23mm =0.001047m3计划产量：A=170000按计划产量计算的毛料材积：V×A=178.061 m3报废率：k=3%按计划产量并考虑报废率的毛料材积：V= V×A×（100+k）/100=178.114m3毛料出材率

10、：N=95%需用原材料体积：V0 = V×100%/ N=187.488 m3净出材率：C=100×V×N/（100+k）× V= 74.01%零件名称材种与树种制品中的零件数净料尺寸(mm)一件制品中的零件材积m³加工余量(mm)毛料尺寸(mm)长度宽度厚度长度宽度厚度长度宽度厚度号上拉条天然实木4340302000008165333453323续表一件制品中的毛料材积m³按计划产量计算的毛料材积 m³报废率%按计划产量并考虑报废率计算的毛料材积m³配料时毛料出材率%原料材积m³净出材率%0.00104

11、7178.0613178.11495187.48874.01（4）号后凳腿净料尺寸：（40+50）×440/2mm×40mm（下底+上底）×高/2 ×厚 上隼眼：15mm×10mm×20mm（长×宽×深）30mm×10mm×20mm（长×宽×深）（50+30）×370/2mm×40mm（下底+上底）×高/2 ×厚零件数量：2一件制品中该零件的材积：V=（40+50）×440/2mm×40mm+（50+30）×

12、;370/2mm×40mm×2 =0002768m3加工余量：高度上的加工余量一般为510mm，定为5mm；在厚度上的加工余量为3mm；宽度上的加工余量一般为25mm，定为3mm.。上底下底余量为3mm。毛料尺寸=净料尺寸+加工余量毛料尺寸：（43+53）×442.5/2mm×43mm（下底+上底）×高/2 ×厚（53+33）×372.5/2mm×43mm（下底+上底）×高/2 ×厚一件制品中毛料的材积：V=（43+53）×442.5/2mm×43mm +（53+33）

13、15;372.5/2mm×43mm×2 =0.003204m3计划产量：A=170000按计划产量计算的毛料材积：V×A=544.68m3报废率：k=3% 按计划产量并考虑报废率的毛料材积：V= V×A×（100+k）/100=544.68×100.03/100=544.84m3毛料出材率：N=95%需用原材料体积：V0 = V×100%/ N=544.84×100%/95%=573.516 m3净出材率：C=100×V×N/（100+k）× V= 82.06%零件名称材种与树种制品中

14、的零件数净料尺寸(mm)一件制品中的零件材积m³加工余量(mm)毛料尺寸(mm)长度宽度厚度长度宽度厚度长度宽度厚度号后凳腿天然实木281040400.0027685338154343一件制品中的毛料材积m³按计划产量计算的毛料材积 m³报废率%按计划产量并考虑报废率计算的毛料材积m³配料时毛料出材率%原料材积m³净出材率%0.003204544.683544.8495573.1682.06续表（5）靠背下横档 净料尺寸：280mm×30mm×20mm（长×宽×厚） 隼的尺寸：30mm×10mm

15、×20mm（长×宽×深）零件数量：1一件制品中该零件的材积：V=1×280mm×30mm×20mm =0000168m3加工余量：长度上的加工余量一般为510mm，定为5mm；在厚度上的加工余量为3；宽度上的加工余量一般为25mm，定为3mm.。毛料尺寸=净料尺寸+加工余量毛料尺寸：285mm×33mm×23mm（长×宽×厚）一件制品中毛料的材积：V=1×285mm×33mm×23mm =0.0002162m3计划产量：A=170000按计划产量计算的毛料材积：V&

16、#215;A=36.7455m3报废率：k=3%按计划产量并考虑报废率的毛料材积：V= V×A×（100+k）/100=36.76 m3毛料出材率：N=95%需用原材料体积：V0 = V×100%/ N=38.69 m3净出材率：C=100×V×N/（100+k）× V= 73.79%零件名称材种与树种制品中的零件数净料尺寸(mm)一件制品中的零件材积m³加工余量(mm)毛料尺寸(mm)长度宽度厚度长度宽度厚度长度宽度厚度靠背下横档天然实木128030200.0001685332853525续表一件制品中的毛料材积m

17、9;按计划产量计算的毛料材积 m³报废率%按计划产量并考虑报废率计算的毛料材积m³配料时毛料出材率%原料材积m³净出材率%0.000216236.7455336.769538.6973.79（6）靠背上横档 净料尺寸：320mm×30mm×10mm（长×宽×厚）零件数量：1一件制品中该零件的材积：V=1×320mm×30mm×10mm =0000096m3加工余量：长度上的加工余量一般为510mm，定为5mm；在厚度上的加工余量为3；宽度上的加工余量一般为25mm，定为3mm.。毛料尺寸=净料尺

18、寸+加工余量毛料尺寸：325mm×30mm×13mm（长×宽×厚）一件制品中毛料的材积：V=1×325mm×33mm×13mm =0.000139425m3计划产量：A=170000按计划产量计算的毛料材积：V×A=23.702m3报废率：k=3%按计划产量并考虑报废率的毛料材积：V= V×A×（100+k）/100=23.709m3毛料出材率：N=95%需用原材料体积：V0 = V×100%/ N=24.96 m3净出材率：C=100×V×N/（100+k）

19、15; V= 65.42%零件名称材种与树种制品中的零件数净料尺寸(mm)一件制品中的零件材积m³加工余量(mm)毛料尺寸(mm)长度宽度厚度长度宽度厚度长度宽度厚度号靠背上横档天然实木132030100.0000965333253313一件制品中的毛料材积m³按计划产量计算的毛料材积 m³报废率%按计划产量并考虑报废率计算的毛料材积m³配料时毛料出材率%原料材积m³净出材率%0.000139423.702323.7099524.9665.42（7）靠背中竖档 净料尺寸：200mm×20mm×20mm（长×宽

20、15;厚） 隼的尺寸：20mm×10mm×15mm（长×宽×深）零件数量：3一件制品中该零件的材积：V=1×200mm×20mm×20mm =000024m3加工余量：长度上的加工余量一般为510mm，定为5mm；在厚度上的加工余量为3；宽度上的加工余量一般为25mm，定为3mm.。毛料尺寸=净料尺寸+加工余量毛料尺寸：205mm×23mm×23mm（长×宽×厚）一件制品中毛料的材积：V=3×205mm×23mm×23mm =0.0003253m3计划产量

21、：A=170000按计划产量计算的毛料材积：V×A=55.301 m3报废率：k=3%按计划产量并考虑报废率的毛料材积：V= V×A×（100+k）/100=55.318 m3毛料出材率：N=95%需用原材料体积：V0 = V×100%/ N=58.229 m3净出材率：C=100×V×N/（100+k）× V=70.15 %零件名称材种与树种制品中的零件数净料尺寸(mm)一件制品中的零件材积m³加工余量(mm)毛料尺寸(mm)长度宽度厚度长度宽度厚度长度宽度厚度号靠背中横档天然实木120020200.000245

22、332052323一件制品中的毛料材积m³按计划产量计算的毛料材积 m³报废率%按计划产量并考虑报废率计算的毛料材积m³配料时毛料出材率%原料材积m³净出材率%0.000325355.301355.3189558.22970.15三.制定工艺过程首先根据加工的产品的性能h型靠背椅主要采用的是实木家具的组装，从理论还是那个讲其加工工艺都是很复杂，而且其生产基数大，所以应在简单的工艺流程的基础上采用流水线的生产方式，以提高生产效率。采购的天然实木是已经加工好的方材采购的集成材是标准的国标尺寸，分析的工艺路线大致如下表：工序零件号定制尺寸锯切开榫刨切砂光组装1

23、23456781.编制工艺卡片加工工艺卡片 1 号制品名称：实木靠背椅 零件名称：号坐面板 零件在制品中的数量： 1 材料（树种、等级）：集成材 净料尺寸：430mm×300mm×22mm 毛料尺寸：415mm×403mm×21mm 编号工序名称机床刀具加工规程加工后的尺寸(mm)工人工时定额名称尺寸(mm)进料速度(m/min)刀轴转速(r/min)走刀次数同时安放工件数人数等级机床工辅助工机床工辅助工1锯切木工圆锯机圆盘锯片刀片直径：30054500/6000rpm41430×300×22 14级2平刨斜口加长型平刨机最大刨削宽度

24、  ：400mm 56000r/min31430×300×2214级3压刨直线直面封边机最大刨削宽度  ：630mm65000 r/min41800×406×2214级加工工艺卡片 2 号制品名称：实木靠背椅 零件名称：号前凳腿 零件在制品中的数量：2 材料（树种、等级）： 天然实木净料尺寸：40mm×40mm×420mm 毛料尺寸：43mm×43mm×425mm 编号工序名称机床刀具加工规程加工后的尺寸(mm)工人工时定额名称尺寸(mm)进料速度(m/min)刀轴转速(r/min)走

25、刀次数同时安放工件数人数等级机床工辅助工机床工辅助工1锯切J104木工圆锯机圆盘锯片刀片直径：40054500/6000rpm4140×40×420 14级2平刨斜口加长型平刨机最大刨削宽度  ：400mm 56000r/min3140×40×42014级3压刨直线直面封边机最大刨削宽度  ：630mm55000 r/min4140×40×42014级加工工艺卡片 3 号制品名称： 实木靠背椅 零件名称： 下拉条 零件在制品中的数量： 3 材料（树种、等级）： 天然实木净料尺寸：340mm×30

26、mm×20mm 毛料尺寸：345mm×33mm×23mm 编号工序名称机床刀具加工规程加工后的尺寸(mm)工人工时定额名称尺寸(mm)进料速度(m/min)刀轴转速(r/min)走刀次数同时安放工件数人数等级机床工辅助工机床工辅助工1锯切MJ104木工圆锯机 圆盘锯片刀片直径：40056000r/min41340×30×2014级1.68m/min2平刨双轴木工平刨床最大刨削宽度  ：400mm 57200r/min31340×30×2014级0.996min3压刨直线直面封边机最大刨削宽度 

27、：630mm55000 r/min41340×30×2014级0.996min加工工艺卡片4号制品名称： 实木靠背椅 零件名称： 号上拉条 零件在制品中的数量： 4 材料（树种、等级）： 天然实木净料尺寸：340mm×30mm×20mm毛料尺寸：345mm×33mm×23mm（长×宽×厚）编号工序名称机床刀具加工规程加工后的尺寸(mm)工人工时定额名称尺寸(mm)进料速度(m/min)刀轴转速(r/min)走刀次数同时安放工件数人数等级机床工辅助工机床工辅助工1锯切J104木工圆锯机圆盘锯片刀片直径：4005450

28、0/6000rpm4140×40×420 14级2平刨斜口加长型平刨机最大刨削宽度  ：400mm 56000r/min3140×40×42014级3压刨直线直面封边机最大刨削宽度  ：630mm55000 r/min4140×40×42014级加工工艺卡片 5 号制品名称： 实木靠背椅 零件名称： 后登腿 零件在制品中的数量： 2 材料（树种、等级）： 天然实木净料尺寸：（40+50）×440/2mm×40mm（下底+上底）×高/2 ×厚毛料尺寸：（43+53）&

29、#215;442.5/2mm×43mm（下底+上底）×高/2 ×厚（53+33）×372.5/2mm×43mm（下底+上底）×高/2 ×厚编号工序名称机床刀具加工规程加工后的尺寸(mm)工人工时定额名称尺寸(mm)进料速度(m/min)刀轴转速(r/min)走刀次数同时安放工件数人数等级机床工辅助工机床工辅助工1锯切J104木工圆锯机圆盘锯片刀片直径：40054500/6000rpm4140×40×420 14级2平刨斜口加长型平刨机最大刨削宽度  ：400mm 56000r/min3

30、140×40×42014级3压刨直线直面封边机最大刨削宽度  ：630mm55000 r/min4140×40×42014级加工工艺卡片 6 号制品名称： 实木靠背椅 零件名称： 靠背下横档 零件在制品中的数量： 1 材料（树种、等级）： 天然实木毛料尺寸：285mm×33mm×23mm（长×宽×厚）净料尺寸：280mm×30mm×20mm（长×宽×厚）编号工序名称机床刀具加工规程加工后的尺寸(mm)工人工时定额名称尺寸(mm)进料速度(m/min)刀轴转速(r/m

31、in)走刀次数同时安放工件数人数等级机床工辅助工机床工辅助工1锯切J104木工圆锯机圆盘锯片刀片直径：40054500/6000rpm4140×40×420 14级2平刨斜口加长型平刨机最大刨削宽度  ：400mm 56000r/min3140×40×42014级3压刨直线直面封边机最大刨削宽度  ：630mm55000 r/min4140×40×42014级加工工艺卡片 7 号制品名称： 实木靠背椅 零件名称：靠背上横档零件在制品中的数量： 1 材料（树种、等级）： 天然实木净料尺寸：320mm

32、5;30mm×10mm（长×宽×厚）毛料尺寸：325mm×30mm×13mm（长×宽×厚）编号工序名称机床刀具加工规程加工后的尺寸(mm)工人工时定额名称尺寸(mm)进料速度(m/min)刀轴转速(r/min)走刀次数同时安放工件数人数等级机床工辅助工机床工辅助工1锯切J104木工圆锯机圆盘锯片刀片直径：40054500/6000rpm4140×40×420 14级2平刨斜口加长型平刨机最大刨削宽度  ：400mm 56000r/min3140×40×42014级3

33、压刨直线直面封边机最大刨削宽度  ：630mm55000 r/min4140×40×42014级加工工艺卡片8号制品名称： 实木靠背椅 零件名称：靠背中竖档 零件在制品中的数量： 3 材料（树种、等级）： 天然实木净料尺寸：200mm×20mm×20mm（长×宽×厚）料尺寸：205mm×23mm×23mm（长×宽×厚）编号工序名称机床刀具加工规程加工后的尺寸(mm)工人工时定额名称尺寸(mm)进料速度(m/min)刀轴转速(r/min)走刀次数同时安放工件数人数等级机床工辅助工机床工辅

34、助工1锯切J104木工圆锯机圆盘锯片刀片直径：40054500/6000rpm4140×40×420 14级2平刨斜口加长型平刨机最大刨削宽度  ：400mm 56000r/min3140×40×42014级3压刨直线直面封边机最大刨削宽度  ：630mm55000 r/min4140×40×42014级2. 机加工车间工艺路线图零件名称尺寸（mm）(宽×厚)机床圆锯机平刨机压刨机开榫机工序名称锯切平刨压刨开榫组装坐面板400×20上下拉条340×20四. 机床设备的选择和计

35、算设备的选择主要考虑设备的加工能力、最大加工尺寸、加工精度等是否能满足工艺需要，也要考虑设备的机械化程度。1.机床设备数及工作位置的计算工作位置指划线台、配坯工作台等。可以按以下步骤确定：按产量确定机床小时数（或零件在工作位置上加工的时间）：上式中t为零件的工时定额，A为一年的总产量，n为一个产品中这种零件的数量，K为考虑到废品时所乘的系数。计算所有零件的机床小时数之和：计算相应设备的机床小时数C为一天工作的班数，S为一班的工作时间，K考虑复杂机床需要维修或保养所乘的系数。计算机床或工作台的数量：计算结果的小数部分不足0.25舍去，超过0.25按1计算。计算设备的负荷率：2.设备负荷的平衡与调

36、整对于负荷率超过100的机床，其部分工作分给其他机床（如开榫机的工作可由铣床完成），或通过增加辅助工人以提高生产率，也可考虑换用生产能力更大的设备。设备的平均负荷率应在70以上，负荷率很低的机床可以取消，其工作有其他机床代替（不可替代的专用机床允许有较低的负荷率）。多台相同的机床可以考虑用一台生产能力更大的机床代替。如果产量允许调整，也可以通过调整产量来提高生被平均负荷率（比如产量增大10、 20、 30重新计算 ）。3.机床台数计算（1）圆锯机号零件的截距计算如下;对于号 对于号 对于号 对于号 对于号 对于号 对于号 对于号 加工总长度一个实木靠背椅的工时定额 选用锯切进料速度为5m/mi

37、n的圆锯机圆锯机台数则选用2台圆锯机（2）开榫机需要开榫的零件有2×3=62×3=62×1=22×3=6一把椅子的榫头为：20总长度为20×20=0.4m一个h型靠背椅工时定额选用开榫机速度为0.25m/min所以需要2台开榫机（3）平刨机所有零件都需要平刨平刨长度为410mm平刨长度为420mm×2=0.840m平刨长度为340mm×3=0.680m平刨长度为340mm×3=0.680m平刨长度为810mm×2=1.62m平刨长度为280mm×1=0.28m平刨长度为280mm×1=

38、0.28m平刨长度为200mm×3=0.6m平刨总长度为4.98m一个实木靠背椅工时定额选用平刨机进料速度为5m/min所以选用2台平刨机就足够了（4）压刨机所有零件都需要压刨压刨长度为410mm压刨长度为420mm×2=0.840m压刨长度为340mm×3=0.680m压刨长度为340mm×3=0.680m压刨长度为810mm×2=1.62m压刨长度为280mm×1=0.28m压刨长度为280mm×1=0.28m压刨长度为200mm×3=0.6m压刨总长度为4.98m一个实木靠背椅工时定额选用压刨机进料速度为5m/min所以选用2台压刨机就可以满足需要了4.机床的选择MJ6116ZA/TZ精密裁板锯功能特点： 本锯可加工各种密度板、刨花板、人造板、ABS板、PVC板、有机玻璃板及实木等木材结构，硬度相似的板材； 移动工作台导轨为滚珠差动结构，定位精度高； 移动工作台采用高强度挤压铝合金制造、强度高、不变形； 移动工作台表面采用氧