木家具工艺结构形式讲义

木家具工艺及结构形式一、木材的选配1.选料木制品按其部位可分为外表用料、内部用料以及暗用料三种。外表用料露在外面，需要涂饰，如写字台的面、橱柜的可视部分等；内部用料指用在制品内部，不需要涂饰或不需要完全涂饰的零件，如内档、底版等；暗用料指在正常使用情况下看不到的零部件，如抽屉导轨、包镶板、内衬条等。等级不同和用途不同的制品，其技术要求也不同。制品上不同部位的零件，对材料的要求也不完全相同。根据制品的质量要求，合理地确定各零部件所用材料的树种、纹理、规格及含水率的过程，称为选料。选料时，首先要考虑家具的结构牢固、外表美观，把材质坚硬、光泽好、纹理美观、涂饰性能好的材料用作家具的外表用料，把质地较次、材色和纹理不明显的材料用作内部用料或暗料，把握优材不劣用、大材不小用、长材不短用，有缺陷的木材搭配使用，做到材尽其用。这就是选材配料的原则。同时还应该注意以下几点：一是在满足设计要求的情况下，材料搭配合理，避免浪费。选材除了首先考虑木材质量外，还要考虑产地、成本、运输等一系列因素，选那些材质好、出材率高、成本偏低的材料。二是配料选材必须考虑木材的干燥程度，所选木材的含水率必须低于国家标准。三是选材要考虑产品的零部件受力情况和产品的精度要求，注意对有缺陷材料的选配和使用。成品零部件的木材材质缺陷使用，必须低于国家规定的允许范围。四是如果家具要上透明漆，则对外表面用材的木材纹理、材色统一要求严格。其他部位用材次之；若不是上透明漆，用料可适当放宽要求，但材质、强度必须达到要求，缺陷也不能超过规定标准。五是成套家具中每件家具的表面用料质地必须相近、木纹色泽相似、协调统一，胶拼的构件上材质的软硬度不得混用。2.配料方法木材制品的规格和品种很多，配料是按产品的要求，将各种不同的树种，不同规格的木材，锯截成符合产品规格的毛料，即基本构件.根据加工工艺不同，配料方法也多种多样，归纳起来，主要有粗锯配料法，划线配料法，刨光配料法，单一配料法和综合配料法.粗锯配料首先将准备好的板材进行粗锯，板材中的色泽、纹理和缺陷都明显地显露出来，以便按特点选材配料，根据板材的长度、宽度、厚度等尺寸特点，进行大、小构件合理搭配，色泽合理搭配，优劣合理搭配，提高木材利用率。划线配料法是根据木构件的毛料规格尺寸，形状和质量要求，在木板上套截划线，然后照线锯割・此法尤其适用于弯曲部件和异形部件.划线配料又分平行划线法和交叉划线法.具体如下图所示：平行画线法交叉画线法刨光配料法是将大板先经刨床单面或双面粗刨加工，然后再进行选料的方法.经过粗刨后的板材，纹理、材色以及缺陷明显暴露在表面，配料时可以按实际情况，合理配料.对于节子，变色、裂纹，腐朽等缺陷，可以根据用材标准，配料时剔除或保留，可以有效地提高产品质量.单一配料法.对大批的构件配料，可将制材时已加工成规格料的板方材，按构件所需长度进行横截，工序简单，生产效率高，是批量配料常用的一种方法.综合配料法是相对单一配料法而言，即一批制品的多种构件，只要断面尺寸相同，或构件的宽度和厚度只要有一个尺寸相同，不论其长短有多少，均可混合配料，能充分做到长材不短用，大材不小用，提高木材利用率.综合配料由于构件规格复杂，操作技术要求高，因此要经常总结经验，提高操作技术水平.配料下锯法配料方案确定以后，锯割的方法可以分为先截断后纵解和先纵解后截断两种方法。先截断可以先去掉木材的缺陷部位，截为短板方便搬运和摆放，注意长短搭配截料，充分利用长度，做到长材不短用。先纵解适合配置统一宽度或厚度的批量毛料，这样出材率高。这两种方法要根据实际、零件形状尺寸、车间环境来确定。总之，下锯法的选择，要充分利用木材并能提高生产效率。具体锯解方法如图：先截断后纵解先纵解后截断、加工余量和毛料出材率将毛料加工成图纸要求的零件所切去的部分叫加工余量，也就是说加工余量是毛料与零件的尺寸差。加工余量的大小直接影响到木材的使用率和生产效率。余量过小有时达不到质量要求，余量过大木材利用率低而且增加了加工工时，合理确定加工余量非常重要。1.加工余量将毛料经刨或锯加工成符合设计要求的尺寸的零件，所刨削或锯切掉的部分，称为加工余量.也就是毛料尺寸与零件尺寸之差.在家具生产行业中，一般所采用的加工余量为经验值。具体尺寸标准的计算方法就是：A=A1+A2+A1?+京+A0式中：△ 是总加工余量△1是基准面的第一次加工余量△2是基准面相对面的第一次加工余量△1’是基准面的第二次加工余量△2’是基准面相对边第二次的加工余量△0是修正余量当不需要进行部件加工时，公式为：△=△1+^2+△O即基准面、向对面和最后精加工的修整量之和。零件加工基准面及相对面2消除其他余量误差。在每道工序中都要清楚几方面的误差，以获得平整、光滑的表面（1） 消除毛料形状误差。由于锯割中锯弯曲、木材残余含水量及木材干燥过程中内应力产生的微量翘曲变形，这些都能产生一定的误差。（2） 消除微观不平度。锯割过程中锯齿在锯割表面留下的锯痕。（3） 消除尺寸误差。如果因为配料的原因产生了微小的尺寸偏差，应该从加工基准的相对面中去掉。保证零件的正确尺寸。最后的修正余量取决于加工方法是磨光还是精锯或刮光，最终必须保证原设计尺寸要求。3影响加工余量的因素。零件装配成部件后，有的需要在厚度上进行加工，因而在确定加工余量时要把部件的加工余量考虑进去。如图所示：部件厚度的加工如果部件的周边需要再加工或铣成线形，设计加工余量时也应考虑进去。如图部件周边加工影响加工余量的因素很多，如设备的精度、工艺装备状况，操作者对材质的认识及技术水平；木材自身的质量，刀具精度以及在加工过程中的工艺系统刚度等等。要想减少加工余量必须提高设备和工艺装备系统的精度和刚度等，从而减少加工过程中的尺寸误差。必须指出，在加工过程中尽量不用含水量高的成材锯制毛料，如果只能采用含水量高的成材锯制毛料，毛料必须烘干，配湿的毛料时必须加上收缩余量，增加余量4%以上。4加工余量的确定。加工余量的大小直接影响到加工质量、木材的利用率和工作效率。目前家具行业常采用的经验值是：当毛料平直度较高时，加工余量可以小一些，反之则大一些。实际上随着毛料长度的增加，平直度相应降低，所以长料余量大一些，短料余量小一些。参考值如下：长度在500毫米以下的毛料，宽、厚的余量值取3毫米；长度在5001000毫米的毛料，其宽、厚的余量值取34毫米;长度在10001200毫米的毛料，其宽、厚的余量值取5毫米左右；长度在1200毫米以上的毛料，其宽、厚的加工余量值也相应地增加一些。总之，长度越大，宽、厚的加工余量值也越大。长度方向的加工余量一般为5——20毫米。对端头有榫头的零件可取510毫米，无榫头的去10毫米。用于胶拼整板的毛料长度应放出15——20毫米，要根据实际生产情况和材料特点确定。5毛料的出材率毛料出材率是指毛板材积与锯割成毛料所耗用的成材材积之比。以百分率表示：P=V毛/V成*%式中：P毛料出材率V毛毛材材积（立方米）V成成材材积（立方米）（1）影响毛料出材率的因素影响毛料出材率的因素很多，零件质量要求越高出材率越低，成材的质量越高，出材率自然就越高；若成材质量不高，被截取的缺陷部位越多，出材率自然就越低。配料方法也在一定程度上影响毛料的出材率。这就要看画线搭配是否合理，是否做到材尽其用。（2）提高毛料出材率的措施提高毛料出材率，充分利用木材资源，对木材不同部位的合理使用，是厂家认真考虑并实施的重要课题。a合理选用木材，在不影响产品质量的前提下，如家具内部用料，可以适当将某些诸如小死节、虫眼等缺陷木材，通过镶补的办法最大程度地加以使用。b在配料上下功夫，如粗锯后在毛板上精确锯割毛料，合理控制加工量。还可以把一些小零件，在配料时配成成倍料，小件尽量从大料的下脚料中选取，加强对粘接料的使用。c为了最大限度地利用木材，近年来我国对木材的综合利用有了很大的发展，刨花板的质量和产量都很大。给家具生产提供了新型材料，这也是合理利用木材的有力途径，使木材利用率大为提高。6.毛料的加工（1）加工基准面.为了获得一定的形状，准确的尺寸和光洁的表面，保证后续工序加工定位，必须对毛料进行基准面的加工.基准面包括平面（大面），侧面（基准边）和端面.对于不同的零件，根据其质量要求的不同，不一定加工三个基准面，有时只需要其中一面或两面找基准即可.平面和侧面的基准面可在平刨床或铣床上加工；端面一般只需要锯机横截.具体的操作方法这里就不细说了・（2）加工相对面.相对面加工后即可获得光洁平整的表面和符合技术要求的形状及规格尺寸.相对面的加工可在单面压刨床和铣床上进行.尺寸较小的工件加工相对面，可在铣床上进行，面积较大的工件加工相对面，应在压刨床上进行.在实际生产中，应根据制品各个零部件的质量要求和使用位置，生产批量的大小等具体情况，合理选择加工机械和加工方法.一般以平刨床加工基准面和边，再以单面压刨床加工相对面和相对边.此种方法加工出的产品形状和尺寸准确，表面光洁，但效率较底.三.划线技法及榫槽加工（一） 划线根据制品的要求，在已刨削好的木料上划出榫头线.划线前，首先要确定榫头在工件上的部位，榫头的大小，是双榫头还是单榫头或是其它形状的榫头，然后按照榫结合的具体技术要求，用线勒子靠工件的正面划榫头的纵线，再用墨株或角尺划出榫头的横线，划横线可以将工件并排一次划几根或多根・（二） 开榫在工件的端部加工榫头的过程叫开榫，开榫可手工开榫和机械开榫.这里就不介绍具体的操作了.（三）榫眼，圆榫孔的加工在木制品的零部件上，根据其相互结合的需要，要在相应的部位上加工各种类型的榫眼，圆孔.常用用的榫眼和圆孔按其形状可分为方孔（矩形孔），圆孔，方圆孔和沉孔等.木制品的部位凿眼，手工主要靠凿子和手钻；工厂主要用木工钻床（打眼机）加工・四木制品结构及结合方式（一）木制品结构形式框架式结构框架式结构是中国传统的家具及木构建筑的结构形式，以榫眼结合形成主受力框架，以装板为铺大材，制品稳定性好，经久耐用，制作不但用手工，而且可机械化生产.有的框架带嵌板或镶板.在安装木框的同时或安装木框后，将人造板或拼板嵌入木框中间，称为木框嵌板结构；镶板是在框架安装好之后，将板材镶在框架外侧或两侧，称为镶板・嵌板的方法有两种：一种是榫槽嵌板，另一种是裁口嵌板・裁口嵌板是在装板后有带一定线型的木条钉连接固定，装配简单，易于换板，且可取得丰富造型.隼槽嵌板如需换装板则必须将框架拆散.在装板时，两种嵌板方法在隼槽内均不应施胶，比需预留出板的缩胀间隙，以防因装板缩胀时破坏部位的结构.框架嵌板结构的嵌板槽，距外表面不得小于6mm，槽深不应小于8mm；槽不准开在槽撑的榫头上，以免破坏结构的牢固性和结合强度.板式结构采用大幅的人造半为主要材料，通过连接件或紧固件结合，形成可拆装或固定式的制品为板式结构木制品.拆装式采用五金件连接，如空心螺丝连接，尼龙倒刺与螺钉，偏心见连接等.固定式的连接结构，采用紧固件，圆棒榫或多个直角榫，多个马牙榫的结合方法，加工简单，生产方便・目前流行的家具绝大部分采用板式结构.曲木式结构主要部件由经软化处理弯曲成型的木材或多层胶合板所构成的木制品为曲木式结构.曲木式结构主要用于家具.其工艺简单，造型美观，但对材料要求严格，成型胶合板可按人体工艺的要求，压制成具有理想弯曲度的各种椅子.但制作家具必须具备冷压或热压弯曲成型设备，结构部件连接一般采用明螺钉连接.折叠式结构可折动，积叠的结构形式，多用于家具.折叠式家具主要有椅，桌，床等几种，通过折动，积叠可使家具功能多样，且节省空间.（二）木料的榫孔结合1.榫的种类（1）榫的结合主要是有榫头与榫眼结合.结合时榫眼内加敷胶料，以增强牢固程度.一般常用榫头有直角方榫，燕尾榫和圆棒接榫三种，至于其它类型的榫头，大多是由这三种榫头演变而来的.（2） 榫头与榫眼的配合正确与否，对榫结构的强度有很大关系.通常榫头厚度应小于榫眼0.2mm，软木为0.5〜1mm,这样可使结构紧密，增强牢度椎眼深度应比榫头长2mm左右,敷胶使可使胶料积聚与榫眼内部而利于胶结；同时由于榫头不受榫眼阻碍，榫肩与表面接触处平服严密，可避免缝隙的产生.（3） 根据榫眼的贯通度可将榫分为明榫和暗榫.明榫榫头断面外露，影响美观;暗榫榫眼只打倒木材的2/3左右，榫头断面不外露，较为美观，且利于胶合.其结构强度不低于明榫.（4） 根据榫，眼所处部位及贯通度可分为开口榫，半开口榫,闭口榫，半闭口榫.直角开口榫由于榫端和一侧边显露于表面，不甚美观，适宜做内部衬框;半开口榫也因一侧面显露与表面,大多用于面板掩盖下的横档以及视线所不及的地方；而在出面部分和视线所及的地方，一般多使用闭口榫.此外，介于开口榫和闭口榫之间的所谓半闭口榫，即可防止扭动，又可增强胶合面积和牢度，综合了开口榫和闭口榫的优点.（5） 榫头的榫肩锯割，根据工艺需要可采用单面割肩到四面割肩以及中间割肩等多种形式.直角榫肩与榫颊的角度一般取88度〜90度.（6）圆棒榫头与方材不是一个整体，采用圆棒榫时，配料不考虑榫头长度.圆棒榫一般用硬木制成，榫头加工是由车床或专用机床加工成圆棒，然后按所需长度截取，在部件的接合部位钻孔涂胶，再将榫头插入.圆棒榫的两端要倒角，以便于插入；表面最好压制些沟槽，可存积胶液.2榫结合的技术要求.这里不细说了・（三）钉结合钉结合可采用螺钉，圆钉，竹钉，木钉等.钉结合的结合强度小，且易破坏木材，所以只适于制品内部结合以及外形要求不高的地方.钉子用于刨花板板面时，钉子具有钉着力；钉入刨花板端面时，钉子与刨花平行，钉着力很小，因此刨花板端面不宜采用钉结合方法.1.螺钉结合螺钉也称木螺丝，在木制品的结合中应用广泛.当板材拼和或木制品零部件连接时，可用明螺钉结合，比较讲究的做法是暗锣瓜结.此法适于两面光洁的制品，在两个拼接的表面，根据螺钉大小，先凿一个形如乒乓球的小槽，深度适宜，将两部件的结合面涂胶后拼装牢固.2.铁钉结合钉子使用时应根据需要，选择长度和大小，既把木料钉牢，又不损坏木材.使用方式有明钉，暗钉和扎钉等.3.木钉或竹钉结合木钉或竹钉结合使用于板面加宽拼接及榫接的固定.拼接时，将要拼接的料摆好，划上记号，然后在侧面中点钻孔，孔径略小于钉径，孔深约为钉长的1/2,在两结合面涂胶拼粘好后，打入钉子；若固定榫头用，可将钉头削成圆锥形，长度以挂住榫头而又不穿通木料为佳，然后在榫头侧面钻孔，将钉打入即可.板材拼合，箱框结合及板角结合板材拼合实木拼接是将窄板用胶粘剂或以胶粘剂和榫，槽，楔，钉等并用，连接成大幅面板的一种工艺.为减少拼板翘曲变形，每条窄板宽度不宜超过200mm.拼板用材尽量采用同一树种，或材质相近的木材，含水率在8%〜12%.除前面说过的钉结合之外，一般还有以下拼接方法史1)平拼(2)裁口拼⑶齿形拼(4)穿条拼(5)圆榫拼⑹其他方法.如木销拼,穿带拼等.箱框结合箱框结合主要指传统箱柜类及抽屉等的部位结合.其结合形式包括槽榫结合，直角多榫结合，燕尾榫结合，夹角槽条结合等.板角结合板角结合一般指板件之间成直角结合.根据结合方法的不同可分为固定式和拆装式.其中拆装式结构因其优点多而成为主要的结合方式.它用连接件连接，结构牢固可靠，装拆方便并能多次重复拆卸；松动时可直接调整，装配效率高，无损部件外观，成本低廉.采用连接件结合能省去榫眼划线，凿削等工序，所以装配极为简单.其它还有很多连接方式，如螺栓尼龙倒刺，定位对接，十字栓，角钢等，均可以作为拆装结构的连接方式，只不过有的不太美观.五）胶结合胶结合法是单独用胶结合.因新的胶种不断出现，所以胶结合方法也越来越多，如短料接长，窄料拼宽，覆面板的胶合，椅子坐板和靠背的弯曲胶合，薄木或塑料贴面与基材的粘贴等.胶结合法能充分利用木材，小材大用，碎材整用，劣材优用，可大大提高木材利用率，提高木制品质量，改善制品外观.五.木材的弯曲，薄木贴片及边饰技术（一）木材的弯曲在室内装修工程或家具制作中，经常会遇到各种曲线型的造型.制造弯曲造型的方式有锯制加工和弯曲加工两大类.锯制加工按划线或用夹具将板材锯成所要求的弯曲形状的毛料，然后用辅刀，粗锉及刮刀等进行较为精细的切削与修正，从而得到优美精巧的弯曲部件.弯曲度大的形状(如圆环形状)，中间要拼接，加工复杂，木材消耗大，且大量的木纤维被割断，因而木材强度降低，故此法只适于非承重部件.若用于承重部件的弯脚制作，则宜采用层压木料，但如必须用实木制作时，须注意选择其木材纹理与受力的关系.弯曲加工弯曲加工是将直线型的方材，多层薄木，层压板等，在弯曲力矩作用下，按一定的曲率半径和形状，变成有一定曲度的零件.用这种方法制造曲线造型，不仅可缩小材料断面尺寸，而且也便于涂饰.根据所弯曲材料的不同可分为实木弯曲和薄木或胶合板弯曲.实木弯曲最常用的方法是蒸汽弯曲.一般木材在正常应力范围内受力弯曲变形时，外力撤消后，纤维物质的弹性作用瞬即恢复正常状态.如木材通过蒸汽，沸水浸泡或埋入热沙中以改变性质，其可压缩的比率将会大为增加.如及时予以适当处理，使其固定于夹具之中，甚至纤维冷却及干燥之后即为弯曲成型件.这是木工车间处理小半径弯曲木材最常用的方法.薄木或胶合板弯曲.薄片条或层压板弯曲须在胶粘剂和外力共同作用下弯曲成固定形式.层数越多，弯曲所需时间越长，涂胶量也相应增加.（二）薄木贴片薄木贴片的制作工艺，迄今已用4000年以上的历史.主要原因是：在各类木材当中，有许多贵重的，野生的，畸形的或实质上纹理脆弱根本不可能全面作为固体材料使用，而只能割成零星薄片，通过特殊处理方法，用胶粘合在稳固的底层衬板上，作为不同用途的装饰材料.1.薄木贴片的特点在现代装修工程及家具制造业中，对于胶合薄片料的使用和需要已有越来越多的趋势.其主要特点如下：（1） 具有适应多方面用途的调节方式・（2） 片料制品花样繁多，有随意选择的方便.（3） 尺寸细小的贵重硬木，经过加工后，即成为整体式大面积的材料・（4）可使装饰屋或制成品增加美观，达到多姿多彩的效果.为此，变化多端的胶合薄片料在应用上，叫之可提供整体使用的木材更灵活，精巧及美观，因而其使用也越来越广泛.用于生产薄木的树种薄木片是用刨切法或旋切法制成的，花纹美丽，色泽悦目，是一种片状材料.其天然木纹的真实感是其他饰面材料所不能及的.贴片基本工艺.贴片基本工艺无论是实木板还是人造板都可以作为胶贴的底衬板，但粗纸板不宜使用加热的动物皮胶，以免表面片屑膨胀或鼓起.衬板事先要进行清理填嵌打磨工作，使得基层面光洁平整，但不可使用油灰之类物质.薄木胶贴的方法可分为手工拼贴和机械贴片・图案拼配胶合片料的剪切和拼接在作业中也是十分重要的.按形式可分为狭条拼接，交叉拼接，配对拼接，菱形图案拼贴等.这一类设备基本有手控切剪机及自动拼接机等.（三）板材边饰处理板式部件尤其是人造板的平面饰面后，侧边还露有各种材料的交接缝，不仅影响制品外观，而且在使用中容易碰坏边角部位，致使饰面起层或剥落，甚而可导致板件破坏.因此，边部处理工艺是不可少的重要工序.侧边处理方法有涂饰法，封边法，包边法和镶边法等.涂饰法在部件侧边用涂料涂饰，封闭，即先用腻子填平，再涂底漆和面漆.涂料的种类和颜色要根据部件的平面饰材选定.封边法封边法是用单板条，浸渍纸层压条，塑料薄膜将部件侧边封贴起来，也可用薄板条封贴.封边工艺有手工操作和机械封贴.胶粘剂由骨胶，皮