设计材料与工艺课程 课件 第6章 木材及其加工工艺

木材及加工工艺WoodandProcessingTechnologyDepartmentofIndustrialDesigninNUAA南京航空航天大学工业设计系01020304木材概述1.1木材发展历史及现状1.2木材的分类木材的构造2.1木材的基本构造2.2木材的三切面

木材的特性木材及加工工艺目录木材的成型工艺4.1木材的加工流程4.2木材的加工方法4.3木材的软化处理与弯曲技术05木材及加工工艺目录06木制品的连接结构木材的二次加工？？07木材常用的表面处理6.1木材表面涂覆前处理6.2木材表面贴覆08产品设计中常用的木材7.1原木(实木)7.2人造板材木材在设计中的应用实例01木材概述OverviewofWood六/

木材概述01木材是人类最早使用的材料之一，人类使用木材可能比石器还早。1.1木材发展历史及现状01木材是人类最早使用的材料之一，人类使用木材可能比石器还早。1.1木材发展历史及现状六/

木材概述01木材的使用承载了人类的历史与文明1.1木材发展历史及现状六/

木材概述011.1木材发展历史及现状我国木制品加工有着悠久的历史，晚清时期中国木材加工开始由手动工具向机械化加工转化。近几年我国林业产业总值每年以两位数的速度递增，人造板总产量和家具生产量均居世界第一。2018年，我国木材加工及木材制品制造业产值达1.3万亿元。六/

木材概述01木材分针叶树和阔叶树两大类。

针叶树干通直而高大，易得大材，纹理平顺，材质均匀，木质较软而易于加工，故又称软木材。表观密度和胀缩变形较小，耐腐蚀强。常见树种有松、柏、杉。特点：纹理直、木质软、易加工、变形小；

阔叶树树干一般较短，材质硬且重，强度较大，纹理自然美观，是装饰工程、雕刻、家具制造、工艺品制作的主要用材。常见的有榆木、桦木、楠木、柞木。造价高、属于高档类；明清代一般用硬木居多；特点：纹理美观、木质硬、密度大、不易变形（具体看树种）、加工较难（所有饰面板都利用其纹理的优点制成）1.2木材的分类六/

木材概述011.2木材的分类针叶树—松木六/

木材概述011.2木材的分类阔叶树—黄花梨六/

木材概述01木材还有乔木和灌木之分。一般而言，乔木就是我们平常见到的大树，它高大、粗壮，树高3-10米。灌木呈树丛状，主茎不发达，丛生、矮小，树高1米左右、树龄一般较短。1.2木材的分类云杉黄杨六/

木材概述01按加工程度由浅到深可将木材分为原条、原木、锯材。建筑工程用木材多为锯材，按尺寸规格又分为板材（宽度为厚度的2倍以上）和方材（宽度为厚度的2倍以内）两大类。1.2木材的分类原条原木锯材六/

木材概述01从综合利用的角度也可将木材划分为天然木材和人造木材（以板材为主）。后者是木材综合利用、循环再生的主要方式之一。1.2木材的分类将天然木材加工成制品、型材和构件时产生的碎块、废屑、刨花等进行适当加工处理，即可制成各种人造木（板）材。原木人造板材六/

木材概述知识点1木材的不同分类方式知识点02六/

木材概述作业：1、例举各自家乡最有典型特点的木材制品。2、调研原木家具与板材家具的价格与区别，阐述板材家具的意义。?02木材的构造Structureofwood六/

木材的构造02

树木由树根、树干和树冠组成。树干占树木材积的50％～90％，是木材的主要部分。2.1木材的基本构造02

树干结构示意图2.1木材的基本构造六/

木材的构造02

树干结构示意图2.1木材的基本构造年轮：在木质的横切面上如果看到深浅相间的同心圆，那就是我们要介绍的年轮了。边材：在木材横切面或切面上观察，靠树皮且材色较浅的部分称边材。心材：心材是指原木的中间部分，在木材横切面或径切面上观察，靠髓心、材色较深的部分称心材。它是原木中材质最好的部位，由边材逐渐转化形成，时间3-30年不等，因此材质稳定，不易变形、虫蛀、腐朽。六/

木材的构造边材心材02

2.1木材的基本构造年轮的浅色部分是树木在春季生长的，由于生长快，细胞大且排列疏松，细胞壁较薄，颜色较浅，被称为春材或早材；深色部分是树木在夏秋季生长的，由于生长迟缓，细胞小，细胞壁较厚，组织紧密坚实，颜色较深的缘故，因此为秋材（夏材）或晚材。年轮中秋材所占的比例越大，木材的强度越高。六/

木材的构造02

2.1木材的基本构造节子：树木生长期间、生长在树干内部的枝条或枯死枝条的基部，在用材中称节子。节子会破坏木材的均匀性质和完整性、造成加工困难、影响力学性质并降低强度。六/

木材的构造02

2.1木材的基本构造木纹木材纹理指构成木材主要细胞的排列方向。纹理是构成木材的纤维、导管、管胞等主要细胞，随着排列方向的不同，而形成不同的纹理。一般分为直纹理、斜纹理。直纹理：直纹理和树干的长轴相平行，平直光滑。这类木材强度高，易加工，但花纹简单。六/

木材的构造02

2.1木材的基本构造斜纹理：斜纹理和树干的长轴不平行，扭转成一定的角度。木材表面不光滑，强度低，不易加工。六/

木材的构造02

从横切面、弦切面和径切面三个典型的切面来观察分析，可以看出木材的构造，从而对木材加以认识和合理利用(1)横切面自垂直于树木生长方向锯开的切面称横切面(或横断面)。木材在横切面上硬度大，耐磨损，但易折断，难刨削，加工后不易获得光洁的表面。2.2木材的三切面六/

木材的构造02(2)径切面沿树木生长方向，通过髓心并与年轮垂直锯开的切面称径切面。在径切面上木材纹理呈条状且相互平行。径切板材收缩小，不易翘曲、木材挺直，牢度较好。(3)弦切面沿树木生长方向，但不通过髓心锯开的切面称弦切面。在弦切面上形成山峰状或“V”字形木纹纹理，花纹美观但易翘曲变形。2.2木材的三切面六/

木材的构造知识点1木材的构造知识点2木材的切面的特点知识点02六/

木材的构造思考题：1、讨论不同的木材切面，适合家具的哪些部位？2、课内讨论题：通常在砍伐一棵树木时比劈开一堆木材还要费力气，试从木材的结构来分析一下原因。?03木材的特性CharacteristicsofWood六/

木材的特性03(1)易加工、易连接木材除了可以用机械加工外，还可以用手工具加工；可以加工成各种型面，也可以进行弯曲、压缩、旋切等加工；可以以各种形式的榫结合，也可以用钉子、螺钉、各种连接件及胶黏剂接合。木材的特性03可塑性—弯曲工艺六/

木材的特性(2)与钢材比较，质量轻，导热性、导电性、声音传导性较小，热胀冷缩性能不显著，这些性能都优于钢材。03六/

木材的特性(3)具装饰性：不同树种的木材或同种木材的不同材区，都具有不同的天然悦目的色泽

①颜色木材的颜色是由于细胞腔内含有各种色素、树脂、树胶、其他氧化物等，这些物质渗透到细胞壁中呈现各种颜色。

②光泽指木材对光线的反射与吸收的程度。光泽会因木材放置的时间过长而减退，甚至消失。在对木制品的表面处理时，要求具有较好的光泽，以增加木制品的美观性。

③纹理指木材纵向组织的排列方向的表现情况。可以分为直纹理、斜纹理、波浪纹理、皱状纹理、交错纹理、螺旋纹理及人工加工成的纹理等。03六/

木材的特性条纹乌木鸡翅木(4)容易解离木材可以用机械的方法打碎然后再胶合。刨花板、纤维板的生产就利用了木材的这种特性。03六/

木材的特性(5)干缩湿胀木材和其他材料不同，具有一定的吸湿性，在大气中受环境的影响，当环境的温度和湿度发生变化时，常常引起木材的膨胀或收缩，严重时会发生变形和开裂，降低了木材的使用价值。03六/

木材的特性(6)各向异性由于木材的构造在各个方向不同，木材在不同的方向上的物理机械性能也有所不同，在使用木材时应充分考虑到木材的这个缺点。木材构造和性质在三个方向具有明显不同的特点，就是木材的各向异性。如木材的纵向导电导热系数为横向的2倍；纵向湿胀干缩为弦向的十分之几至百分之几，弦向为径向的2倍；顺纹抗拉强度为横纹的40倍；顺纹抗压强度为横纹的5～10倍。03六/

木材的特性(7)具有天然缺陷由于木材是一种天然材料，在生长过程中受自然环境的影响，有许多天然缺陷，如节子、弯曲等。这些天然缺陷会影响木材的使用。03六/

木材的特性(8)易燃、易腐朽和虫蛀木材是一种有机物质，在生长和储存的过程中，易受菌、虫的侵蚀，使木材受到一定的破坏，降低了使用性能。03六/

木材的特性知识点1木材的特性知识点2木材的各向异性知识点03六/

木材的特性作业：1、举例说明，生活中哪些木头产品，应用了木材的哪些特性？小制作：使用20双一次性筷子和橡皮筋若干制作一个承力结构，形式不限，全班可以分为若干小组来制作，比较哪组制作的结构能承受最重的压力。?04木材的成型工艺WoodFormingTechnology04将木材原材料通过木工手工工具或木工机械设备加工成构件，并将其组装成制品，再经过表面处理、涂饰，最后形成一件完整的木制品的技术过程，称为木材的成型加工工艺。①配料②构件的加工③装配④木制品的表面涂饰4.1木材的加工流程六/

木材的成型工艺04①配料按照图纸规定的尺寸和质量要求，将成材或人造板锯割成各种规格毛料(或净料)的加工过程称为配料，这是木制品加工的第一道工序。4.1木材的加工流程六/

木材的成型工艺②构件的加工。经过配料后，即要对毛料进行平面加工、开榫、打孔等，由此加工出具有所要求的形状、尺寸、结构和表面粗糙度的木制品构件。04③装配。按照木制品结构装配图以及有关的技术要求，将若干构件结合成部件，或将若干部件和构件结合成木制品的过程称为装配。4.1木材的加工流程六/

木材的成型工艺④木制品的表面涂饰。木制品制成后，一般需要进行表面涂饰、着色，以提高制品的表面质量和防腐能力，增强制品外观的美感效果。04①木材的锯割。按设计要求将尺寸较大的原木、板材或方材等，沿纵向、横向或任一曲线进行分解、开榫、锯屑、截断、下料时，都要运用锯割加工木工手工具锯包括框锯、刀锯、横锯、板锯、钢丝锯。4.2木材的加工方法木工手工具锯割示意图六/

木材的成型工艺044.2木材的加工方法六/

木材的成型工艺木工锯割机床包括带锯和圆锯机。②木材的刨削。木材经锯割后的表面一般较粗糙且不平整。木材经刨削加工后，可以获得尺寸和形状准确、表面平整光洁的构件。木工刨是常用的主要手工具之一，根据刨削面平、直、圆、曲的各种不同需要，一般按其用途和构造可分为平刨、槽刨、边刨、铁刨、特形刨(球形刨、轴刨)木工刨削机床是通过刀轴带动刨刀高速旋转来进行切削加工的。4.2木材的加工方法04六/

木材的成型工艺04③木材的凿削。木制品构件间结合的基本形式是框架榫孔结构。因此，在木制品构件上开出榫孔的凿削，是木制品成型加工的基本操作之一。木工榫孔机床的类型很多，用得最普遍的立式榫孔机。工件上的榫孔是由空心插刀的上下往复运动——插削和钻削联合加工形成的。4.2木材的加工方法六/

木材的成型工艺04④木材的铣削。木材成型加工中，凹凸平台和弧面、球面等形状的加工是比较普遍的，一般是在木工铣削机床上来进行的。4.2木材的加工方法木材的轴铣示意图六/

木材的成型工艺04

木材顺纹压缩弯曲技术：木材顺纹压缩弯曲是将木材首先进行软化处理（水热、高频加热处理），然后再依照木材的纹理进行弯曲加工的一种方法。4.3木材的软化处理与弯曲技术六/

木材的成型工艺4.3木材的软化处理与弯曲技术手工弯曲夹具1．样模2．楔子3．金属夹板4．弯曲方材5．端面挡块6．拉杆环形曲木机1．金属夹板2．弯曲方材3．样模4．工作台5．端面挡块04六/

木材的成型工艺4.3木材的软化处理与弯曲技术1）圆形热弯由单轴滚轮驱动，用于制造封闭圆环的木制成品，如座椅框架和扶手等04六/

木材的成型工艺4.3木材的软化处理与弯曲技术2）开放热弯通过将蒸汽加热过的木材反复施压于模具，最后做到轮廓紧贴模具表面形成热弯曲度，适用于开放的曲线形体成型，例如座椅的靠背等。04六/

木材的成型工艺流程：毛料选择和加工→软化处理→弯曲→干燥定型→弯曲部件的加工4.3木材的软化处理与弯曲技术04六/

木材的成型工艺4.3木材的软化处理与弯曲技术04六/

木材的成型工艺适用材料：硬木材料比软木材料更适合蒸汽弯曲工艺工艺成本：模具费用（低），单件费用较高。典型产品：船舶，木制家具，木制乐器等产量适合：单件和大批量皆可质量：表面质量和硬度都很高速度：单件成型速度缓慢，最长单件时间可达3天4.3木材的软化处理与弯曲技术1）弯曲性能不同树种木材的弯曲性能差异很大，即使是同一树种在同一棵树上的不同部位其弯曲性能也不同。阔叶材>针叶材>软阔叶材；幼龄材、边材>老龄材和芯材；顺纹材>斜纹材经生产实践验证，弯曲性能较好的树种，阔叶材有榆木、柞木、水曲柳、山毛榉、桦木等木材，针叶材以松木与云杉较好。影响木材弯曲性能的因素04六/

木材的成型工艺2)含水率含水率对于毛料的含水率对弯曲质量和加工成本都有较大的影响；含水率过低，毛料容易破裂；含水率过高，毛料弯曲时因水分过多形成静压力，也容易造成废品，而且还要延长弯曲零件的定型干燥时间；含水率为10％~15％的方材可以不进行软化处理而直接进行弯曲，软化处理后的弯曲毛料含水率在25％~30％的范围内为宜。知识点1木材加工方法知识点2木材的热弯工艺知识点04六/

木材的成型工艺思考题：1、请通过网络或者书籍查找其他的木材加工方法。小练习：运用木材的热弯工艺，设计制作小物件?05木材的二次加工Secondaryprocessingofwood六/

木材的二次加工05木制品构件间的结合方式称为木制品的结构。传统的木制品其最基本的结构形式是框架榫孔结构。近年来，由于材料、设备和工艺技术的改革和创新，出现了新的结构。5.1木材的连接结构05(1)榫结合这是由榫头插入榫孔构成的结合。根据结合部位的尺寸、位置、构建在结构中的作用等的不同，榫头有各种形式，各种榫又视制品结构的需要，有明榫和暗榫之分。常用的榫结合方式六/木材的二次加工5.1木材的连接结构05(1)榫结合当榫卯结构是由不同的方向嵌接的话，张紧与松脱的作用力便会互相抵消。一个榫卯如是，无数的榫卯组合在一起时，就会出现及其复杂微妙的平衡，历经千年而不脱落。六/木材的二次加工5.1木材的连接结构05六/木材的二次加工5.1木材的连接结构(1)榫结合榫卯工艺也体现了“不把事做绝，不把路堵死”的做人哲学，起承转折都是活扣，拆卸组装不伤器物。05六/木材的二次加工5.1木材的连接结构(1)榫结合05(2)胶结合胶结合是木制品常用的一种结合形式，主要用于实木板的拼接，及榫头和榫孔的胶合，其特点是制作简便、结构牢固、外型美观，产品形式不受手工工艺的局限。六/木材的二次加工5.1木材的连接结构木工胶05六/木材的二次加工5.1木材的连接结构(2)胶结合骨胶猪皮胶05(3)螺钉与圆钉结合螺钉与圆钉的结合强度取决于木材的硬度和钉的长度，并与木材的纹理有关。木材越硬、钉直径越大、长度越长、沿横纹结合，则强度大；否则强度小．螺钉结合六/木材的二次加工5.1木材的连接结构05六/木材的二次加工5.1木材的连接结构(3)螺钉与圆钉结合六/木材的二次加工05由于木材中含有树脂、色素和水分等，它们对涂层被覆的附着力、干燥性和装饰性均有影响。为了得到光滑光洁、花纹颜色一致和性能优良的被覆涂层，在进行涂层被覆处理前，也要对木材制品表面进行前处理。主要包括：①干燥②去毛刺③清除污物④去树脂⑤漂白⑥染色（1）木材表面前处理5.2木材常用的表面处理六/木材的二次加工055.2木材常用的表面处理（2）涂覆表面贴覆是将面饰材料通过黏合剂粘贴在木制品表面而成一体的一种装饰方法。

（3）木材表面贴覆六/木材的二次加工055.2木材常用的表面处理木材贴覆边缘的处理方式六/木材的二次加工055.2木材常用的表面处理（3）木材表面贴覆表面贴覆工艺中的后成型加工技术。其工艺方法是：以木制人造板(刨花板、中密度纤维、厚胶合板等)为基材，将基材按设计要求加工成所需的形状，然后用一整张装饰贴面材料对板面和端面进行覆贴封边。后成型加工技术改变了传统的封边或包边方式和生产工艺，可制作圆弧型甚至复杂曲线型的板式家具。知识点1木材的连接结构知识点05六/

木材的连接结构知识点2木材常用表面处理方法思考题：1、试分析一下传统的木作工艺和现代加工方式各有哪些优缺点？2、了解明清家具的设计制作特点3、木材表面贴敷工艺的优缺点4、了解各类漆器工艺?06产品设计中常用的木材Woodcommonlyusedinproductdesign一/

产品设计中常用的木材06原木是指伐倒的树干，经过去枝去皮后按规格锯成的一定长度的木料。(1)板材当锯材的宽度为厚度的三倍或三倍以上时称之为板材。按板材厚度的不同可分成几种。①薄板。厚度在18mm以下。②中板。厚度为19～35mm。③厚板。厚度为36—65mm。④特厚板。厚度在66mm以上。6.1原木(实木)一/

产品设计中常用的木材06(2)方材锯材的宽度不足厚度的三倍时称之为方材。按宽、厚相乘大小又可分成4种。①小方：宽、厚相乘，积在54cm2以下；②中方：宽、厚相乘，积为55～lOOcm2；③大方：宽、厚相乘，积为101—225cm2；④特大方：宽、厚相乘，积在226cm2以上。6.1原木(实木)一/

产品设计中常用的木材06(3)薄木厚度为1一3mm的薄木片称为薄木，厚度在1mm以下的称为微薄木。6.1原木(实木)一/

产品设计中常用的木材06一/

产品设计中常用的木材06人造板材是利用原木、刨花、木屑、小材、废材以及其他植物纤维等为原料，经过机械或化学处理制成的，人造板材的使用有效地提高了木材的利用率。人造板主要有：(1)胶合板(2)刨花板(3)纤维板(4)细木工板(5)空心板(6)塑料贴面板(7)合成木材6.2人造板材纤维板一/

产品设计中常用的木材06纤维板06木材常用的表面处理WoodSurfaceTreatment六/

木材常用的表面处理06由于木材中含有树脂、色素和水分等，它们对涂层被覆的附着力、干燥性和装饰性均有影响。为了得到光滑光洁、花纹颜色一致和性能优良的被覆涂层，在进行涂层被覆处理前，也要对木材制品表面进行前处理。主要包括：①干燥②去毛刺③清除污物④去树脂⑤漂白⑥染色6.1木材表面涂覆前处理06涂覆六/

木材常用的表面处理06表面贴覆是将面饰材料通过黏合剂粘贴在木制品表面而成一体的一种装饰方法。表面贴覆工艺中的后成型加工技术。其工艺方法是：以木制人造板(刨花板、中密度纤维、厚胶合板等)为基材，将基材按设计要求加工成所需的形状，覆贴底面的平衡板，然后用一整张装饰贴面材料对板面和端面进行覆贴封边。后成型加工技术改变了传统的封边或包边方式和生产工艺，可制作圆弧型甚至复杂曲线型的板式家具。6.2木材表面贴覆六/

木材常用的表面处理066.2木材表面贴覆木材贴覆边缘的处理方式六/

木材常用的表面处理066.2木材表面贴覆六/

木材常用的表面处理知识点1木材常用表面处理方法知识点06六/

木材常用的表面处理思考题：1、木材表面贴敷工艺的优缺点2、了解各类漆器工艺?木材及加工工艺WoodandProcessingTechnology主讲人：吴讯、周海海DepartmentofIndustrialDesigninNUAA南京航空航天大学工业设计系PreparedbyXunwu，HaihaiZhou01020304木材概述1.1木材发展历史及现状1.2木材的分类木材的构造2.1木材的基本构造2.2木材的三切面

木材的特性木材及加工工艺目录木材的成型工艺4.1木材的加工流程4.2木材的加工方法4.3木材的软化处理与弯曲技术05木材及加工工艺目录06木制品的连接结构07木材常用的表面处理6.1木材表面涂覆前处理