木制品有哪些?
木材或木質材料經過切削、膠合、塗飾等加工過程制成的制品。人類社會物質文明發展的各個歷史階段,總是與木材的擴大應用和木制品制造方法的逐步改進密切相關的。早在遠古時期,人類就已利用木材制造勞動和狩獵工具。當手工業出現以後,木材除了用於制造農具、家用器具以及車、船、轎等交通工具外,還用來制造紡織、糧食加工、陶瓷加工等機械的構件。20世紀初,木材逐漸應用於艦艇、車輛、飛機制造等部門。雖然隨著高強度輕合金和聚合材料的問世和生產的發展,在不少部門逐漸取代了木材,但木材作為結構材料,它具有許多其他材料難以代替的特性,木制品仍然在國民經濟中占有重要地位。而且隨著原材料和生產技術的發展,木制品生產中使用人造板和各種復合材料的比重越來越大。
生產特點
木制品約有20000余種。其中主要的是各種形式和用途的家具、建築構件、壹些機械(如紡織機等)的木配件,收音機、錄音機和電視機的外殼,各種精密儀器箱、辦公和繪圖用品、體育器械、樂器、玩具、包裝箱等。木制產品多種多樣,用途各不相同,但其加工過程及加工技術基本相似。木制品生產的特點是:①都是用木材初次加工(制材、人造板生產)的產品作為原料,其產品通常都是可以直接使用的成品或工業配件;②采用榫接合和膠接合作為零件接合的主要方法,有較高的加工精度要求;③木材和壹些木質材料具有吸濕性,隨著周圍空氣濕度變化會發生收縮或膨脹,不同方向的線性尺寸變化也不相同,加工前需進行合理的幹燥;④木材是各向異性材料,在不同方向上的力學強度各不相同,設計產品時,必須首先考慮到這種性能,以避免制品發生開裂、翹曲、變形以至完全破壞。
接合方式
為保證木制品牢固耐用,需要正確選擇零部件的接合方式。常用有榫接合、膠接合、釘接合、螺釘接合和聯結件接合5種。
榫接合
木制品生產中的傳統接合方式。又分為整體平榫、燕尾榫和插入圓榫3種(圖1)。榫接合的質量取決於榫頭與榫眼的正確配合、膠合質量。制造榫頭和榫眼需保證制造精度。圓榫的接合強度低於整體平榫,但其力學強度已能超過木材本身。圓榫接合可以節約木材6~10%,便於組織機械化、連續化以至自動化生產。因此在家具生產中得到廣泛的應用。
圖1膠接合
能保證木制品有足夠的牢度,有助於構成形狀較為穩定的結構(圖2)。在現代木制品生產中膠接合正逐漸擴大應用。木質零件的膠合過程還可以機械化、連續化。任何尺寸和形狀的木制品都可以用木材膠合的方法來制造,這是實現木材無廢料加工的基礎,也為用貴重和緊缺的木材飾貼廉價和低值木質零件從而降低木制品成本提供了可能性。
圖2釘接合
能承受拔釘方向和與釘軸呈壹定角度的剪切載荷。釘接合強度決定於它的長度、直徑和木材的密度。改變釘的斷面形狀有助於提高握釘力。木質零件的含水率和釘入方向也對釘接合強度有明顯影響。釘接合廣泛應用於包裝箱生產和房屋建築工程中,但在制造家具和樂器時,它通常只能作為膠接合的壹種輔助方式。
圖3螺釘接合
螺釘擰入木材會形成高強度的螺紋聯結,並能在接合部位形成很大的內部應力,使木制結構具有良好的剛性。利用螺釘及螺栓接合能使部件形成可拆裝的結構。拆裝結構廣泛應用於家具生產。但如果螺釘接合用於多次拆裝結構,每次拆開,其接合強度將降低約10%。剛性的拆裝接合用於形成箱體,而活動的拆裝接合則用於門、窗等零件與相關零部件的聯結。室外使用的承受動載荷的木制品中,所有膠接合處也常用螺釘或螺栓接合來加強。
圖4聯結件接合
普遍應用於拆裝結構的木制品。聯結件的造型和結構多種多樣,按照工作原理的不同,常用的如圖3所示。聯結件必須滿足的基本要求是:安裝省力、省時;能保證接合緊密、牢固。聯結件的接合剛度決定於兩零件相接平面之間的摩擦力。這種摩擦力的大小又因木材摩擦系數和聯結件對零件所施加的法向力而不同。摩擦系數小而又很密實的材料,采用聯結件接合有時會顯得剛度不夠,為了不增加聯結件的用量,可以附加壹些銷子或將兩零件相接觸的表面加工成槽溝之類的型面。
基本構件
木制品是由方材、板件、木框、箱框等基本構件組成的。①方材和板件的結構可以是整體的或膠合的,可以是直線形的或是曲線形的;其斷面形狀可以是方形的或是其他復雜形狀的,可以是經過膠貼的或未經膠貼的。板件的最古老的形式是實木拼板。它是用方材沿寬度方向拼接而成。現代木制品生產中,越來越多地使用空心板和刨花板、中密度纖維板、多層膠合板等人造板材來制造板件。圖4和圖5表示木制品生產中常用的方材和板件的結構。②木框(圖6a、b、c)是建築和家具制品中廣泛應用的壹種構件,它也可以有不同的結構和形狀。木框可由方材角部相接合而成或由板件鏤空而成,也可由拌膠的木碎料模壓而成。大量生產中常用的木框多為矩形。有的木框空檔中嵌入薄板,稱為嵌板結構。傳統的框式結構家具都是以木框為基礎形成的。③箱框(圖6d)可以看作是木框的變體,通常是4塊以上的板件用箱接榫、燕尾榫或插入圓榫等接合方式構成。也可以由拌膠木碎料模壓或用刨花板等人造板按V形槽折板法制成。電視機殼、家具的抽屜等都是常見的箱框結構。構成箱框的相鄰板件可以互相垂直或呈壹定角度。
圖5
圖6基本工藝過程
既包括切削、壓制、彎曲等機械加工,也包括材料加熱、幹燥膠合和塗飾等物理和化學過程。木制品制造的基本工藝過程構成如圖7所示。
成材和各種人造板的機械加工都是從配料工段開始的。但是成材幹燥和配料的先後順序並非固定不變的。可以根據木制品的結構和所用原料的不同,先進行成材幹燥,然後配料;或是先將濕木材配料加工成毛料,而後進行毛料幹燥。毛料經過基準面加工之後,再按設計要求加工成壹定尺寸的斷面和長度,就稱為凈料。對凈料再進行開榫、打眼、鉆孔、銑削型面之類的加工,並經過砂光工序,使表面質量符合塗飾要求,從而全部完成木制零件的制造過程。膠合零件、曲木零件或成型膠合零件等壹般是在單板裁切或毛料加工之後,進行膠合、膠貼、彎曲或彎曲膠合,然後再作形狀加工和表面修整而制成。裝配工段和裝飾工段的先後順序,可以因產品的不同結構而異。傳統的框式結構木制品多采用先裝配後裝飾的辦法。在工業化大批量生產中,特別是那些板式拆裝結構的制品,如零件達到足夠的加工精度並具有互換性,宜於先裝飾而後裝配,或是裝飾之後不在工廠而在銷售地點總裝配,或由用戶自行裝配,這樣即可達到更高的經濟效益和社會效益。
圖7