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实木家具材料下料技术 2011 02 15 09 45 5实木家具材料下料技术 (2011-02-15 09:45:58) 2011年02月15日一、木材利用率的计算公式 实木材料的利用率计算可以分为二种，一种是体积计算方法，第二种是面积计算方法。 体积计算方法如下： 生产加工后得到的材积 体积利用率= * 100% 生产加工前的材积 该计算公式广泛应用于木材贸易和广大的生产领域。 生产加工后得到的净表面积 面积利用率 = * 100% 生产加工前的表面积 该公式现应用于少部分家具厂。 家具厂采用面积利用率的原因在于木材的厚度规格是事先被确定的。如生产厚度为22 mm 的部件采用25mm 的板材，生产50mm厚的部件采用55 mm 的板材等。因此厚度的损耗是工艺损耗，并不是作业因素引起的损耗。于是，领用100平方米25mm厚的板材，得到多少厚度为22mm 的净表面积，就是其面积利用率。 体积利用率的高低在家具生产企业，很多时候并不能反应实际的下料技术水平和管理水平，如在很多企业，由于材料规格的缺少，采用50mm 厚的板材生产40mm 厚度的部件。的错误。 采用面积利用率就可以避免这种错觉。面积利用率是综合反应生产技术管理水平的基本指标，有些家具企业，材料利用率只有30%左右，广听这个数字并不能引起震撼，但如果说用面积利用利率的话，说面积利用率不到40%，那么谁都会明白发生了什么。 面积利用率的使用，必须严格按照采购材料的规格和生产的部件相统一，在统计中应该分开核算。 采用面积利用率时需要注意的问题： 1、 需要同时使用体积利用率。防止用高规格的材料生产低规格的部件。如用30mm 厚的板材生产20mm 厚的部件。 2、材料清单中，各部件需要规定各部件使用的原材料的厚度规格 3、专人统计核算、监督与管理。 二、木材生产过程的损耗 1、原木运输储存过程的损耗 由于运输、储存不当引起端裂、蓝变、青变、腐朽的损耗。 2、原木制材过程的损耗 锯材规格搭配不当、锯材方案不当、锯条开路太大、跑锯、制材过程的开裂等等引起的损耗。 3、板材干燥过程的损耗 板材堆垛不良引起的变形、翘曲；自然干燥储存不良引起的青变、蓝变、端裂等。 窑干速度过快引起的开裂、含水率不均匀，残余内应力过大、翘曲、变形等。 木材干燥的基本原理 木材中的水分主要有自由水和吸着水两种。存在于由细胞腔组成的大毛细管系统内的水分叫做自由水，它的增减只影响木材的重量，而不影响木材的性质；存在于细胞壁组成的微毛细管系统内的水分叫做吸着水，它的变化，不仅能使木材产生收缩和膨胀，而且也将影响木材的其他物理力学性质。 木材干燥就是要排除木材中的自由水和吸着水，以适应不同的用途和质量要求。干燥木材的方法虽然有多种，但基本原理是共同的，即利用沿木材厚度上的含水率梯度，以及在加热后形成的内部大、外部小的水蒸汽分压力差，促使水分以液态和汽态两种形式连续地由内部向外部移动，并通过木材表面向外界蒸发；内部的水分移动强度应与表面的水分蒸发强度协调一致，使木材由表及里均衡地变干。 传统的蒸汽干燥室，它的干燥过程是：先使高温度（100以下）和高温度（饱和或接近饱和）的湿空气在循环流动中不断地穿过材堆，对木材预热。当木材及其水分被加热到一定程度后，按干燥基准的规定，降低介质的温度和相对湿度，迫使木材中的水分从表面蒸发，这是干燥开始。然后按照干燥基准规定的程序，逐步提高介质的温度及降低相对湿度，使木材中水分的蒸发面逐渐移向内部，直到干燥结束。在干燥过程中，应能消除或减轻内应力、开裂和变形，不降低木材的物理力学性质，以保证干燥质量。 对于国内生产的干燥板材，由于其技术装备、技术力量、商业投机性等多种因素，大多数木材干燥质量并不能达到家具使用的标准要求，常见的质量问题有： （1）、木材干燥程度不够。家具干燥材料要求窑干时出窑的木材含水率在8%以下，然后在自然条件下回潮到当地平衡含水率，如上海地区的平衡含水率为15%，广州地区的平衡含水率为14%。所谓含水率不能超过12%是指木材干燥后在自然环境下回潮程度不能超过12%，并不是指木材干燥后含水率不能超过12%，这是二个不同的概念。 当木材窑干含水率在8%以下时，如果不是阴雨天气，生产制作时含水率只要不超过当地平衡含水率就不会发生很大的问题。其原因在于干燥的木材吸收的水分是以自由水的新形式存在，而自由水并不影响木材的机械性质。 对于未干燥到8%以下的木材，由于其附着水含量过高，虽然测得的含水率低于12%，但是其仍然会发生变化。 （2）、木材内部残余应力过高。其表现形式有： 表面干燥，甚至表面有开裂现象，锯切后有明显的水迹。 表面干燥，锯切中材料爆裂 表面干燥。锯切后材料扭曲 表面干燥，锯切后材料弯曲。 以上现象，都是由于木材干燥速度过快，所形成的木材干燥缺陷。 我们这里说的木材干燥速度过快，并不是说木材干燥时间不够。 木材干燥速度过快是指木材干燥过程中，在局部时间内，由于升温过快或者干燥窑内湿度过低造成的。这种状况是由于干燥人员缺乏干燥工艺知识和实践经验造成的。根据笔者对上海地区商品材干燥情况来讲，很多木材干燥加工厂家，木材干燥整个时间并不短，但是，由于这种局部干燥速度过快造成这种缺陷。 对于木材干燥，即使是同一种树种，由于生长地区的气候差异、同一地区不同生产环境的差异、进干燥窑时木材状态差异、木材厚度规格的差异等因素，都会对木材的干燥进程产生影响。 对木材干燥进程产生影响的因素还有：干燥窑的位置、机械设备状态、探针的分布状况、数据线状态、干燥窑的密封性能、干燥窑的隔热性能等，因此木材干燥，不仅仅需要深厚的干燥理论知识，需要丰富的实践经验，还同时需要对具体干燥窑性能的掌握。因此，所谓的木材干燥基准，对于既要节省时间，又要保证干燥质量时，只能是具体操作时的一个参考基准，并不能成为一个作业标准。 同样、木材干燥中产生的端裂、凹陷、翘曲等，也是由于木材干燥速度过快所形成的。 例如，杨木的干燥，非常容易引起木材表面的凹陷，但是，根据笔者的实践经验，这种凹陷是完全可以避免的。国内在木材干燥理论上存在较大的漏洞，这种用错误的理论来指导生产实践，当然会有很大的问题。 再如，红木材料的窑干方法，由于其气干密度高，一般采用非常保守的方法，但即使如此，也会在局部时间由于升温太快而造成诸多缺陷。由此造成二种极端状况，一种是通过窑干的红木家具材料成本高居不下，没有通过窑干的红木家具，虽然价格实惠，但容易变形开裂。 （3）、端裂、开裂 （4）、凹陷 （5）、翘曲 4、板材采购中的损耗 对于采购干燥木材的家具厂来说，以下情形应该属于采购的损耗： （1）、采购木材检测方法与实际检测所产生的差异； （2）、端裂二头合计超过20cm 的 （3）、树芯开裂的 （4）、蓝变、青变、腐朽的 木材检测的损耗数量 采购木材损耗率 = * 100% 采购公称材积 板材采购实际价格 =采购单价 / 采购木材损耗率 采用采购损耗有下列现实意义： 采购1立方的板材，厚度规格为50mm，价格为4000元，测得木材采购损耗为20%，则仓库实际收到的有效材积为0.8立方，价格为5000元/立方，仓库发给生产部门材积以有效材积0.8立方计算，板材面积为0.8*1000/50= 16平方米。 生产部门利用这个16平方的板材，生产了12平方米净面积的部件，这样生产部门的木材利用率（面积利用率）为： 12/16*100%= 75% 如果不考虑采购的损耗的话，生产部门的表面积利用率为 12/1000*50*100%= 60%，即用了20平方米的木材仅生产了净面积为12平方的部件。 因此，将我们统称的木材利用率分为采购的损耗率和生产部门的利用率二部分，一方面很好地反映了采购的成本，另一方面也客观地反映了生产部门利用木材的真实水平。 这无论从成本角度衡量还是从工作质量、绩效考核方面来衡量都有其现实意义。 5、干燥板材下料过程的损耗 干燥板材在生产下料过程中的损耗分为工艺损耗和、材料质量损耗和加工损耗三种。 工艺损耗是指由于加工工艺需要所引起的损耗。 材料缺陷损耗是指由于板材所有的缺陷不符合所下部件对木材缺陷质量要求所产生的损耗。 加工损耗是指由于加工方法不当引起的材料损耗。 这里重点阐述工艺损耗和加工损耗二种情况。 （1）、工艺损耗 工艺损耗包括下料时的锯路损耗、长度余量损耗、宽度余量损耗和板材厚度余量损耗。 单片据和多片据的锯路一般为3mm，修边锯的锯路为5mm，细木工带锯机的锯路为1.5mm,横截距锯路一般为3mm. 长度余量损耗是指下料时部件长度方向留的余量，很多工厂该余量规定为20mm，这是与精切时所用锯片厚度规格有关，精切锯片一般锯路为5mm。对于生产不重要的部件，也可以选用3mm 锯路的精切锯片，这时长度余量可以控制在10mm-12mm 之间。选用3mm锯路的锯片大致上可以节省木材1个百分点左右。 决定宽度余量大小的因素主要是以下三个方面： 机器装备的精度 如刀具的刃磨质量、装刀技术规范的符合性等 木材的内应力大小 木材内应力大，则锯宽后材料扭曲就大，在木材干燥处理不好的家具企业，经常会看到开长料时，直边成弧形，就是这个原因。这种弯曲程度越大，余量就越大。 部件的长度 部件越长，这种弯曲的程度风险就越高，反之就越小。 一般来说，部件长度低于500mm 的，宽度余量可以设为3mm。长度大于500mm的，设为5mm。当然这种情况是在单一开短部件时可以引用。 如果木材干燥比较到家的，料开出后还能保持相当的平直程度，建议宽度余量改为3mm比较合适，由此大致木材利用率可以提高3个百分点。 厚度余量的大小与原木锯板时跑锯程度、木材干燥后的翘曲程度有关。国内有人将干燥材的标准将翘曲度定为2米材允许10mm的翘曲，这完全是站在木材商的角度来制定的标准，对于家具企业来说，一般定为5mm的厚度余量，如果一块2米翘曲度达到10mm的板材，生产1800mm的部件，是无论如何不能加工了。因此，很多做实木衣柜的厂家，长梃料难却，或者取出的长梃料往往不直，是弯曲的，给产品质量和加工都带来了严重问题。 出现这种问题的原因在于许多木材干燥厂家并不能很好地掌握木材干燥技术。因此建议对于真正生产实木的厂家最好能自己上干燥窑干燥，这无论是从成本控制还是质量保证上都有很大的帮助。 干燥好的板材，厚度余量有3mm就足够了。甚至有些控制严格的厂家，仅仅为2mm.。广这一条，木材就可以节省5-7个百分点。 一个年产值1个亿的实木家具工厂，年消耗木材有3000万左右，如果自己锯材干燥与耗还可以节省10%，另外采购损耗还可以降低10%-15%，因此总体材料成本考虑其它各种因素可以降低30%左右，也就是说可以实现利润增长900万，利润率增长9个百分点。 （2）加工损耗 加工损耗可以分为板材长度损耗、板材宽度损耗和长料短切的损耗三种情况。 关于长料短切的损耗已经在家具企业最大的材料成本损耗中阐述，这里不再论述，下面重点说明板材的长度损耗与板材的宽度损耗二种情况。在此之前先讨论以下二种不同的下料工艺路线。即先锯长后锯宽工艺和先锯宽后锯长工艺。 对于先锯长，后锯宽的工艺，首先考虑的是充分利用了长度利用率，但是，事情往往并不像想象的那样，下面举例说明。 要据规格为500*80的料，现锯一块自然宽板，锯得规格为500*250，其中间靠一边距离为70mm 处有一个直径为25mm的节疤，而这个节疤是不能被成品质量规范接受的，于是该料锯出后只能生产1块该规格料，剩余二块料一块是带有节疤的500*100的料，一块是500*75的料。 对于带有节疤的料有一半机会是没有用了，还有一半机会可以生产更小的部件，这里假定利用率为50%。 对于500*75的料也是只能生产更小部件的料，如规格为450*55。 于是该块500*250的板材，下料后其面积利用率为： 500*80+ 500*100*50% + 450*55 面积利用率= - - * 100% = 71.8% 500*250 这种配料方法，长度利用率一般在90%95%之间，面积利用率一般在60%65%之间。 而对于先锯宽后锯长工艺来说，首先通过宽度规格的搭配，宽度利用率可以达到90%95%之间，对于普二级木材来讲，长度利用率大致可以在80%90%，由此面积利用率可以达到72%78%之间。 因此二种下料工艺先锯宽工艺一般要比先锯长的工艺木材要节省10%15%。 这二种工艺的应用情况，一般在跨过家具公司采用先锯宽后锯长工艺，国内厂家一般采用先锯长后锯宽工艺。 产生这样差异的原因可能是跨过家具公司一般采用干燥质量较好的木材，木材版面平整，而国内厂家一般用的木材板面翘曲程度较大，只能采用这种先锯长后锯宽的工艺。 但是，现在很多国内家具厂，所用的料大多是进口的板面比较平整的板材，但仍然采用先锯长后锯宽的工艺流程，恰是管理人员对下料知识缺乏的表现。 板材的长度损耗 6、规格料木工机器加工过程中的损耗 这种损耗也有三种情况，一是调机中试样质量不合格引起的损耗，二是加工中的报废如立轴加工中撕裂等，三是生产不合格产品并无法返修的部件。 三、家具厂节省木材的技巧 待添加的隐藏文字内容2木材是家具制造的主要材料，而节省木材涉及很多工艺环节和加工过程。下面提供了配料过程中的木材综合利用的配料技巧。 随着全球性森林资源减少和“封山育林”“退耕还林”等一系列环保政策的实施，过去那种粗放式使用原材料的方式已不能适应目前的形势。木材加工企业都在通过有效途径提高木材利用率、节省木材。 1 套拼 套拼配料适用于凹凸曲线形状的家具部件。配料时先估计一块板可套裁的部件数量，对于相关的部分可以拼一小块板套裁；也可套裁后将边角料再拼接，进行下一次套裁加工 有些部件（如床柱、脚）呈大小头形状，可以考虑两根大小头套裁，这样配料比配方料可节省材料大约20%。套拼配料先要制作一块模板划线，然后用带锯剖开。大小头套拼要分别以两边为基准定长。尺寸大小的部件也可数根一起拼，但要铣两边后齐头。注意两端必须垂直于该部件中心线。这样可以省去每根所放的铣削余量。数根一起拼还要考虑后续机加工精度和加工工艺。 2 贴料 许多家具部件如脚、牙板等局部凸起，不运用套拼的配料方法。采用贴料法可最大限度地减少用材贴料方法是，先在芯料上划线确定贴料的位置后贴第一面，然后用双面刨或平刨刨第二拼贴面，然后贴第二面。为了方便后续加工，第二次贴料溢出基准面的胶水及偏移芯料的贴料必须清除，以形成两个互相垂直的加工基准面。小尺寸的贴料可选取边角料。贴料方法比整料少用净材约25% 。 3 八角拼法 八角拼法最适于拼接在直径的车木另件。与一般拼法不同的是最后贴上的两块板截面呈现梯形，这样能节省用料10%左右。 八角拼法要注意：（1）梯形的底角60%左右，目的是为了取得较好的胶合质量。（2）胶压时为防止贴板偏移，两端可用铁钉定位，卸压时拔去铁钉，切记！（3）芯料上打洞、开槽、齐头等工艺，能提前加工的尽可能提前到拼贴前完成，避免胶拼后基准丢失，加工困难。 4 包裹法 包裹法是为充分利用珍贵木材资源，内芯用差一些的材料，外表用好材的配料方法。截面为方形的床柱可用此法。截面积越大，节材效果越明显。具体有下列几种方法： 4.1拼夹芯板' 将经过干燥的板材切下的端头、短料、零料加工成规定的宽，然后两边用材质较好的刨光材进行胶合，再经双面刨刨平制成拼板坯料夹芯板。当另外两面再胶合上二块材质好的板材，经过刨削，就完成了整个包裹工艺。对于要车削成型的部件，要保证两端芯料的材质能符合车削工艺要求 4.2 拼包芯材 为消化在横切锯上裁下的干燥板材端头，可将同厚度的端头短板经过：齐头直边端头开槽穿条拼接双面刨光拼柱，制成芯材备用。经过制作芯材后，下脚材中100mm以上长度的材料明显减少，木材利用率大大提高。, h1 V( G% s* K: 包裹在方柱内的包芯材可以接长，包芯材可以带死节、虫眼（需处理）、内裂，边材、心材，但要求材种相近，两端头包芯材不可见内裂，装配时可见的槽、榫眼要避开接缝。0 g( D- m( J; , a$ u' w4 包芯材拼成柱后，两个光面与两块好板先拼，经刨两面后，再拼余下两面成方形，最后刨削成型（图9）。对于截面较大的床柱类产品，包芯法是提高木材利用率的主要方法。; y+ e I& X0 , M 5 空心 直径200mm以上超大型部件（如床柱）因其加工尺寸超过一般设备的加工范围，且体大笨重，加工难度高。这种零部件可采用空心法配料。将部件分解成四块长料，定长、打孔后拼板加压胶合，端头用两块料封死。装配孔、连接孔、中心孔等在胶合前打好，铣削时注意孔的定位。经空心拼合的成品象实心的一样，既节省了用材又减轻部件的重量。 茶几立柱直径变化不大，可直接拼成空心“八角筒”。特别注意四面刨成型料的角度要准确，不允许大小头、跳 刀、起毛、死结等加工缺陷。组装时成型料围绕在八角形芯模周围，用橡皮筋（用旧汽车内胎制作）箍隙。胶固化后切两端头，在端头拼缝打U型钉加固。上漆前白坯必须及时进行底漆处理。“八角筒”型立柱能最大程度地节省用材，也省去了连接底脚的扳手空间的镂空工序。 6 分段 床柱部件如果改为两段，中间用木榫连接，该部件上段截面比下段小，分段配料可减少配料用材。同时配料长度变短，易于取材，提高了出材率。对于下段方形外形可用包裹法包芯。 经分段后工件变轻，易于各工序加工、减少碰伤，上段雕花柱可很方便地发送外协雕花加工。 7 指接 一些家具部件如床帮，用材较长，取实木料利用率低，且易翘曲。这种情况就可用指接材，两面贴切片，两边用实木或切片封边。注意指接用材要求略高于包芯材。基本要求是：材种相近、等宽、无腐朽、死节直径小于10mm、相邻指接木要错开50mm以上：两头指接木的长度不小于100mm且无开裂现象。贴面前两面砂平，并保证一面能做正面。（这里的指接木不等同于市场上的集成材）一般茶几的非雕花牙板上面贴花的牙板底板也可用贴面指接板。家具内非规定用材（例不可见部位、后拉挡）可直接用质量好的指接木，无需切片覆盖。指接木是短木接长、劣材优用、废材利用、提高木材等级和综合利用率的最有效途径之一 8 封边、热压贴面 珍贵材种和进口材因为采购困难或价格昂贵，所以必须充分利用。客户对茶几、柜类产品的原始状态（可见外表面）有用材规定，而对内部则不作明确要求。一些立柱、拉档等可按不可见部位用材要求用材。牙板、拉档也可里边用普通相近材，外面用规定材切片封边。质量要求高的大规格部件除了用指接木外，还可以用次材配料，表面贴切片。贴面工艺在不影响强度的前提下可以解决木材局部轻度腐朽、虫眼、死节、色差、较小的活节和劈裂等缺陷，真正做到次材优用，贱材贵用。但注意芯板的可见长边要选择质量较好的长条封边。 有些曲面板如抽屉面、椅背表面要求高，实木不易套裁、双面铣削加工难度很高，可改用多层胶合板结构，中间用杨木切片，反面用楸木切片，正面用规定材质切片，这样既减少了规定材的使用量又方便了加工。也可采用三层薄板弯曲胶合成型，但高频热压需制作模板，所以需要有一定批量。 9 修补 许多料需要通过四面刨成型。在不增加加工余量的情况下提高四面刨的合格率是关键。通常四面刨的次品是局部未被刨到、抹头、跳刀痕、木材缺陷等，为了不使其前功尽弃，应及时修补这些次品。较小的缺陷用纹色相近的同种木材修补，较大的缺陷则将该部分开掉，重贴一块，在刨床上刨至要求尺寸 修补是坯料出配料工段前的一道补救措施，也是一种节约木材、充分利用木材的常用方法、能修就不必重配 上述综合利用的配料方法需要专人来完成，他们属于配料的组成部分，也是配料工作的补充，除了完成贴料（套拼）等工作外，主要目的是及时分类处理断料、开料剔下来的次材。并把这些次材制成指接木，包芯材等 经过综合利用后，优化了作业环境，对车间管理、班组文明生产乃至公司效益都有立竿见影的好处。 综合利用配备的设备也很简单，如台面锯、断料锯、单头开榫机、齿接机（可自制）、纵切锯、单面刨、拼板夹等。有些设备如双面刨、四面刨是与配料工段共用的。 综合利用须特别强调胶合质量。首先必须选用性能稳定可靠的胶粘剂并按其技术要求正确使用（包芯材、指接材可用普通白胶），其次，双面刨的刨板精度、木材含水率、压力必须符合胶拼的基本条件。拼板时保证密合并挤出胶水，必要进加楔子。做到拼接时板不偏移定位位置，卸压时保证胶料充分固化，不出现胶缝开裂和明显胶层。每个操作工都要在自己拼的工件上盖上自己的工号以便检查。如果胶合质量有问题，那结果不是节省，而是浪费。 节省木材是从图纸设计开始，设计零件要考虑是否套裁，确定木纹方向。开材料净尺寸清单时，贴料尺寸同时开出。根据油漆、客户要求规定用材，注明用材要求、是否可用相近材替代，如俄罗斯桦木、西南桦替代樱桃木；水冬瓜、桦木替代桤木；枫桦切片替代樱桃木切片等，注明综合利用结构 结合利用节省的是木材，增加的是人工、胶水及加工工序，因此不能刻意“节省”，须综合考虑，不能只算减少了多少净材，还须算多用了多少胶水、人工，后续加工有没有困难，能不能保证质量（强度），是否影响进度。如果“节省”的净材和增加的成本抵消或所剩无几，那么所做的一切就没什么意义了 另外，综合利用的对象是小料。裁头、直边要注意安全，尽量使用模板。小料机加工时没有整料时那么爽快顺手，要保证加工精度，加工中遇到的问题应及时反馈加以改进 目前，国内木材加工企业的木材利用率离国际水平尚有很大差距，以节约资源型的生产模式、逐步提高出材率将是木材行业可持续发展的方向。 特别声明：1：资料来源于互联网，版权归属原作者2：资料内容属于网络意见，与本账号立场无关3：如有侵权，请告知，立即删除。4687171