Тема 1. 4 конструкції елементів, які входять до складу виробів з деревини

Мета: освітня –  вивчення елементів виробу, конструкції прямолінійних і криволінійних деталей; виховна – виховувати любов до обраної професії

Міжпредметні зв’язки: Основи технології меблевого виробництва;

 

Методи та прийоми викладання: Лекція з елементами бесіди

 

Матеріально-технічне забезпечення, дидактичні засоби, ТЗН: натурні зразки

 

Література: 

1. К.А.Дмитрієва «Конструирование мебельних изделий», с. 50 – 56;

 

2. І.М.Заяць «Технологія виробів з деревини», с. 30 – 38

 

 

План

1. Виріб і його елементи

 

2. Конструкції прямолінійних деталей

3. Криволінійні деталі

 

 

        1. Столярно-меблевий виріб складається з деталей, складальних одиниць і груп, які можуть повторюватися в кількох комбінаціях.

  Деталь (брусок) є елементарною частиною виробу, виготовленого з масивного матеріалу, або склеєного з заготівок, отриманих з суцільного матеріалу.

    Складальна одиниця – частина виробу, зібраного з деталей. Складальні одиниці можуть бути у вигляді рамки, коробки й щита.

    Група є частиною виробу, зібраного із складальних одиниць і деталей. Залежно від складності виробів у них можуть входити тільки деталі; деталі і складальні одиниці; деталі, складальні одиниці і групи. Розглянемо детально, що таке деталі і складальні одиниці.

     Деталі входять до складу меблевого виробу поряд з такими елементами як складальні одиниці, стандартні та інші вироби. Загальні вимоги до їх конструкції – забезпечити надійність, довговічність, естетичність, технологічність і функціональність виробу в цілому.

Деталь є неподільним конструктивним елементом. Деталь розрізняють за формою і матеріалом, з якого вона виготовлена. При конструюванні деталей з деревини необхідно пам’ятати про особливості цього матеріалу, які впливають на якість конструкції.

    Невелика вага та низька теплопровідність деревини сприятливо впливають на функціональність меблі. Мала щільність і хороші пружні властивості деревини забезпечують їй достатню щільність для утримання цвяхів, скоб та шурупів. Висока міцність дозволяє застосовувати в конструкціях деталі невеликого?????

Хороша адгезія дає можливість робити деталі склеєними. Особливими властивостями деревини, які доводиться враховувати конструктору, є гігроскопічність, анізотропія і наявність текстури.

 

     Анізотропія – пов’язана з неоднорідністю будови деревини, яка визначає відмінності у механічних властивостях вздовж і впоперек волокон. Межа міцності на розтягування і стягування вздовж волокон є вищою межі міцності на розтягування і стягування впоперек волокон відповідно у 20 і 10 разів. Тому опорні елементи, несучі конструкції, наприклад ніжка шафи, стільця повинні повинні мати напрямок волокон, що співпадають з напрямком зусиль навантаження. На згинання дерев’яні конструкції працюють краще, якщо зусилля спрямовані перпендикулярно до волокон (наприклад, штанга для білизни з деревини працює якраз в таких умовах).

     Вплив анізотропії особливо проявляється в деталях, що мають малу та велику ширину. Нерівномірність будови в такому випадку викликає значні внутрішні нерівномірні напруження, які викликають короблення деталей.

 

      Гігроскопічність деревини – це властивість її втягувати і віддавати вологу, міняючи при цьому лінійні розміри елементів. При чому в різних напрямках цей процес протікає однаково. Вздовж волокон гігроскопічність мінімальна і складає 0,1%, в радіальному напрямку – 3,5%, в тангентальному – 6…12% на одиницю довжини. Цю властивість деревини може викликати короблення деталей, розтріскування. Гігроскопічність деревини твердих листяних порід вище, ніж м’яких листяних і хвойних.

 

     Текстура деревини – це узор, утворений на його поверхні в результаті пере різання волокон. Текстура залежить від зрізу і породи деревини. тангентальний зріз дає цікавий малюнок, особливо в деревини цінних порід (дуба, ясена, червоного дерева). Така деревина добре піддається обробці. Обробка прозорими лаками виявляє текстуру. Все це потрібно враховувати при виготовленні деталей, що виходять на лицьові поверхні.

  

     Бруски – це  найпростіша деталь, виготовлена випилюванням заготівки з пиломатеріалу з наступною механічною обробкою до потрібних допусків шорсткості поверхонь. При конструюванні деталей і визначенні їх перерізів необхідно забезпечити потрібну міцність, а також добитися наближення їх розмірів до стандартних розмірів пиломатеріалів. При необхідності конструювання деталей значних поперечних перерізів, з метою забезпечення потрібної міцності, їх можна виготовляти склеюванням з окремих заготівок у блок потрібних розмірів. Міцніші деталі порівняно з масивними можна виготовити гнуттям з одночасним склеюванням або пресуванням. Чорнові розміри заготівок для деталей складаються з їх чистових розмірів і припусків на обробку. Номінальні розміри перерізів брусків з деревини хвойних і листяних порід повинні бути нормалізовані.

       Рамка, як конструктивний елемент у виробах з деревини являє собою конструкцію, що виготовлена з окремих брусків, зв’язаних між собою шиповими в’язками. Довгі бруски рамки називають поздовжніми, короткі – поперечними. Рамка, в якої немає внутрішнього заповнення, називається простою. Якщо є заповнення брусками, то її називають рамкою з заповненням середниками поздовжніми або поперечними – залежно від їх паралельності однойменним брускам. Рамки можуть мати внутрішнє заповнення щитом, склом або дзеркалом. Їх називають фільончастими. Поперечні перерізи брусків рамки визначаються розрахунками або вибираються, виходячи з конструктивних міркувань, але їх номінальні розміри повинні відповідати нормалізованим.

       Проектуючи рамки, їх окрайки повинні бути належним чином оформлені. Окрайки можуть бути облицьовані або обкладені розкладками з деревини цінних або листяних порід. Якщо необхідно надання рамці більшої масивності, на її площину наклеюють бруски запідлице з окрайками рамки. При цьому рамка без зміни розмірів обвязуючих брусків стає масивнішою. Коли потрібно збільшити розміри брусків з метою підвищення міцності рамки, тоді така рамка видаватиметься дуже масивною і грубою. В цьому випадку на видимих окрайках роблять фаски, галтелі і тоді рамка видається тоншою.

     Коробка складається з брусків або щитів, з’єднаних між собою в’язкою по площині. Способи в’язки вибирають залежно від потрібної міцності і зовнішнього вигляду. У більшості випадків застосовують коробчасті шипи плоскі, шипи профілю «ластівчин хвіст», відкриті або напівпотай. Коробки можуть мати дно (заглушину) або бути без неї. Заглушина виготовляється з фанери і деревино волокнистої плити, вставляється в коробку в шпунт. Великі за розмірами коробки можуть мати середники. Лицьові окрайки коробки, якщо необхідно, облицьовуються шпоном цінних або твердих листяних порід. висота стінок коробки повинна бути в два рази більшою від товщини брусків. Коробки широко застосовуються в столярно-меблевому виробництві (дверні й віконні коробки, шухляди тощо). Розміри брусків коробок повинні бути нормалізовані.

     Щити. В столярно-меблевому виробництві використовуються щити таких типів:

- масивний або дощатий;

- масивний переклеєний (багатошаровий);

- столярна плита;

- деревиностружкова плита;

- щит порожнистий з сотовим заповненням

  Масивні або дощаті щити складаються з брусків (рейок), з’єднаних між собою окрайками за допомогою клею. З’єднання рейок можуть бути на гладку фугу, в шпунт і гребінь, на вставний круглий шип. З метою попередження можливого короблення щита рейки повинні бути малої ширини і набрані в щит за річними кільцями. Крім того, рекомендується збільшувати час витримки для нормалізації внутрішніх напружень.

      Короблення щитів у процесі експлуатації можна зменшити за допомогою шпонок, поставлених у награт запідлице і з виступом або наконечників, які кріпляться в шпунт і гребінь. Шпонки ставлять без клею і закріплюють тільки з одного кінця для попередження їх випадання.

       Масивний переклеєний (багатошаровий) щит складається з дощатих щитів, склеєних з трьох або п’яти шарів з взаємно перпендикулярним розміщенням шарів деревини. Два симетричні шари обов’язково повинні бути однаковими за товщиною і породою деревини.

       Столярна плита складається з серединки, сформованої з рейок з окрайками, і двох сорочок з шпону, які наклеєні на середину з обох боків. Рейки набираються в щит на клею або без нього.

       Щит порожнистий з сотовим заповненням – це рамка, всередину якої вставлено сотове заповнення, і обклеєної з обох боків сорочками з фанери або твердої деревино волокнистої плити. Сотове заповнення виготовляється з картону, цупкого паперу або інших матеріалів. Щити порожнисті значно легші

від інших конструкцій щитів.

          Меблевий щит складається з серединки у вигляді рамки, яка заповнюється проклеєною подрібненою деревиною, і сорочок, наклеєних на площини з обох боків. Сорочки виготовляють зі шпону товщиною 1,5…2 мм або фанери товщиною 3…4 мм.

          Щити вигнуті. В багатьох конструкціях меблів можуть застосовуватися щити криволінійної форми. Їх виготовляють з гнутопропильних елементів і з пазами в плитах. Гнуто пропиляні елементи можна виготовляти двома способами. Перший полягає в тому, що пропили роблять у брусках уздовж волокон і в ці пропили промазані клеєм листи шпону на 0,1…0,2 мм тонші за пропил. Потім пропиляну частину бруска згинають у шаблоні і витримують до повного схоплення клею.

          Другий спосіб характерний тим, що пропили прямокутної або конічної форми роблять на плиті поперек на глибину 2/3 – 3/4 товщини плити. Ширина пропилу

 

                                    t = = ,

 

         де ,  – радіуси згину плити, мм;  – кількість пропилів.

      Мінімальна віддаль між пропилами, які можна отримати, становить близько 1,5 мм. З метою забезпечення необхідної міцності плити з обох її боків до гнуття облицьовують шпоном або фанерою. Гнутий щит можна отримати шляхом виготовлення паза, в який вставляється бобишка потрібного радіуса

 

 

Елементи складових частин

 

     Деталі і складальні одиниці, які входять у виріб, можуть мати різні елементи. Так, наприклад, деталь, тобто брусок будь-якої форми з цільної або клеєної деревини, має площини (ліву й праву), окрайки, торець і ребро.

     Обкладкою називають заготовку, якою закривають окрайки плит, рамок та ін. Обкладки можуть бути  запідлице, з виступом або з уступом.

   Штапиком називають деталь, яка слугує для закріплення скла та інших елементів виробів.

     Фільонка – це  елемент, який вкладено в рамку коробки. Фільонка може бути плоскою або профільною.

     Фаска – це зрізане гостре ребро окрайки.

     Пом’якшення – притуплене гостре ребро окрайки радіусом 1…2 мм.

     Галтеллю називають напівкруглу виїмку, зроблену на ребрі або площині деталі

      Кальовкою називають фігурний профіль на деталі, складальній одиниці, призначений для декоративного оформлення виробу.

      Чвертю називають прямокутну виїмку на деталі, яка утворена двома площинами.

      Платик – це уступ, утворений між двома деталями, які з’єднані між собою.

     Звісом називають частину, яка виступає за межі остова виробу, наприклад, кришки стола, сидіння стільця тощо.

      Перелічені елементи складових частин використовуються в конструкціях виробів з метою підвищення їх експлуатаційних властивостей, зниження трудомісткості технологічних операцій тощо. Наприклад, платик у багатьох випадках передбачають, щоб закрити можливий зазор, клейовий шов або інший дефект, адже з’єднання двох деталей між собою запідлице вимагає значних витрат часу і праці; штапик полегшує кріплення різних елементів конструкцій, закриває стик між деталями і спрощує технологію

 

2. Прямолінійні деталі із масивної деревини можуть мати різну довжину і форму січення. Деталі бувають цільними і склеєними. Якщо в деталі ширина перевищує товщину більше, ніж у три рази, її треба робити склеєною. Деталі великої довжини теж можна виготовляти склеєними (наприклад, ніжку стільця). З’єднання частин деталей здійснюють одним із стандартних з’єднань, вибираючи найбільш технологічне і міцне. Клеєні деталі порівняно з цільними більш формостійкі, наділені більшою міцністю. Вони більш трудомісткі але менш матеріалоємні, так як при розкроюванні на дрібні заготівки можна отримати великий корисний вихід, а також використати дрібні відходи виробництва. При виборі розмірів прямолінійних деталей слід керуватися рекомендаціями галузевої системи уніфікації

Елементи складових частин

 

     Деталі і складальні одиниці, які входять у виріб, можуть мати різні елементи. Так, наприклад, деталь, тобто брусок будь-якої форми з цільної або клеєної деревини, має площини (ліву й праву), окрайки, торець і ребро.

     Обкладкою називають заготовку, якою закривають окрайки плит, рамок та ін. Обкладки можуть бути запідлице, з виступом або з уступом.

   Штапиком називають деталь, яка слугує для закріплення скла та інших елементів виробів.

      Тахля – це елемент, який вкладено в рамку коробки. Фільонка може бути плоскою або профільною.

     Фаска – це зрізане гостре ребро окрайки.

     Пом’якшення – притуплене гостре ребро окрайки радіусом 1…2 мм.

     Галтеллю називають напівкруглу виїмку, зроблену на ребрі або площині деталі

      Кальовкою називають фігурний профіль на деталі, складальній одиниці, призначений для декоративного оформлення виробу.

      Чвертю називають прямокутну виїмку на деталі, яка утворена двома площинами.

      Платик – це уступ, утворений між двома деталями, які з’єднані між собою.

     Звісом називають частину, яка виступає за межі остова виробу, наприклад, кришки стола, сидіння стільця тощо.

      Перелічені елементи складових частин використовуються в конструкціях виробів з метою підвищення їх експлуатаційних властивостей, зниження трудомісткості технологічних операцій тощо. Наприклад, платик у багатьох випадках передбачають, щоб закрити можливий зазор, клейовий шов або інший дефект, адже з’єднання двох деталей між собою запідлице вимагає значних витрат часу і праці; штапик полегшує кріплення різних елементів конструкцій, закриває стик між деталями і спрощує технологію

 

    3. Криволінійні деталі, виготовлені із деревинних матеріалів, поділяють залежно від способу їх отримання. Їх отримують механічною обробкою (випилюванням, фрезеруванням), гнуттям, гнуттям з одночасним склеюванням, плоским пресуванням, пресуванням із подрібненої деревини.

    Деталі, отримані шляхом механічного оброблення, не потребують значної трудомісткості. Але при цьому способі відбувається пере різання волокон деревини, що послаблює міцність. При розрізанні волокон під кутом 45⁰ допустимі напруження при стисканні вздовж волокон знижуються на 50%. Отримані в результаті розрізання волокон торцеві поверхні складніше обробляти і опоряджувати. Суттєвий недолік цих деталей – більша кількість відходів, що утворюються при виготовленні деталей. Тому механічне оброблення застосовують для отримання деталей криволінійної форми, в яких кривизна є незначною, а форма проста і не допускає великого пере різання волокон

    Гнуті деталі виготовляють із деревини твердих листяних порід (дуба, бука, берези). Прямолінійні заготівки, пройшовши довгий і складний технологічний процес, стають криволінійними деталями. Величина згину обмежується величиною допустимою деформацією розтягу. Відношення товщини зігнутої заготівки до радіусу згину 1:3. Міцність гнутих деталей є достатньо високою, інколи навіть дещо вищою, ніж прямолінійних заготовок, оскільки під час гнуття може відбуватися ущільнення зовнішніх шарів деревини. гнуті деталі використовують в опорних конструкціях, декоративних елементах.

    Гнутовиклейні деталі виготовляють в основному з листів шпону, рідше тонких рейок з деревини товщиною більше 5 мм. При розкрої на більш тонкі рейки різко зростають втрати деревини на пропили. Технологічний процес виготовлення гнутовиклейних деталей не складний, але тривалий. Профіль деталі може мати практично будь-яку форму. Використання лущеного шпону дозволяє отримувати деталі з радіусом згину до 30 мм. Міцність гнутовиклейних деталей залежить від кількості листів шпону і розташування волокон у них.

   Опорні конструкції, що несуть великі навантаження в процесі експлуатації, слід робити з ділянками, які піддаються згину вздовж волокон у всіх шарах. Деталі, які  не піддаються навантаженням, виготовляють із шарів шпону з взаємно перпендикулярним розташуванням волокон. Ці деталі мають хорошу формостійкість. Їх зовнішній шар повинен мати дольове спрямування волокон. До таких деталей відноситься, наприклад, блок бокових стінок і задньої стінки ящика.

Межа міцності гнутовиклейних деталей при згинанні у два з половиною рази більше, ніж при розгинанні. Це потрібно враховувати при розташуванні деталі в конструкції або при виборі її форми. Гнутовиклейні деталі вибирають на основі стандарту на гнутовиклейні заготівки.

      Застосування гнутовиклейних криволінійних деталей забезпечує зниження витрати сировини в 2,4 рази і зниження трудомісткості в 2,1 рази. Одна гнутовиклейна деталь у виробі може замінити кілька деталей, виготовлених із масиву деревини. У даний час ці деталі можна виготовляти  з одночасним облагороджуванням поверхні.

   Гнутовиклейні деталі можна поділити на два види: цільноклеєні із листів шпону і комбіновані – склеєні із окремих гнутовиклейних елементів.

Комбінованими роблять гнуто клеєні деталі складного профілю з кількома радіусами і кутами згину. Щоб за один цикл пресування виклеїти заготівку складної форми, необхідно створити складні прес-форми. Тому таку заготівку значно легше виготовити з окремих простих елементів, а тоді скріпити їх за допомогою зубчатого з’єднання. За ступенем уніфікації профілів гнутовиклейні деталі поділяють на три групи.

До І групи відносять деталі, які мають незначний вплив на формоутворення виробів. Їхня уніфікація спрямована на типізацію прес-форм. Лінійні розміри цих деталей мають кілька варіантів.

До складу ІІ групи входять деталі, уніфікація яких спрямована на упорядкування типорозмірів деталей. Деталі цієї групи в основному призначені для виготовлення стільців і крісел. Вони значною мірою впливають на формотворення виробів.

  Група ІІІ включає до свого складу деталі різного призначення, які відображають нові напрямки в проектуванні і виробництві меблів та принципово відрізняються від форм деталей груп І і ІІ.

 

Гнутопропильні деталі зараз застосовуються вкрай рідко через складність механізації їх виготовлення і високої трудомісткості. Ці деталі можуть мати форму замкнутого контура.

 

  Пресовані деталі із подрібненої деревини мають різну форму. Метод відносно новий, перспективний. Він забезпечує отримання деталі в готовому вигляді, при цьому можливе їх опорядження.

  Деталі мають невелику матеріалоємність у зв’язку з практично безвідходною технологією їх виробництва. Деталі дуже технологічні. У порівнянні із традиційними методами отримання криволінійних деталей цикл виготовлення пресованих деталей є в 10 разів коротшим, а собівартість отриманих деталей складної форми у 2 рази нижча.

 

     Плоскоклеєні деталі мають кривизну тільки в одній площині. Отримують їх плоским пресуванням з одночасним склеюванням кількох шарів шпону. Плоско клеєні деталі поділяють на цільновипиляні із фанери і фанерних плит; випиляні із фанери і фанерних плит і склеєні з кількох частин; набрані з окремих ділянок шпону із взаємно перпендикулярним розташуванням волокон деревини в місцях стику. Деталі є технологічними, оскільки при високій міцності їх трудомісткість і матеріалоємність порівняно невеликі. Застосовують плоскоклеєні деталі в різноманітних конструкціях – опорних, декоративних і т.д.

 

 

Заняття №8

Лекція 6